DE102015215365A1 - A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine - Google Patents

A method for the regeneration of exhaust aftertreatment components of an internal combustion engine and exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors (10) mit einem ersten NOx-Speicherkatalysator (12), einem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten Partikelfilter (16) sowie einem stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (18), umfassend folgende Schritte: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen oder stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei NOx-Emissionen in dem ersten NOx-Speicherkatalysator (12) und in dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (18) in Form von Nitraten eingelagert werden und Rußpartikel in dem Partikelfilter (16) eingelagert werden; – wenn eine Notwendigkeit zur Regeneration zumindest des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) oder des Partikelfilters (16) detektiert wird; Aufheizen des Abgases in einem Abgaskanal (20) des Verbrennungsmotors (10), bis eine zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren (12, 18) und des Partikelfilters (16) notwendige Regenerationstemperatur erreicht ist; – Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators (12), des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) und des Partikelfilters (16) durch alternierendes Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for the exhaust aftertreatment of an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine (10) having a first NOx storage catalyst (12), a downstream in the flow direction of an exhaust gas of the internal combustion engine (10) downstream of the first NOx storage catalyst (12) arranged particulate filter (16) and a downstream of the first NOx storage catalyst (12) arranged second NOx storage catalyst (18) comprising the steps of - operating the internal combustion engine (10) with a lean of stoichiometric or stoichiometric combustion air ratio, wherein NOx emissions in the first NOx storage catalyst (12) and be stored in the second NOx storage catalyst (18) in the form of nitrates and soot particles are stored in the particulate filter (16); - when a need for regeneration of at least the second NOx storage catalyst (18) or the particulate filter (16) is detected; Heating the exhaust gas in an exhaust passage (20) of the internal combustion engine (10) until a regeneration temperature necessary for regeneration of the NOx storage catalysts (12, 18) and of the particulate filter (16) is reached; - Regenerating the first NOx storage catalyst (12), the second NOx storage catalyst (18) and the particulate filter (16) by alternately operating the internal combustion engine (10) with a substoichiometric combustion air ratio and a stoichiometric combustion air ratio. The invention further comprises an apparatus for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention relates to a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine and an exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine for carrying out such a method.

Die aktuelle und eine zukünftig immer schärfer werdende Abgasgesetzgebung stellen hohe Anforderungen an motorische Rohemissionen und die Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren. Weiterhin sind die Fahrzeug- und Motorenhersteller angehalten, den Verbrauch der Verbrennungsmotoren und die damit verbundenen CO2-Emissionen zu reduzieren. Dies führt unter anderem dazu, dass für Verbrennungsmotoren verbrauchsoptimierte Brennverfahren entwickelt werden. Eine Möglichkeit, den Verbrauch eines Ottomotors zu reduzieren, ist ein Magerbrennverfahren, also ein Brennverfahren, bei dem der Verbrennungsmotor weitestgehend mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Da bei einem Magerbrennverfahren die NOx-Emissionen nicht mehr hinreichend mit einem konventionellen Drei-Wege-Katalysator aus dem Abgas umgesetzt werden können, sind zusätzliche Katalysatoren wie NOx-Speicherkatalysatoren erforderlich. Dabei werden die NOx-Emissionen als Nitrate im NOx-Speicherkatalysator eingelagert. Diese NOx-Speicherkatalysatoren müssen periodisch mithilfe einer motorischen Fettphase regeneriert werden. In Kraftstoffen können unterschiedlich hohe Konzentrationen von Schwefel vorhanden sein. Diese führen im Betrieb des Verbrennungsmotors zu einer Verringerung der Speicherkapazität der NOx-Speicherkatalysatoren. Dieser Effekt ist reversibel und kann mithilfe geeigneter Maßnahmen rückgängig gemacht werden. Eine Möglichkeit zur Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators ist die Entschwefelung durch eine Phase einer motorischen Verbrennung mit einem fetten, unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Der in dieser Phase auftretende Ammoniak kann in einem Katalysator zur selektiven Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) eingespeichert werden und im weiteren Betrieb zur Abgasnachbehandlung genutzt werden. Ferner wird mit Einführung der Abgasnorm EU6 für Ottomotoren ein Grenzwert für die Partikelemission vorgeschrieben, sodass es auch bei Otto-Motoren zur Notwendigkeit des Einsatzes eines Partikelfilters kommen kann. Der Partikelfilter kann sich im Betrieb mit Rußpartikeln beladen, wobei ein Abgasgegendruck im Abgaskanal mit der Beladung zunimmt. Diese Beladung führt dazu, dass der Partikelfilter periodisch regeneriert werden muss, damit der Abgasgegendruck nicht in unzulässige Bereiche ansteigt und den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors herabsetzt. The current and increasingly stringent future exhaust gas legislation places high demands on engine raw emissions and the exhaust aftertreatment of internal combustion engines. Furthermore, the vehicle and engine manufacturers are required to reduce the consumption of internal combustion engines and the associated CO 2 emissions. Among other things, this leads to the development of consumption-optimized combustion processes for internal combustion engines. One way to reduce the consumption of a gasoline engine is a lean burn process, ie a combustion process in which the internal combustion engine is operated as far as possible with a superstoichiometric combustion air ratio. Since in a lean burn process, the NOx emissions can not be sufficiently implemented with a conventional three-way catalyst from the exhaust, additional catalysts such as NOx storage catalytic converters are required. The NOx emissions are stored as nitrates in the NOx storage catalytic converter. These NOx storage catalysts must be regenerated periodically by means of a motorized rich phase. In fuels, different levels of sulfur may be present. These lead during operation of the internal combustion engine to a reduction in the storage capacity of the NOx storage catalytic converters. This effect is reversible and can be reversed by taking appropriate measures. One possibility for the regeneration of a NOx storage catalyst is the desulfurization by a phase of a combustion engine with a rich, substoichiometric combustion air ratio. The ammonia occurring in this phase can be stored in a catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides (SCR catalyst) and used in the further operation for exhaust aftertreatment. Furthermore, with the introduction of the exhaust emission standard EU6 for petrol engines, a limit value for the particulate emission is prescribed, so that it may also be necessary for gasoline engines to use a particulate filter. During operation, the particle filter may be loaded with soot particles, with an exhaust gas back pressure in the exhaust gas channel increasing with the load. This load causes the particulate filter must be periodically regenerated, so that the exhaust back pressure does not rise in impermissible areas and reduces the efficiency of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2006 017 300 A1 ist ein Verfahren zur Regeneration und Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators und eines Rußpartikelfilters bekannt, bei dem ein mit hoher Frequenz alternierender Wechsel von unterstöchiometrischem und überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, sodass der NOx-Speicherkatalysator und der Partikelfilter quasi gleichzeitig regeneriert werden. From the DE 10 2006 017 300 A1 a method for the regeneration and desulfurization of a NOx storage catalyst and a particulate filter is known in which a high frequency alternating change of substoichiometric and superstoichiometric combustion air ratio of the engine is provided so that the NOx storage catalyst and the particulate filter are quasi regenerated simultaneously.

Nachteilig an einem solchen Verfahren ist jedoch, dass bei jedem Wechsel zwischen unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis und überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis die Sauerstoffspeicher im Abgaskanal befüllt beziehungsweise entleert werden, sodass die Effektivität eines solchen Verfahrens bei der Verwendung von Drei-Wege-Katalysatoren relativ gering ist. However, a disadvantage of such a method is that the oxygen reservoirs in the exhaust duct are filled or emptied with each change between substoichiometric combustion air ratio and superstoichiometric combustion air ratio, so that the effectiveness of such a process is relatively low when using three-way catalysts.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Regenerationsverfahren weiterzubilden, die Qualität der Abgasreinigung weiter zu verbessern und den Mehrverbrauch bei der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu minimieren. The object of the invention is to refine such a regeneration method, to further improve the quality of the exhaust gas purification and to minimize the additional consumption in the regeneration of the exhaust gas aftertreatment device.

Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem ersten NOx-Speicherkatalysator, einem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordneten Partikelfilter sowie eines stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysators, gelöst, welches folgende Schritte umfasst:

  • – Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei NOx-Emissionen in dem ersten NOx-Speicherkatalysator und in dem zweiten NOx-Speicherkatalysator in Form von Nitraten eingelagert werden und Rußpartikel in dem Partikelfilter eingelagert werden;
  • – wenn eine Notwendigkeit zur Regeneration zumindest des zweiten NOx-Speicherkatalysators oder des Partikelfilters detektiert wird, Aufheizen des Abgases in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors, bis eine zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Partikelfilters notwendige Regenerationstemperatur erreicht ist;
  • – Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators, des zweiten NOx-Speicherkatalysators und des Partikelfilters durch alternierendes Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis.
The object is achieved by a method according to the invention for the regeneration of an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine having a first NOx storage catalytic converter, a particle filter arranged downstream of the first NOx storage catalytic converter in the flow direction of an exhaust gas, and a second NOx storage catalytic converter arranged downstream of the first NOx storage catalytic converter which comprises the following steps:
  • Operating the internal combustion engine with a stoichiometric or superstoichiometric combustion air ratio, wherein NOx emissions are stored in the first NOx storage catalyst and in the second NOx storage catalyst in the form of nitrates and soot particles are stored in the particulate filter;
  • - If a need for the regeneration of at least the second NOx storage catalyst or the particulate filter is detected, heating the exhaust gas in an exhaust passage of the internal combustion engine until a regeneration temperature necessary for the regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter is reached;
  • - Regenerating the first NOx storage catalyst, the second NOx storage catalyst and the particulate filter by alternately operating the internal combustion engine with a substoichiometric combustion air ratio and a stoichiometric combustion air ratio.

Durch einen ersten und einen zweiten NOx-Speicherkatalysator und einen Partikelfilter kann eine verbesserte Abgasreinigung erzielt werden, wobei eine gemeinsame Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Rußpartikelfilters energetisch günstiger ist als eine separate, einzelne Regeneration der Komponenten, da für die gemeinsame Regeneration nur eine Heizphase benötigt wird, in der das Abgas im Abgaskanal bis zu einer Regenerationstemperatur aufgeheizt wird. Dadurch werden insgesamt weniger Heizphasen zur Regeneration der Abgasnachbehandlungskomponenten benötigt und der Gesamtverbrauch gegenüber einer einzelnen, separaten Regeneration der Abgasnachbehandlungskomponenten reduziert. Erfindungsgemäß kann bei diesem Verfahren zudem die Wärme, die bei der Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators entsteht, zur Aufheizung und zum Erreichen einer Regenerationstemperatur des Partikelfilters genutzt werden. Bei der Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren handelt es sich primär um eine Desulfatisierung (Entschwefelung) der NOx-Speicherkatalysatoren, das heißt der Entfernung von eingelagerten Schwefeloxiden. Da die Dauer und die Temperatur zur Desulfatisierung der NOx-Speicherkatalysatoren in etwa der Dauer und der Temperatur zur Regeneration des Partikelfilters entspricht, können diese beiden Regenerationen vorteilhaft miteinander kombiniert werden. By a first and a second NOx storage catalyst and a particulate filter improved exhaust gas purification can be achieved, wherein a common regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter is energetically cheaper than a separate, individual regeneration of the components, since only one heating phase is required for the common regeneration, in which the exhaust gas is heated in the exhaust duct to a regeneration temperature. As a result, a total of fewer heating phases are required for the regeneration of the exhaust aftertreatment components and the total consumption is reduced compared to a single, separate regeneration of the exhaust aftertreatment components. According to the invention, in this method, moreover, the heat which arises during the regeneration of the first NOx storage catalytic converter can be used for heating and for achieving a regeneration temperature of the particulate filter. The regeneration of the NOx storage catalysts is primarily a desulfurization (desulfurization) of the NOx storage catalysts, ie the removal of stored sulfur oxides. Since the duration and the temperature for the desulfurization of the NOx storage catalysts approximately corresponds to the duration and the temperature for the regeneration of the particulate filter, these two regenerations can advantageously be combined with one another.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Dauer der Regeneration durch eine modellbasierte Berechnung gesteuert wird. Während die Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren bezüglich der darin gebundenen Nitrate als abgeschlossen angesehen wird, wenn im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators ein unterstöchiometrisches, fettes Verbrennungsluftverhältnis detektiert wird, reicht dies zum Erkennen einer hinreichenden Desulfatisierung nicht aus. Während der Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren und des Partikelfilters wird das Verbrennungsluftverhältnis λE des Verbrennungsmotors alternierend zwischen einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 zur Regeneration des Partikelfilters gewechselt. Dabei wird der Schwefel in den NOx-Speicherkatalysatoren durch das unterstöchiometrische, fette Verbrennungsluftverhältnis entfernt. Nach vollständiger Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren führt ein weiterer Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis zu einem fetten Überfahren des zweiten NOx-Speicherkatalysators, sodass sich im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis einstellt. Dieses Absinken der Sauerstoffkonzentration stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators kann beispielsweise durch eine Lambda-Sonde einfach detektiert werden. Entsprechend der modellbasierten Berechnung wird der NOx-Speicherkatalysator dann noch eine gewisse Zeit fett überfahren, bis eine weitestgehend vollständige Desulfatisierung der NOx-Speicherkatalysatoren angenommen wird. According to an advantageous development of the method, it is provided that the duration of the regeneration is controlled by a model-based calculation. While the regeneration of the NOx storage catalysts is considered to be complete with respect to the nitrates bound therein when a stoichiometric rich combustion air ratio is detected in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalyst, this is insufficient to detect sufficient desulfurization. During the regeneration of the NOx storage catalytic converter and the particulate filter, the combustion air ratio λ E of the internal combustion engine alternately between a substoichiometric combustion air ratio λ E <1 for desulfurization of the NOx storage catalytic converters and a superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 is changed to regenerate the particulate filter. The sulfur in the NOx storage catalytic converters is removed by the substoichiometric, rich combustion air ratio. After complete regeneration of the NOx storage catalytic converters, further operation of the internal combustion engine with a substoichiometric, rich combustion air ratio leads to a rich overrunning of the second NOx storage catalytic converter, so that a substoichiometric combustion air ratio is established in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalytic converter. This decrease in the oxygen concentration downstream of the second NOx storage catalytic converter can be easily detected, for example, by a lambda probe. According to the model-based calculation of the NOx storage catalyst is then run over a certain time in fat until a largely complete desulfation of NOx storage catalysts is assumed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufheizen des Abgases in einer Regenerationsphase durch eine Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors in Richtung „spät“ erfolgt oder unterstützt wird. Dadurch sind keine zusätzlichen Heizelemente oder weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Abgastemperatur wie beispielsweise eine Sekundärlufteinblasung notwendig. According to a further advantageous embodiment, it is provided that the heating of the exhaust gas takes place in a regeneration phase by an ignition angle adjustment of the internal combustion engine in the direction of "late" or supported. As a result, no additional heating elements or further measures to increase the exhaust gas temperature such as a secondary air injection are necessary.

Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 in einem Bereich zwischen 1,05 und 1,2 und das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 in einem Bereich zwischen 0,85 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,9 und 0,93, gewählt wird. Ein überstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis λE > 1 ist zur Regeneration des Partikelfilters, das heißt zur Oxidation der im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußpartikel, notwendig. Dabei ist ein Verbrennungsluftverhältnis von λE zwischen 1,05 und 1,2 vorteilhaft, da in diesem Bereich zum einen hinreichend viel Sauerstoff zur Oxidation des Rußes zur Verfügung steht, zum anderen die Sauerstoffkonzentration aber gering genug ist, um ein unkontrolliertes Durchbrennen und eine damit verbundene dauerhafte Schädigung oder Zerstörung des Partikelfilters zu verursachen. Ein unterstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis λE < 1 ist zum Abbau der Nitrate und Sulfate im NOx-Speicherkatalysator notwendig. Bei diesem Verbrennungsluftverhältnis kann einerseits das Entstehen von größeren Mengen an Ruß verhindert werden, was zu einer starken Beladung eines Partikelfilters oder zu entsprechenden Endrohremissionen führen würde. Daher ist ein Verbrennungsluftverhältnis λE von 0,9 bis 0,93 in der unterstöchiometrischen Fett-Phase des Verbrennungsmotors besonders vorteilhaft. Andererseits entsteht bei diesem Verbrennungsluftverhältnis Ammoniak, welches in einer SCR-Beschichtung des Partikelfilters eingespeichert werden kann und somit in einem nachfolgenden Magerbetrieb, also einer Phase, in der der Verbrennungsmotor mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, zum Abbau von NOx-Emissionen genutzt wird. According to a further improvement of the method, it is provided that the superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 in a range between 1.05 and 1.2 and the substoichiometric combustion air ratio λ E <1 in a range between 0.85 and 0.95, preferably between 0.9 and 0.93, is chosen. A superstoichiometric combustion air ratio λ E > 1 is necessary for the regeneration of the particle filter, that is to say for the oxidation of the soot particles retained in the particle filter. In this case, a combustion air ratio of λ E between 1.05 and 1.2 is advantageous, since in this area, on the one hand, a sufficient amount of oxygen for the oxidation of the soot is available, on the other hand, the oxygen concentration is low enough, however, to uncontrolled burning and thus associated permanent damage or destruction of the particulate filter. A substoichiometric combustion air ratio λ E <1 is necessary to reduce the nitrates and sulfates in the NOx storage catalyst. In this combustion air ratio, on the one hand the emergence of larger amounts of soot can be prevented, which would lead to a heavy loading of a particulate filter or corresponding tailpipe emissions. Therefore, a combustion air ratio λ E of 0.9 to 0.93 in the substoichiometric rich phase of the internal combustion engine is particularly advantageous. On the other hand, in this combustion air ratio, ammonia, which can be stored in an SCR coating of the particulate filter and thus used in a subsequent lean operation, ie a phase in which the internal combustion engine is operated with a superstoichiometric combustion air ratio, is used to reduce NOx emissions.

Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis und das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis in Zeitintervallen von 50–200s, vorzugsweise 80–120s, gewechselt werden. Dadurch können abwechselnd die NOx-Speicherkatalysatoren entschwefelt und der Rußpartikelfilter regeneriert werden. According to a further development of the method, it is provided that the substoichiometric combustion air ratio and the superstoichiometric combustion air ratio be changed at intervals of 50-200s, preferably 80-120s. As a result, the NOx storage catalysts can be desulphurized alternately and the soot particle filter regenerated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Regeneration in einem Bereich von 600°C bis 650°C gewählt wird. In diesem Temperaturbereich ist sowohl ein hinreichendes Temperaturniveau zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren als auch des Partikelfilters erreicht. Die Temperatur ist jedoch nicht so hoch, dass eine dauerhafte thermische Schädigung der NOx-Speicherkatalysatoren oder des Partikelfilters zu befürchten wären. According to a further advantageous embodiment of the method, it is provided that the Regeneration in a range of 600 ° C to 650 ° C is selected. In this temperature range, both a sufficient temperature level for the desulfurization of the NOx storage catalytic converter and the particle filter is achieved. However, the temperature is not so high that a permanent thermal damage to the NOx storage catalysts or the particulate filter would be feared.

Erfindungsgemäß wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ferner eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaskanal vorgeschlagen, wobei in dem Abgaskanal ein erster, motornaher NOx-Speicherkatalysator und ein zweiter, motorferner NOx-Speicherkatalysator sowie ein Partikelfilter angeordnet sind, wobei der Partikelfilter und der zweite NOx-Speicherkatalysator stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgaskanal stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators eine Lambda-Sonde zur Erfassung eines Regenerationszustandes des zweiten NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist. Mit einer solchen Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden. Durch eine stromab der NOx-Speicherkatalysatoren angeordneten Lambda-Sonde kann eine Onboard-Diagnose der NOx-Speicherkatalysatoren erfolgen. Somit ist eine einfache Steuerung beziehungsweise Regelung des Regenerationsverfahrens möglich. According to another aspect of the invention, an exhaust gas aftertreatment device for an internal combustion engine with an exhaust gas duct is also proposed, wherein a first, close-coupled NOx storage catalytic converter and a second NOx storage catalytic converter remote from the engine and a particle filter are arranged in the exhaust gas duct, the particle filter and the second catalytic converter NOx storage catalytic converter are arranged downstream of the first NOx storage catalytic converter, characterized in that in the exhaust duct downstream of the second NOx storage catalytic converter, a lambda sensor for detecting a regeneration state of the second NOx storage catalytic converter is arranged. With such an exhaust aftertreatment device, a method according to the invention can be carried out. By means of a lambda probe arranged downstream of the NOx storage catalytic converter, an on-board diagnosis of the NOx storage catalytic converters can take place. Thus, a simple control or regulation of the regeneration process is possible.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Speicherkapazität des ersten NOx-Speicherkatalysators kleiner als die Speicherkapazität des zweiten NOx-Speicherkatalysators ist. Somit kann der erste NOx-Speicherkatalysator klein und kompakt ausgeführt werden, wobei der erste NOx-Speicherkatalysator mit einer erhöhten thermischen Stabilität ausgestattet ist und beispielsweise in einen Drei-Wege-Katalysator mit NOx-Speicherfunktion integriert sein kann. Der zweite NOx-Speicherkatalysator bietet ein größeres Speichervolumen, wodurch die Häufigkeit einer notwendigen Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren herabgesetzt werden kann beziehungsweise an die Regenerationszyklen des Partikelfilters angepasst werden kann. According to an advantageous development of the device, it is provided that the storage capacity of the first NOx storage catalytic converter is smaller than the storage capacity of the second NOx storage catalytic converter. Thus, the first NOx storage catalyst can be made small and compact, wherein the first NOx storage catalyst is provided with increased thermal stability and can be integrated, for example, in a three-way catalyst with NOx storage function. The second NOx storage catalyst provides a larger storage volume, whereby the frequency of a necessary regeneration of the NOx storage catalytic converters can be reduced or adapted to the regeneration cycles of the particulate filter.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der erste NOx-Speicherkatalysator motornah und der zweite NOx-Speicherkatalysator sowie der Partikelfilter in einer motorfernen Position, insbesondere in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges, angeordnet sind. Dabei wird unter einer motornahen Anordnung ein mittlerer Abgaslaufweg von höchstens 50 cm, insbesondere von höchstens 30 cm, nach einem Zylinderauslass des Verbrennungsmotors verstanden. Durch diese Nähe zum Verbrennungsmotor wird ein besonders schnelles Anspringen des ersten NOx-Speicherkatalysators beziehungsweise eines Drei-Wege-Katalysators mit NOx-Speicherfunktion nach einem Kaltstart erreicht, sodass dieser auch als Startkatalysator fungiert. Hingegen verhindert die motorferne Anordnung des zweiten NOx-Speicherkatalysators, dass diese Komponenten mit sehr heißen Abgasen in Kontakt kommen und es zu einer spontanen Desorption von NOx und einer thermischen Schädigung des zweiten NOx-Speicherkatalysators kommt. Zudem steht im Unterbodenbereich relativ viel Bauraum zur Verfügung. Unter einer motorfernen Anordnung wird ein mittlerer Abgaslaufweg von mindestens 80 cm, insbesondere von mindestens 100 cm, nach Zylinderauslass verstanden. According to an advantageous development of the device, provision is made for the first NOx storage catalytic converter to be close to the engine and the second NOx storage catalytic converter and the particle filter to be arranged in a position remote from the engine, in particular in an underfloor position of a motor vehicle. Here, an arrangement near the engine is understood to mean a mean exhaust gas flow path of at most 50 cm, in particular of at most 30 cm, according to a cylinder outlet of the internal combustion engine. Due to this proximity to the internal combustion engine, a particularly rapid starting of the first NOx storage catalytic converter or of a three-way catalytic converter with NOx storage function is achieved after a cold start, so that it also functions as a starting catalyst. By contrast, the arrangement of the second NOx storage catalytic converter remote from the engine prevents these components from coming into contact with very hot exhaust gases and resulting in spontaneous desorption of NOx and thermal damage to the second NOx storage catalytic converter. In addition, there is a relatively large amount of space available in the underbody area. Under a remote engine arrangement, a mean exhaust flow path of at least 80 cm, in particular of at least 100 cm, understood after cylinder outlet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Partikelfilter zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist und eine Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) aufweist. Durch eine SCR-Beschichtung kann beispielsweise bei einem zur Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren durchgeführten unterstöchiometrischen, fetten Betrieb des Verbrennungsmotors entstehendes Ammoniak auf der SCR-Beschichtung eingespeichert werden und in einem folgenden Magerbetrieb, also einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, die Reduzierung der Stickstoffoxide (NOx) unterstützen. According to an advantageous embodiment, it is provided that the particle filter is arranged between the first NOx storage catalytic converter and the second NOx storage catalytic converter and has a coating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating). By means of an SCR coating, for example, in a substoichiometric, rich operation of the internal combustion engine carried out for desulphurising the NOx storage catalytic converter, ammonia can be stored on the SCR coating and in a subsequent lean operation, ie operation of the internal combustion engine with a superstoichiometric combustion air ratio, the reduction of the Support nitrogen oxides (NOx).

Vorzugsweise ist die Vorrichtung ausgebildet und eingerichtet, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Zu diesem Zweck kann etwa eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, in der ein computerlesbarer Algorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls notwendige Kennfelder gespeichert vorliegen. Die Steuereinrichtung kann insbesondere einen Eingangskanal zur Aufnahme eines Signals der Lambda-Sonde und/oder einen im Abgaskanal stromauf und stromab des Partikelfilters angeordneten Differenzdrucksensor aufweisen, um die Einleitung sowie das Ende der Regeneration zu bestimmen. Preferably, the device is designed and set up to carry out the method according to the invention. For this purpose, a control device can be provided, for example, in which a computer-readable algorithm for executing the method and possibly necessary maps are stored. The control device can in particular have an input channel for receiving a signal of the lambda probe and / or a differential pressure sensor arranged upstream and downstream of the particle filter in the exhaust gas channel in order to determine the initiation as well as the end of the regeneration.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung, 1 A first embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, 2 A second embodiment of an exhaust gas aftertreatment device according to the invention of an internal combustion engine,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, 3 a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention of an internal combustion engine,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, 4 a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention of an internal combustion engine,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, 5 a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention of an internal combustion engine,

6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, und 6 a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention of an internal combustion engine, and

7 ein Regenerationsschema zum zeitlichen Verlauf des Verbrennungsluftverhältnisses während der Regeneration der Komponenten der Abgasnachbehandlungsvorrichtung. 7 a regeneration scheme for the time course of the combustion air ratio during the regeneration of the components of the exhaust aftertreatment device.

1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung des Verbrennungsmotors 10. Bei dem Verbrennungsmotor 10 handelt es sich insbesondere um einen Ottomotor, der überwiegend stöchiometrisch oder überstöchiometrisch, also mit Luftüberschuss λE > 1, betrieben wird. 1 shows an internal combustion engine 10 with a device for exhaust aftertreatment of the internal combustion engine 10 , In the internal combustion engine 10 in particular, it is a gasoline engine, which is operated predominantly stoichiometrically or superstoichiometrically, ie with excess air λ E > 1.

Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen Abgaskanal 20, wobei in Strömungsrichtung des Abgases des Verbrennungsmotors 10 durch den Abgaskanal 20 ein Drei-Wege-Katalysator 26 mit einem integrierten ersten NOx-Speicherkatalysator 12, stromab des Drei-Wege-Katalysators 26 mit integriertem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 ein Partikelfilter 16 und stromab des Partikelfilters 16 ein zweiter NOx-Speicherkatalysator 18 angeordnet sind. Stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators 18 ist im Abgaskanal 20 eine Lambda-Sonde 22 zur Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas angeordnet. Der Drei-Wege-Katalysator 26 mit integriertem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 ist bevorzugt motornah verbaut, während der Partikelfilter 16 und der zweite NOx-Speicherkatalysator 18 motorfern, bevorzugt in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges, verbaut sind. The exhaust aftertreatment device comprises an exhaust passage 20 , wherein in the flow direction of the exhaust gas of the internal combustion engine 10 through the exhaust duct 20 a three-way catalyst 26 with an integrated first NOx storage catalytic converter 12 , downstream of the three-way catalyst 26 with integrated first NOx storage catalytic converter 12 a particle filter 16 and downstream of the particulate filter 16 a second NOx storage catalyst 18 are arranged. Downstream of the second NOx storage catalyst 18 is in the exhaust duct 20 a lambda probe 22 arranged to measure the oxygen content in the exhaust gas. The three-way catalyst 26 with integrated first NOx storage catalytic converter 12 is preferably installed close to the engine, while the particle filter 16 and the second NOx storage catalyst 18 remote from the engine, preferably in Unterbodenlage a motor vehicle, are installed.

Der Drei-Wege-Katalysator 26 mit integriertem NOx-Speicherkatalysator 21 weist eine katalytische Beschichtung auf, die in der Lage ist, sowohl Kohlenwasserstoffe HC und Kohlenmonoxid CO zu Kohlendioxid CO2 und Wasser zu oxidieren als auch Stickoxide NOx zu Stickstoff N2 zu reduzieren. Zu diesem Zweck weist die Beschichtung insbesondere ein Element der Platingruppe, insbesondere Pt oder Pd, auf als auch ein weiteres Element, wie Rhodium Rh. Eine vollständige Umsetzung aller drei Abgaskomponenten ist jedoch nur bei einem stöchiometrischen Abgas (λ = 1) möglich. Der Partikelfilter 16 ist in der Lage, Rußpartikel aus dem Abgas zu filtern und diese zurückzuhalten. Der zweite NOx-Speicherkatalysator 18 weist in seiner Beschichtung eine NOx-Speicherkomponente auf, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonat, beispielsweise Bariumcarbonat BaCO3, welches unter mageren Bedingungen NOx in Form von Nitrat, beispielsweise Bariumnitrat Ba(NO3)2 speichert. In fetten Betriebsphasen setzt das Nitrat die Stickoxide wieder frei. Um diese zu reduzieren enthält der NOx-Speicherkatalysator 18 zudem ein katalytisches Metall, beispielsweise Pt oder Rh, welches diese Reduzierung katalysiert. The three-way catalyst 26 with integrated NOx storage catalytic converter 21 has a catalytic coating capable of both oxidizing hydrocarbons HC and carbon monoxide CO to carbon dioxide CO 2 and water, as well as reducing nitrogen oxides NOx to nitrogen N 2 . For this purpose, the coating has in particular a platinum group element, in particular Pt or Pd, as well as another element, such as rhodium Rh. However, complete conversion of all three exhaust gas components is only possible with a stoichiometric exhaust gas (λ = 1). The particle filter 16 is able to filter out soot particles from the exhaust gas and retain them. The second NOx storage catalytic converter 18 has in its coating a NOx storage component, in particular an alkali or alkaline earth metal carbonate, for example barium carbonate BaCO 3 , which stores NOx in the form of nitrate, for example barium nitrate Ba (NO 3 ) 2 under lean conditions. In rich operating phases, the nitrate releases the nitrogen oxides again. To reduce this, the NOx storage catalytic converter contains 18 also a catalytic metal, such as Pt or Rh, which catalyzes this reduction.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wird im Folgenden nur auf die Unterschiede gegenüber 1 eingegangen. In diesem Beispiel weist der Partikelfilter 16 eine Beschichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) 24 auf. Die SCR wirksame Beschichtung 24 kann beispielsweise bei der unterstöchiometrischen Verbrennung auftretenden Ammoniak einspeichern und diesen in einer nachfolgenden Magerphase nutzen, um die Reduktion der Stickoxide (NOx) zu unterstützen. In 2 is an alternative embodiment of an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine 10 shown. For the most part the same structure is compared below only to the differences 1 received. In this example, the particulate filter indicates 16 a coating for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating) 24 on. The SCR effective coating 24 For example, it can store ammonia occurring during substoichiometric combustion and use it in a subsequent lean phase in order to support the reduction of nitrogen oxides (NOx).

In 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsnachbehandlungsvorrichtung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wird im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen. Gegenüber der Ausgestaltung gemäß 1 ist hier zusätzlich ein weiterer Drei-Wege-Katalysator 30 zwischen einem Auslass des Verbrennungsmotors 10 und dem Drei-Wege-Katalysator 26 mit integriertem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 angeordnet. In 3 an alternative embodiment of an exhaust aftertreatment aftertreatment device according to the invention is shown. For the most part the same construction will be discussed below only on the differences. Compared to the embodiment according to 1 Here is an additional three-way catalyst 30 between an outlet of the internal combustion engine 10 and the three-way catalyst 26 with integrated first NOx storage catalytic converter 12 arranged.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wird im Folgenden nur auf die Unterschiede zur Ausführung gemäß 3 eingegangen. Der Partikelfilter 16 weist zusätzlich eine SCR-Beschichtung 24 auf, mit der eine Reduktion von Stickoxiden möglich ist. In 4 is a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention shown. For the most part the same construction will be explained below only for the differences from the embodiment 3 received. The particle filter 16 additionally has an SCR coating 24 on, with a reduction of nitrogen oxides is possible.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie in 1 ist hier der Drei-Wege-Katalysator 26 mit integriertem NOx-Speicherkatalysator 12 durch einen Drei-Wege-Katalysator 30 und einen separaten ersten NOx-Speicherkatalysator 12 ersetzt. Dadurch werden die einzelnen Komponenten weniger komplex, sodass bei einem Defekt die entsprechende Komponente ausgewechselt werden kann, es muss jedoch ein zusätzlichen Bauteil in den Abgaskanal 20 integriert werden, was zum einen den Platzbedarf und zum anderen den Montageaufwand erhöht. In 5 is a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention shown. For the most part the same structure as in 1 Here is the three-way catalyst 26 with integrated NOx storage catalytic converter 12 through a three-way catalyst 30 and a separate first NOx storage catalyst 12 replaced. As a result, the individual components are less complex, so that in case of a defect However, it must be replaced with an additional component in the exhaust duct 20 be integrated, which increases on the one hand the space requirement and on the other hand the assembly effort.

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung dargestellt. Bei weitestgehend gleichem Aufbau wie in 5 weist der Partikelfilter zusätzlich eine SCR-wirksame Beschichtung 24 auf. In 6 is a further embodiment of an exhaust aftertreatment device according to the invention shown. For the most part the same structure as in 5 the particle filter additionally has an SCR-effective coating 24 on.

In 7 ist ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf des Verbrennungsluftverhältnisses des Verbrennungsmotors 10 bei der Regeneration der Komponenten 12, 16, 18 im Abgaskanal 20 dargestellt. Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 entstehen Emissionen, die durch die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung aus dem Abgas des Verbrennungsmotors 10 konvertiert werden müssen. Das hierzu dienende erfindungsgemäße Verfahren zur Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann in drei Phasen unterteilt werden. In 7 is a diagram with a time profile of the combustion air ratio of the internal combustion engine 10 in the regeneration of the components 12 . 16 . 18 in the exhaust duct 20 shown. In operation of the internal combustion engine 10 emissions, generated by the device for exhaust aftertreatment from the exhaust gas of the internal combustion engine 10 have to be converted. The inventive method for the regeneration of the exhaust aftertreatment device serving for this purpose can be subdivided into three phases.

In einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 10, welcher als Beladephase der NOx-Speicherkatalysators 12, 18 und als Beladephase des Partikelfilters 16 bezeichnet werden kann, wird der Verbrennungsmotor 10 in einem Magerbetrieb, mit überstöchiometrischem oder einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, betrieben. Im Magerbetrieb können die entstehenden NOx-Emissionen nicht durch einen der Drei-Wege-Katalysatoren 26, 30 reduziert werden, sodass die NOx-Emissionen auf dem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 18 in Form von Nitraten eingespeichert werden. Stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators 18 wird somit keine oder nur eine sehr geringe NOx-Konzentration im Abgas gemessen. Der NOx-Speicherkatalysator 18 hat nur eine begrenzte Speicherkapazität, sodass er periodisch regeneriert werden muss. Ist dies der Fall, schließt sich eine Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung an. In a normal operation of the internal combustion engine 10 , which as a loading phase of the NOx storage catalyst 12 . 18 and as loading phase of the particulate filter 16 can be designated, the internal combustion engine 10 in a lean operation, with more than stoichiometric or a stoichiometric combustion air ratio operated. In lean operation, the resulting NOx emissions can not be controlled by any of the three-way catalysts 26 . 30 be reduced so that the NOx emissions on the first NOx storage catalyst 12 and the second NOx storage catalyst 18 stored in the form of nitrates. Downstream of the second NOx storage catalyst 18 Thus, no or only a very low NOx concentration is measured in the exhaust gas. The NOx storage catalyst 18 has limited storage capacity so it needs to be periodically regenerated. If this is the case, a regeneration of the exhaust aftertreatment device follows.

In einer ersten Phase wird die Abgasanlage durch eine Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotors 10 aufgeheizt. Für eine effektive Regeneration des Partikelfilters wird eine Mindesttemperatur von ca. 600 °C benötigt. Die Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren 12, 18 sowie eines Drei-Wege-Katalysators 26 mit integriertem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 erfordert ein ähnliches Temperaturniveau. Dieses Temperaturniveau wird durch bekannte Verfahren wie beispielsweise eine Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors in Richtung „spät“ eingestellt. In a first phase, the exhaust system by increasing the exhaust gas temperature of the engine 10 heated. Effective regeneration of the particulate filter requires a minimum temperature of approx. 600 ° C. The desulphurisation of the NOx storage catalytic converters 12 . 18 and a three-way catalyst 26 with integrated first NOx storage catalytic converter 12 requires a similar temperature level. This temperature level is set to "late" by known methods such as ignition timing of the internal combustion engine.

In der zweiten Phase wird der erste NOx-Speicherkatalysator 12 und der zweite NOx-Speicherkatalysator 18 oder ein Drei-Wege-Katalysator 26 mit integriertem ersten NOx-Speicherkatalysator 12 und der zweiter NOx-Speicherkatalysator 18 bei dem erhöhtem Temperaturniveau und einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis desorbiert und der eingelagerte Schwefel und/oder die eingelagerten Schwefelverbindungen chemisch umgewandelt. Dazu wird im Anschluss an die vorhergehend beschriebene Heizphase ein Verbrennungsluftverhältnis von 0,85–0,95, vorzugsweise ca. 0,92 eingestellt. Dieses Verbrennungsluftverhältnis wird so lange aufrechterhalten, bis die Sauerstoffspeicherfähigkeit (OSC) aller Komponenten im Abgaskanal ausgeräumt ist und der zweite NOx-Speicherkatalysator 18 in der Unterbodenlage des Kraftfahrzeuges fett, also unterstöchiometrisch, überfahren wird. Dies ist beispielsweise durch ein Signal der Lambda-Sonde 22 im Abgaskanal 20 stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators 18 zu erkennen. Alternativ kann dieser Zustand auch über ein Berechnungsmodell ermittelt werden. In the second phase, the first NOx storage catalyst 12 and the second NOx storage catalyst 18 or a three-way catalyst 26 with integrated first NOx storage catalytic converter 12 and the second NOx storage catalyst 18 Desorbed at the elevated temperature level and a substoichiometric, rich combustion air ratio and chemically converted the stored sulfur and / or the stored sulfur compounds. For this purpose, a combustion air ratio of 0.85-0.95, preferably about 0.92 is set following the heating phase described above. This combustion air ratio is maintained until the oxygen storage capacity (OSC) of all components in the exhaust gas channel has been eliminated and the second NOx storage catalytic converter 18 in the underfloor position of the motor vehicle fat, so substoichiometric, is run over. This is for example by a signal of the lambda probe 22 in the exhaust duct 20 downstream of the second NOx storage catalyst 18 to recognize. Alternatively, this state can also be determined via a calculation model.

In der dritten Phase wird der Partikelfilter 18 durch eine Magerverstellung des Verbrennungsmotors 10 regeneriert. Die Regeneration des Partikelfilters 16 benötigt neben dem erhöhten Temperaturniveau einen Restsauerstoffanteil im Abgas, um den Kohlenstoff der Rußpartikel oxidieren zu können. Dazu wird direkt im Anschluss auf das in der zweiten Phase vorliegende unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis eine motorische Magerphase mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis eingeleitet. Durch einen geringen Sauerstoffüberschuss, beispielsweise im Bereich λE = 1,05 wird eine zu hohe Umsatzrate des Rußes vermieden, welche zu einem unkontrollierten Rußabbrand, einer damit verbundenen Temperaturerhöhung und einer thermischen Beschädigung oder Zerstörung des Partikelfilters 16 führen könnte. In the third phase, the particle filter 18 by a lean adjustment of the internal combustion engine 10 regenerated. The regeneration of the particle filter 16 requires in addition to the elevated temperature level, a residual oxygen content in the exhaust gas in order to oxidize the carbon of the soot particles. For this purpose, immediately after the sub-stoichiometric combustion air ratio present in the second phase, a lean engine phase with a lean of stoichiometric combustion air ratio is introduced. Due to a low excess of oxygen, for example in the range λ E = 1.05, a too high conversion rate of the carbon black is avoided, which leads to uncontrolled Rußabbrand, an associated increase in temperature and thermal damage or destruction of the particulate filter 16 could lead.

Die zweite und die dritte Phase des Regenerationsverfahrens werden wechselseitig so lange betrieben, bis der erste NOx-Speicherkatalysator oder der Drei-Wege-Katalysator mit integriertem NOx-Speicherkatalysator sowie der zweite NOx-Speicherkatalysator als entschwefelt gelten. Ferner darf der Partikelfilter 16 keine oder nur noch eine sehr geringe Rußbeladung aufweisen, was beispielsweise über eine Differenzdruckmessung vor und nach dem Partikelfilter 16 im Abgaskanal 20 ermittelbar ist. Bei einem Absinken der Temperatur, beispielsweise in einem Schwachlastpunkt des Verbrennungsmotors kann es erforderlich sein, dass zwischen der zweiten und der dritten Phase oder zwischen der dritten Phase und der zweiten Phase eine weitere Heizphase integriert werden muss, insbesondere dann, wenn die Temperatur an dem Partikelfilter 16 oder dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 18 in Unterbodenlage unter die zur Regeneration notwendige Mindesttemperatur sinkt. Durch die Kombination der Entschwefelung des ersten NOx-Speicherkatalysators 12 beziehungsweise des Drei-Wege-Katalysators 26 mit integriertem NOx-Speicherkatalysator 12, des zweiten NOx-Speicherkatalysators 18 sowie des Partikelfilters 16 werden die verbrauchsintensiven Heizphasen reduziert und somit insgesamt ein geringerer Mehrverbrauch bei der Regeneration der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erzielt. The second and the third phase of the regeneration process are operated alternately until the first NOx storage catalytic converter or the three-way catalytic converter with integrated NOx storage catalytic converter and the second NOx catalytic converter are considered desulphurised. Furthermore, the particle filter may 16 have no or only a very small soot load, which for example via a differential pressure measurement before and after the particle filter 16 in the exhaust duct 20 can be determined. When the temperature drops, for example in a weak load point of the internal combustion engine, it may be necessary for an additional heating phase to be integrated between the second and the third phase or between the third phase and the second phase, in particular when the temperature at the particle filter 16 or the second NOx storage catalyst 18 in Unterbodenlage below the necessary for regeneration minimum temperature decreases. By combining the desulfurization of the first NOx storage catalyst 12 or the three-way catalyst 26 with integrated NOx storage catalytic converter 12 , the second NOx storage catalyst 18 and the particulate filter 16 The consumption-intensive heating phases are reduced and thus achieved a total lower consumption in the regeneration of the exhaust aftertreatment device.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
Verbrennungsmotor internal combustion engine
12 12
erster NOx-Speicherkatalysator first NOx storage catalyst
16 16
Partikelfilter particulate Filter
18 18
zweiter NOx-Speicherkatalysator second NOx storage catalyst
20 20
Abgaskanal exhaust duct
22 22
Lambda-Sonde Lambda probe
24 24
SCR-Beschichtung SCR coating
26 26
Drei-Wege-Katalysator mit NOx-Speicherfunktion Three-way catalytic converter with NOx storage function
30 30
Drei-Wege-Katalysator Three-way catalytic converter
λE λ E
Verbrennungsluftverhältnis  Combustion air ratio

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors (10) mit einem ersten NOx-Speicherkatalysator (12), einem in Strömungsrichtung eines Abgases des Verbrennungsmotors (10) stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten Partikelfilter (16) sowie einem stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (18), umfassend folgende Schritte: – Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem überstöchiometrischen oder stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis, wobei NOx-Emissionen in dem ersten NOx-Speicherkatalysator (12) und in dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (18) in Form von Nitraten eingelagert werden und Rußpartikel in dem Partikelfilter (16) eingelagert werden; – wenn eine Notwendigkeit zur Regeneration zumindest des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) oder des Partikelfilters (16) detektiert wird; Aufheizen des Abgases in einem Abgaskanal (20) des Verbrennungsmotors (10), bis eine zur Regeneration der NOx-Speicherkatalysatoren (12, 18) und des Partikelfilters (16) notwendige Regenerationstemperatur erreicht ist; – Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators (12), des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) und des Partikelfilters (16) durch alternierendes Betreiben des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Method for regeneration of an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine ( 10 ) with a first NOx storage catalyst ( 12 ), one in the flow direction of an exhaust gas of the internal combustion engine ( 10 ) downstream of the first NOx storage catalyst ( 12 ) arranged particulate filter ( 16 ) and a downstream of the first NOx storage catalyst ( 12 ) arranged second NOx storage catalyst ( 18 ), comprising the following steps: - operating the internal combustion engine ( 10 ) with a lean of stoichiometric or stoichiometric combustion air ratio, wherein NOx emissions in the first NOx storage catalyst ( 12 ) and in the second NOx storage catalyst ( 18 ) are stored in the form of nitrates and soot particles in the particulate filter ( 16 ) are stored; If there is a need to regenerate at least the second NOx storage catalyst ( 18 ) or the particulate filter ( 16 ) is detected; Heating the exhaust gas in an exhaust duct ( 20 ) of the internal combustion engine ( 10 ), to one for the regeneration of the NOx storage catalysts ( 12 . 18 ) and the particulate filter ( 16 ) necessary regeneration temperature is reached; Regeneration of the first NOx storage catalyst ( 12 ), the second NOx storage catalyst ( 18 ) and the particulate filter ( 16 ) by alternately operating the internal combustion engine ( 10 ) with a substoichiometric combustion air ratio and a superstoichiometric combustion air ratio. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration eine Entschwefelung der NOx-Speicherkatalysatoren (12, 18) umfasst. A method according to claim 1, characterized in that the regeneration desulfurization of the NOx storage catalysts ( 12 . 18 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen des Abgases in einer Regenerationsphase durch eine Zündwinkelverstellung des Verbrennungsmotors (10) in Richtung „spät“ erfolgt oder unterstützt wird. A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the heating of the exhaust gas in a regeneration phase by an ignition angle adjustment of the internal combustion engine ( 10 ) takes place in the direction of "late" or is supported. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis in einem Bereich zwischen 1,05 und 1,2 und das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis in einem Bereich von 0,85 bis 0,95, bevorzugt von 0,9 bis 0,93, gewählt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the superstoichiometric combustion air ratio in a range between 1.05 and 1.2 and the substoichiometric combustion air ratio in a range of 0.85 to 0.95, preferably from 0.9 to 0 , 93, is elected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das unterstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis und das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis in Zeitintervallen von 50 bis 200s, vorzugsweise von 80 bis 120s, gewechselt werden. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substoichiometric combustion air ratio and the superstoichiometric combustion air ratio in time intervals of 50 to 200s, preferably from 80 to 120s, are changed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration in einem Bereich von 600°C bis 650°C durchgeführt wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the regeneration is carried out in a range of 600 ° C to 650 ° C. Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), mit einem Abgaskanal (20), wobei in dem Abgaskanal (20) ein erster, motornaher NOx-Speicherkatalysator (12) und ein zweiter, motorferner NOx-Speicherkatalysator (18) sowie ein Partikelfilter (16) angeordnet sind, wobei der Partikelfilter (16) und der zweite NOx-Speicherkatalysator (18) stromab des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgaskanal (20) stromab des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) eine Lamdba-Sonde (22) zur Erfassung eines Regenerationszustandes des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist. Exhaust after-treatment device for an internal combustion engine ( 10 ), with an exhaust duct ( 20 ), wherein in the exhaust duct ( 20 ) a first, close-coupled NOx storage catalyst ( 12 ) and a second, engine-remote NOx storage catalyst ( 18 ) as well as a particle filter ( 16 ) are arranged, wherein the particulate filter ( 16 ) and the second NOx storage catalyst ( 18 ) downstream of the first NOx storage catalyst ( 12 ) are arranged, characterized in that in the exhaust duct ( 20 ) downstream of the second NOx storage catalyst ( 18 ) a Lamdba probe ( 22 ) for detecting a regeneration state of the second NOx storage catalyst ( 18 ), wherein the apparatus is arranged for carrying out a method according to one of claims 1 to 6. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkapazität des ersten NOx-Speicherkatalysators (12) kleiner als die Speicherkapazität des zweiten NOx-Speicherkatalysators (18) ist. Apparatus according to claim 7, characterized in that the storage capacity of the first NOx storage catalyst ( 12 ) smaller than the storage capacity of the second NOx storage catalyst ( 18 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste NOx-Speicherkatalysator (12) in einen Drei-Wege-Katalysator (14) integriert ist. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the first NOx storage catalyst ( 12 ) into a three-way catalyst ( 14 ) is integrated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (16) zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator (12) und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (18) angeordnet ist und eine Beschichtung (24) zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Beschichtung) aufweist. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the particulate filter ( 16 ) between the first NOx storage catalyst ( 12 ) and the second NOx storage catalyst ( 18 ) and a coating ( 24 ) for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR coating).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3412880A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method to regenerate a particle filter in the exhaust gas treatment system of an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102018206559A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter
WO2020069549A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 Avl List Gmbh Petrol engine arrangement and method comprising an nsc system
EP3674523A1 (en) 2018-12-27 2020-07-01 Volkswagen Ag Waste gas processing system for a combustion engine
DE102019109442A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust aftertreatment system and process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006017300A1 (en) 2006-04-12 2007-10-25 Siemens Ag Diesel particle filter and nitrogen oxide storage catalyst regenerating method for lean-mix internal combustion engine, involves adjusting fat//fatless exchange of mixture composition with frequency and amplitude for reducing agent surplus
DE102008034992A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Volkswagen Ag Method for desulfurizing a NOX storage catalyst

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006017300A1 (en) 2006-04-12 2007-10-25 Siemens Ag Diesel particle filter and nitrogen oxide storage catalyst regenerating method for lean-mix internal combustion engine, involves adjusting fat//fatless exchange of mixture composition with frequency and amplitude for reducing agent surplus
DE102008034992A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Volkswagen Ag Method for desulfurizing a NOX storage catalyst

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3412880A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method to regenerate a particle filter in the exhaust gas treatment system of an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102018206559A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter
DE102018206559B4 (en) * 2018-04-27 2021-01-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment with storage catalytic converter and particle filter
WO2020069549A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 Avl List Gmbh Petrol engine arrangement and method comprising an nsc system
CN112867848A (en) * 2018-10-05 2021-05-28 Avl李斯特有限公司 Gasoline engine assembly with NSC system and method
EP3674523A1 (en) 2018-12-27 2020-07-01 Volkswagen Ag Waste gas processing system for a combustion engine
DE102018133634A1 (en) 2018-12-27 2020-07-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine
US11098633B2 (en) 2018-12-27 2021-08-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine
DE102019109442A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust aftertreatment system and process for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine

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