DE102015221025B4 - Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) zum Reinigen des Abgasstromes eines eine Brennkraftmaschine (2) umfassenden Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb mager betrieben wird, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) einen ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und einen in Abgasströmungsrichtung (R) hinter dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) aufweist, wobei der erste NOx-Speicherkatalysator (6) und der zweite NOx-Speicherkatalysator (8) zur Speicherung von NOx während des Normalbetriebs ausgebildet sind, mit den Schritten:Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators (6) durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine (2),Regenerieren des zweiten NOx-Speicherkatalysators (8) durch Zuführen eines einen Lambdawert des Abgasstromes reduzierenden Reagenzes zu dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (8), wobei als Reagenz ein Kraftstoff der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird,deren Abgase mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) behandelt werden, wobei vernebelter Kraftstoff eingespritzt wird, wobei der vernebelte Kraftstoff an einer Einspeisestelle (10) zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) in den den ersten NOx-Speicherkatalysator (6) verlassenden Abgasstrom eingespeist wird, wobei der vernebelte Kraftstoff zeitverzögert nach dem Einstellen des unterstöchiometrischen Betriebs eingespeist wird, wobei beim zeitverzögerten Einspeisen des vernebelten Kraftstoffs die Laufzeit des Abgasstromes berücksichtigt wird, die dieser benötigt, um vom ersten NOx-Speicherkatalysator (6) zur Einspeisestelle (10) zu gelangen, wobei zusätzlich die Zeitdauer berücksichtigt wird, die nach dem Einstellen unterstöchiometrischen Betriebs vergeht, bis sich ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators (6) ein Lambdawert von Eins einstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einer im Normalbetrieb mit Sauerstoffüberschuss betriebenen Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege gereinigt, um so gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.
  • Dieselmotoren und moderne Magermix-Ottomotoren arbeiten in einem Magerbetrieb, d. h. mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1). Herkömmliche Dreiwegekatalysatoren können daher nicht eingesetzt werden. Zwar ist die Oxidation von CO (Kohlenmonoxid) und CmHn (unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe) bei Sauerstoffüberschuss analog zum herkömmlichen Dreiwegekatalysator weiterhin möglich, jedoch muss NOx (Stickoxide) zwischengespeichert werden. Deren katalytische Reduktion erfolgt zyklisch mit einem stöchiometrischen bis fetten Abgasgemisch. Daher sind Katalysatoren mit zusätzlichen chemischen Elementen erforderlich, die eine Speicherung von NOx ermöglichen, sogenannte NOx-Speicherkatalysatoren.
  • Um diese Zwischenspeicherung der Stickoxide im NOx-Speicherkatalysator zu erreichen, werden auf geeigneten Trägern ein Edelmetallkatalysator wie Platin und eine NOx-Speicherkomponente, die meistens ein Erdalkalimetall wie Barium ist, aufgebracht. In der mageren, das heißt sauerstoffreichen, Atmosphäre werden die Stickstoffoxide unter der Wirkung des Edelmetallkatalysators aufoxidiert, unter Ausbildung von Nitraten wie beispielsweise Bariumnitrat im Katalysator absorbiert und somit aus dem Abgasstrom entfernt. Durch regelmäßiges, kurzzeitiges „Anfetten“ des Abgases laufen diese Reaktionen in der entgegengesetzten Richtung ab, wodurch die NOx-Moleküle wieder in den Abgasstrom abgegeben und durch die in der fetten Atmosphäre vorhandenen reduzierenden Komponenten wie CmHn und/oder CO weiter reduziert werden.
  • Ist die Aufnahmekapazität des NOx-Speicherkatalysators erschöpft, wird seitens der Motorelektronik für einige Sekunden ein fettes unterstöchiometrisches, reduzierendes Abgasgemisch eingestellt. In diesem kurzen Regenerationsschritt wird das im Katalysator zwischengespeicherte NOx zu Stickstoff reduziert und damit der NOx-Speicherkatalysator für den nächsten Speicherzyklus vorbereitet. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, die Schadstoffemissionen mit Luftüberschuss betriebener Motoren zu minimieren und Schadstoffgrenzwerte einzuhalten.
  • Die Absorptionsrate und Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators hängt u.a. von der Abgastemperatur, dem Abgasmassenstrom, der NOx-Konzentration und von weiteren Parametern ab. Um den Temperaturbereich, in dem NOx-Speicherkatalysatoren Stickoxide speichern und umwandeln können, zu vergrößern, ist es bekannt, zwei NOx-Speicherkatalysatoren in Abgasströmungsrichtung in Reihe hintereinander anzuordnen. Somit kann der erste der beiden NOx-Speicherkatalysatoren bei niedrigen Abgastemperaturen, wie z. B. bei Niedriglastzuständen der Brennkraftmaschine oder nach einem Kaltstart Stickoxid speichern, während der zweite NOx-Speicherkatalysator bei höheren Abgastemperaturen Stickoxid speichert, da hier die Abgastemperatur niedriger als bei dem näher an der Brennkraftmaschine angeordneten ersten NOx-Speicherkatalysator ist.
  • Ein Anfetten zum Durchführen eines derartigen Regenerationsschritts der NOx-Speicherkatalysatoren kann durch eine späte Kraftstoffeinspritzung, durch Verändern des Verhältnisses der Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung (main injection) zur Kraftstoffmenge bei der Nacheinspritzung (post injection), mittels Ansaugluftdrosselung (air throttling), durch erhöhte Abgasrückführraten oder andere Maßnahmen erreicht werden. Jedoch führen diese Maßnahmen zur Reduzierung des Lambda-Wertes zu einem deutlichen Kraftstoffverbrauchsanstieg im Vergleich zum Betrieb mit Sauerstoffüberschuss.
  • Die Dauer und Frequenz der Regenerationsschritte werden von der Motorsteuerung in Abhängigkeit von der gespeicherten Stickoxidmenge, Abgastemperatur, Abgasmassenstrom und anderen Parametern bestimmt.
  • Während des Regenerationsschritts weist der Lambda-Wert stromabwärts eines NOx-Speicherkatalysators für eine gewisse Zeitdauer einen Wert von Eins auf. Ein Kennzeichen einer kompletten Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators ist es, wenn der Lambda-Wert stromabwärts fett wird (Lambda-Wert < 1) und bis auf den Lambda-Wert stromaufwärts absinkt (Lambda-Durchbruch). Mit anderen Worten, die jeweiligen Lambda-Werte stromaufwärts und stromabwärts sind zu diesem Zeitpunkt gleich bzw. nahezu gleich.
  • Bei einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zwei in Reihe angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren verzögert der Lambda-Durchbruch die Regenerationsmöglichkeit des nachgeschalteten zweiten NOx-Speicherkatalysators, da ein Regenerationsschritt des zweiten NOx-Speicherkatalysators erst beginnen kann, wenn der Regenerationsvorgang des ersten NOx-Speicherkatalysators abgeschlossen wurde. Daher müssen die beiden NOx-Speicherkatalysatoren nacheinander regeneriert werden.
  • Dies erhöht jedoch die Gesamtdauer zum Regenerieren einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung und steigert den Kraftstoffverbrauch während des Regenerierens der beiden NOx-Speicherkatalysatoren.
  • Aus der DE 10 2010 014 468 A1 ist ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung von im Wesentlichen mager betriebenen Verbrennungsmotoren sowie ein entsprechendes vorteilhaftes Abgasnachbehandlungssystemen zur Reduzierung des Anteils des Treibhausgases N2O im Gesamtabgas eines entsprechenden Verbrennungssystems mit einem NOx-Speicherkatalysator als Abgasreinigungselement bakannt. Es wird ein N2O-Verminderungskatalysator unter Lambda ≤ 1 Bedingungen betreiben, wenn das vom NOx-Speicherkatalysator gebildeten N2O den N2O-Verminderungskatalysator erreicht.
  • Aus der DE 10 2008 033 575 A1 in ein System und ein Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Einspritzdüse bekannt mit dem der Betrieb von Diesel-Oxidationskatalysatoren (DOCs, DOC: diesel Oxidation catalyst), Systemen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR - selective catalytic reduction), Systemen zur selektiven nicht katalytischen Reduktion (SNCR - selective non-catalytic reduction) und Filter, wie zum Beispiel Rußfallen und Dieselpartikelfilter (DPFs, DPF:diesel particulate filter) verbessert werden kann. Mit der Einspritzdüse kann ein Fluid in einen Abgasstrom mit einem gleichförmigen Sprühnebel und einem einheitlichen Volumen bei der Dosierung eingespritzt werden, es sei denn, an oder in der Einspritzdüse liegt Verrußung oder eine andere Korrosion vor.
  • Aus der WO 2008/ 102 915 A1 ist eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung bekannt, wobei beim zeitverzögerten Einspeisen des vernebelten Kraftstoffs die Laufzeit des Abgasstromes berücksichtigt wird, die dieser benötigt, um vom einem NOx-Speicherkatalysator zu einer Einspeisestelle zu gelangen.
  • Es besteht daher Bedarf daran, einen vorteilhaften Weg zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zwei in Reihe angeordneten NOx-Speicherkatalysatoren aufzuzeigen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2 Ferner gehört zur Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Brennkraftmaschine und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    • 2 verschiedene Signalverläufe von eingangsseitigen und ausgangsseitigen Lambdawerten von NOx-Speicherkatalysatoren der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
  • Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
  • Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 2 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4.
  • Die Brennkraftmaschine 2 ist als Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. eines PKWs, ausgebildet. Die Brennkraftmaschine 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Dieselmotor, d. h. der Dieselmotor wird im Normalbetrieb mit einem Sauerstoffüberschuss (λ > 1) betrieben. Abweichend hiervon kann die Brennkraftmaschine 2 auch als Ottomotor im Magerbetrieb zur Erhöhung des Motorwirkungsgrades ausgebildet sein.
  • Die in Abgasströmungsrichtung R der Brennkraftmaschine 2 nachgeschaltete Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten NOx-Speicherkatalysator 6 und einen zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 auf. Abweichend vom in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 weitere, nicht dargestellte Komponenten zur Abgasnachbehandlung aufweisen, wie z. B. einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zum Entfernen von Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (CmHn) aus dem Abgasstrom, einen SCR- oder SCRF-Katalysator zur selektive katalytischen Reduktion von Stickoxiden, einen Sperrkat zum Zurückhalten von Ammoniak (NH3) und/oder einen Dieselpartikelfilter.
  • Der erste NOx-Speicherkatalysator 6 und der zweite NOx-Speicherkatalysator 8 sind zur Speicherung von NOx (Stickoxiden) ausgebildet. Sie weisen jeweils einen Aufbau mit einem geeigneten Träger mit einem Edelmetallkatalysator wie Platin und einer NOx-Speicherkomponente, wie z. B. ein Erdalkalimetall wie Barium, auf. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste NOx-Speicherkatalysator 6 nahe der Brennkraftmaschine 2 angeordnet, während der zweite NOx-Speicherkatalysator 8 weiter beabstandet von der Brennkraftmaschine 2 angeordnet ist, z. B. an einer Position im Unterflurbereich.
  • Durch diese Anordnung des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 und des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 kann der erste NOx-Speicherkatalysator 6 bei niedrigen Abgastemperaturen, wie z. B. bei Niedriglastzuständen der Brennkraftmaschine 2 oder nach einem Kaltstart Stickoxid speichern, während der zweite NOx-Speicherkatalysator 8 bei höheren Abgastemperaturen Stickoxid speichert, da hier die Abgastemperaturen niedriger sind als bei dem näher an der Brennkraftmaschine 2 angeordneten ersten NOx-Speicherkatalysator 6. Zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator 6 und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 ist eine Einspeisestelle 10 zum Einspritzen eines Reagenzes in den Abgasstrom vorgesehen, mit der der Lambdawert verändert werden kann, wie dies später detailliert erläutert wird.
  • Der Brennkraftmaschine 2 ist ein Steuergerät (nicht dargestellt) zugeordnet, das einen Wechsel von einem Betrieb mit Sauerstoffüberschuss zu einem unterstöchiometrischen Betrieb und umgekehrt bewirkt, wie dies ebenfalls später detailliert erläutert wird. Hierzu weist das Steuergerät Hard- und/oder Softwarekomponenten auf.
  • Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung 4 beschrieben.
  • Im Normalbetrieb wird die Brennkraftmaschine 4 während der Zeitdauer t0 im Teillastbereich mit einem Lambdawert I des zugeführten Gemisches größer Eins, also mit Sauerstoffüberschuss betrieben. Um eine Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 und des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 zu bewirken, wird während der Zeitdauer t1 ein Regenerationsschritt durchgeführt. Die Dauer und Frequenz des Regenerationsschritts wird von dem Steuergerät z. B. in Abhängigkeit von der gespeicherten Stickoxidmenge, der Abgastemperatur, dem Abgasmassenstrom und anderen Parametern bestimmt und dann eingeleitet.
  • Hierzu steuert das Steuergerät die Brennkraftmaschine 2 derart an, dass das Abgas einen Lambdawert kleiner Eins aufweist, um den ersten NOx-Speicherkatalysator 6 zu regenerieren. Dazu verändert das Steuergerät z. B. den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, um eine späte Kraftstoffeinspritzung zu erreichen, verändert das Verhältnis der Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung (main injection) zur Kraftstoffmenge bei der Nacheinspritzung (post injection), verändert die Stellung der Drosselklappe (air throttling), oder erhöht die Abgasrückführrate.
  • Ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 stellt sich dann ein Lambdawert II von Eins ein.
  • Erfindungsgemäß erfolgt das Einspeisen des Reagenzes auch zeitverzögert nach dem Einstellen des unterstöchiometrischen Betriebs. Z. B. kann beim zeitverzögerten Einspeisen des Reagenzes die Laufzeit des Abgasstromes berücksichtigt werden, die dieser benötigt, um vom ersten NOx-Speicherkatalysator 6 zur Einspeisestelle 10 zu gelangen. Ferner kann zusätzlich die Zeitdauer berücksichtigt werden, die nach dem Einstellen des fetten Gemisches vergeht, bis sich ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 ein Lambdawert von Eins einstellt.
  • Als Reagenz wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel Kraftstoff verwendet, der der Brennkraftmaschine 2 als Betriebsmittel zugeführt wird. Anstelle des Kraftstoffs kann jedoch auch ein anderes Reagenz verwendet werden, die in der Lage ist, den Lambdawert des Abgasstromes ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 auf einen Wert kleiner als Eins zu reduzieren. Die Menge des zugeführten Reagenzes wird von dem Steuergerät bestimmt.
  • Somit wird dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 ein Abgasstrom zugeführt, dem als Reagenz Kraftstoff in vernebelter Form beigemengt wurde. Aufgrund dieser Beimengung ist der Lambdawert III eingangsseitig des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 kleiner Eins, es stellt sich eine Differenz für den Lambdawert Δλ ein.
  • Das bedeutet, dass durch die Beimengung des Reagenzes dem zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 ein unterstöchiometrisches Gemisch zugeführt wird und im zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 ebenfalls eine Regeneration stattfindet, und zwar simultan zur Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators 6.
  • Zum Ende der Zeitdauer t1, d. h. nach Ablauf der Zeitdauer Δt, nähern sich dann die eingangsseitigen und ausgangsseitigen Lambdawerte II und III an, was ein Kennzeichen für eine vollständige Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 und des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 (Lambda Durchbruch) ist. Anschließend stellt das Steuergerät zu Beginn der Zeitdauer t2 wieder den Normalbetrieb mit Sauerstoffüberschuss ein. Die Speicherschichten des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 und des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 weisen nun keine Stickoxide mehr auf, sie sind somit regeneriert.
  • Zur Verdeutlichung der Erfindung ist in 2 dargestellt, dass bei einer Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 und des zweiten NOx-Speicherkatalysators 8 ohne Einspeisung eines Reagenzes in den Abgasstrom ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators 6 bei baugleichen ersten NOx-Speicherkatalysator 6 und zweiten NOx-Speicherkatalysator 8 das Steuergerät einen Regenerationsschritt durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Betriebs mit einem Lambdawert IV kleiner Eins durchführt, dessen Zeitdauer im Vergleich zur Erfindung um die Zeitdauer t2 auf eine Gesamtzeitdauer t1 + t2 verlängert ist, also nahezu doppelt so lang ist. Durch diese zeitliche Verkürzung des Regenerationsschritts wird der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 2 während der Regeneration und damit der Gesamtverbrauch reduziert.
  • Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Regenration des zweiten NOx-Speicherkatalysators durch Zufuhr des Reagenzes in das dem zweiten NOx-Speicherkatalysator zugeführte Abgas gleichzeitig zu einer Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysator durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine stattfindet, kann die Regeneration des zweiten NOx-Speicherkatalysators auch unabhängig von der Regeneration des ersten NOx-Speicherkatalysators erfolgen. Hierzu kann die Zufuhr des Reagenzes in das dem zweiten NOx-Speicherkatalysator zugeführte Abgas während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine erfolgen, so dass lediglich im dem stromab zum ersten NOx-Speicherkatalysator gelegenen Abschnitt des Abgastraktes ein unterstöchiometrisches Gemisch vorhanden ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Brennkraftmaschine
    4
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    6
    erster NOx-Speicherkatalysator
    8
    zweiter NOx-Speicherkatalysator
    10
    Einspeisestelle
    Δλ
    Differenz
    I
    Lambdawert des zugeführten Gemisches
    II
    Lambdawert ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysator
    III
    Lambdawert eingangsseitig des zweiten NOx-Speicherkatalysator
    IV
    Lambdawert des zugeführten Gemisches
    Δt
    Zeitdauer
    t0
    Zeitdauer
    t1
    Zeitdauer
    t2
    Zeitdauer
    R
    Abgasströmungsrichtung

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) zum Reinigen des Abgasstromes eines eine Brennkraftmaschine (2) umfassenden Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb mager betrieben wird, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) einen ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und einen in Abgasströmungsrichtung (R) hinter dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) aufweist, wobei der erste NOx-Speicherkatalysator (6) und der zweite NOx-Speicherkatalysator (8) zur Speicherung von NOx während des Normalbetriebs ausgebildet sind, mit den Schritten: Regenerieren des ersten NOx-Speicherkatalysators (6) durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine (2), Regenerieren des zweiten NOx-Speicherkatalysators (8) durch Zuführen eines einen Lambdawert des Abgasstromes reduzierenden Reagenzes zu dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (8), wobei als Reagenz ein Kraftstoff der Brennkraftmaschine (2) verwendet wird, deren Abgase mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) behandelt werden, wobei vernebelter Kraftstoff eingespritzt wird, wobei der vernebelte Kraftstoff an einer Einspeisestelle (10) zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) in den den ersten NOx-Speicherkatalysator (6) verlassenden Abgasstrom eingespeist wird, wobei der vernebelte Kraftstoff zeitverzögert nach dem Einstellen des unterstöchiometrischen Betriebs eingespeist wird, wobei beim zeitverzögerten Einspeisen des vernebelten Kraftstoffs die Laufzeit des Abgasstromes berücksichtigt wird, die dieser benötigt, um vom ersten NOx-Speicherkatalysator (6) zur Einspeisestelle (10) zu gelangen, wobei zusätzlich die Zeitdauer berücksichtigt wird, die nach dem Einstellen unterstöchiometrischen Betriebs vergeht, bis sich ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators (6) ein Lambdawert von Eins einstellt.
  2. Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) für ein eine Brennkraftmaschine (2) umfassendes Kraftfahrzeug zum Reinigen eines Abgasstromes der Brennkraftmaschine (2), wobei die Brennkraftmaschine in einem Normalbetrieb mager betrieben wird, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) einen ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und einen in Abgasströmungsrichtung (R) hinter dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) angeordneten zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) aufweist, wobei der erste NOx-Speicherkatalysator (6) und der zweite NOx-Speicherkatalysator (8) zur Speicherung von NOx während des Normalbetriebs ausgebildet sind, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den ersten NOx-Speicherkatalysators (6) durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine (2) zu regenerieren, den zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) durch Zufuhr eines einen Lambdawert des Abgasstromes reduzierenden Reagenzes zu regenerieren, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, als Reagenz einen Kraftstoff der Brennkraftmaschine (2) zu verwenden, deren Abgase mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) behandelt werden, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist, vernebelten Kraftstoff einzuspritzen, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) eine zwischen dem ersten NOx-Speicherkatalysator (6) und dem zweiten NOx-Speicherkatalysator (8) angeordneten Einspeisestelle (10) zum Einspeisen des Reagenzes in den den ersten NOx-Speicherkatalysator (6) verlassenden Abgasstrom aufweist, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) dazu ausgebildet ist den vernebelten Kraftstoff zeitverzögert nach dem Einstellen des unterstöchiometrischen Betriebs einzuspeisen, und beim zeitverzögerten Einspeisen des vernebelten Kraftstoffs die Laufzeit des Abgasstromes zu berücksichtigen, die dieser benötigt, um vom ersten NOx-Speicherkatalysator (6) zur Einspeisestelle (10) zu gelangen, sowie zusätzlich die Zeitdauer zu berücksichtigen, die nach dem Einstellen unterstöchiometrischen Betriebs vergeht, bis sich ausgangsseitig des ersten NOx-Speicherkatalysators (6) ein Lambdawert von Eins einstellt.
  3. Kraftfahrzeug mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (4) nach Anspruch 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102008033575A1 (de) 2007-07-17 2009-04-23 Cummins Filtration IP, Inc., Minneapolis Vorrichtung, System und Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Dosierinjektordüse
DE102010014468A1 (de) 2010-04-09 2011-10-13 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Lachgas bei der Abgasnachbehandlung von Magermotoren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008102915A1 (en) 2007-02-23 2008-08-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification device of internal combustion engine
DE102008033575A1 (de) 2007-07-17 2009-04-23 Cummins Filtration IP, Inc., Minneapolis Vorrichtung, System und Verfahren zur Zuführung von Luft zu einer Dosierinjektordüse
DE102010014468A1 (de) 2010-04-09 2011-10-13 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Lachgas bei der Abgasnachbehandlung von Magermotoren

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