DE102017215648A1

DE102017215648A1 - Entschwefelung eines LNT

Info

Publication number: DE102017215648A1
Application number: DE102017215648.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Boerensen; Christian Nederlof; Dirk Römer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2019-03-07

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Entschwefeln eines Stickoxidspeicherkatalysators bereitgestellt, wobei aus dem Stickoxidspeicherkatalysator bei hohen Temperaturen und unter unterstöchiometrischen Abgasbedingungen Schwefel entfernt wird, und dabei entstehender Schwefelwasserstoff in einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion zwischengespeichert wird, um während einer Phase mit magerem Abgas oxidiert zu werden. Es wird weiterhin eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwefeln eines Stickoxidspeicherkatalysators, wobei einem Schlupf von Schwefelwasserstoff aus einem entsprechenden Abgastrakt durch Zwischenspeichern und Oxidieren des Schwefelwasserstoffs entgegengewirkt wird.
Brennkraftmaschinen werden zum Reduzieren der Emission von Schadstoffen mit verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet. Stickoxide können dabei unter mageren Abgasbedingungen in sogenannten Stickoxidspeicherkatalysatoren (lean NOx traps, LNT) zwischengespeichert werden, um unter fetten Abgasbedingungen in den LNT reduziert und/oder stromabwärts in Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) reduziert zu werden.
Die Funktion eines LNT wird durch im Abgas enthaltenen Schwefel beeinträchtigt. Dieser Schwefel stammt aus dem Kraftstoff und zum Teil auch aus Schmierölen. Der Schwefel wird praktisch vollständig im LNT absorbiert, da im Grunde jedes Material, das Stickoxide speichern kann, auch Schwefelverbindungen adsorbiert. Selbst bei geringen Schwefelkonzentrationen im Abgas ist der LNT irgendwann mit Schwefelverbindungen gesättigt. Der Schwefel muss darum im Rahmen einer Entschwefelung (Desulfurisation, deSOx) regelmäßig entfernt werden. Eine Möglichkeit dafür besteht darin, den LNT unter mageren Abgasbedingungen auf Temperaturen im Bereich von etwa 550°C bis 800°C zu erwärmen und dann während eines bestimmten Zeitraums einem längeren Wechsel zwischen unterstöchiometrischen und überstöchiometrischen Bedingungen auszusetzen. Dieses Verfahren mit einander abwechselnden unterstöchiometrischen und überstöchiometrischen Abgasbedingungen wird auch als „Wobbling“ bezeichnet.
Typischerweise wird Schwefel in Form von Metallsulfaten, aber auch Sulfiden und Sulfiten gespeichert. Zum Entschwefeln werden große Mengen an Reduktionsmittel benötigt, z. B. in fettem Abgas enthaltenem Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dabei reagieren ein Metallsulfat und Wasserstoff zu einem entsprechenden Metalloxid, Schwefelwasserstoff und Wasser. Mit Kohlenmonoxid können die Sulfate unter Bildung von Carbonylsulfid reagieren. Hohe Temperaturen ermöglichen dabei hohe Reaktionsraten und eine entsprechende Desorbierung der Schwefelverbindungen von dem Katalysator sowie eine thermische Zersetzung der Schwefelverbindungen.
Häufige hohe Temperaturspitzen, die bei einem Wobbling auftreten, sind einer der wichtigsten Gründe der thermischen Alterung eines LNT Katalysator.. Dazu kommt, dass ein Teil der bereitgestellten Reduktionsmittel durch parasitären Verlust am Sauerstoffspeicher des LNT verloren geht und weniger für das Entschwefeln zur Verfügung steht. Dazu kommt, dass der entstehende Schwefelwasserstoff mit im LNT gespeichertem Sauerstoff reagieren kann und das dabei entstehende Schwefeldioxid wieder teilweise im LNT adsorbiert wird. Die genannten Prozesse wirken dabei einem effizienten Entschwefeln des LNT entgegen. Es besteht damit die Aufgabe, das Entschwefeln eines LNT effizienter zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschwefeln mindestens eines ersten Stickoxidspeicherkatalysators (LNT), der im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei stromabwärts von dem besagten LNT mindestens ein Sensor und ein erster Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) angeordnet sind, und wobei vom Abgastrakt eine Abgasrückführungsleitung abzweigt, mit den Schritten:

- Erfassen der Schwefelbeladung des LNT, die bei Überschreiten eines Schwellenwertes ein Entschwefeln notwendig macht,
- Bereitstellen einer Abgastemperatur während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine, die zum Entschwefeln des LNT geeignet ist,
- Bereitstellen von unterstöchiometrischem Abgasbedingungen stromaufwärts des LNT,
- Überwachen des aktuellen Speichervermögens des SCR für Schwefelwasserstoff,

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft, weil im Vergleich zur Wobbling-Methode die Zahl der Wechsel zwischen fettem und magerem Abgasmodus reduziert ist. Dadurch kommt es zu geringeren parasitären Verlusten an Reduktionsmitteln, die dann zum Entschwefeln genutzt werden können. Weiterhin wird der LNT weniger häufig exothermen Spitzen ausgesetzt. Auch ist vorteilhaft, dass durch das Beibehalten von unterstöchiometrischen Abgasbedingungen Schwefelwasserstoff praktisch nicht im LNT zu Schwefeldioxid oxidiert wird, sondern aus dem LNT transportiert und stromabwärts im SCR gespeichert werden kann, wo es in der nächsten mageren Abgasphase zu Schwefeldioxid oxidiert werden kann.
Es ist bekannt, dass SCR-Katalysatoren Schwefelwasserstoff direkt zu Schwefeldioxid umwandeln können. Es wurde gezeigt, dass dieser Prozess sehr effizient funktioniert. Dabei kann ein SCR während einer fetten Abgasphase Schwefelwasserstoff durch Adsorption speichern, und dieses während einer mageren Abgasphase in Schwefeldioxid umwandeln und freisetzen. Dabei sind Kupfer-basierte SCR besonders effizient. Das Speichervermögen für Schwefelwasserstoff steht dabei in einem direkten Verhältnis zu dem Gehalt an Kupferverbindungen des SCR (oder auch anderer Metalle). Wenn der SCR mit Schwefelwasserstoff gesättigt ist, liegt das Verhältnis von Schwefelwasserstoff zu Kupfer bei etwa 1:1. Bei einem Verhältnis von 1:3 kann praktisch kein Schwefelwasserstoff stromabwärts des SCR im Abgas detektiert werden. Es ist darum vorteilhaft, möglichst große SCR mit einem hohen Gehalt an Kupfer- und/oder anderen statthaften Metallionen zu verwenden.
Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für mindestens 10 s aufrechterhalten. Dabei ist es vorteilhaft, die unterstöchiometrischen Bedingungen für mindestens 10 s, ggf. aber längeren Zeitraum aufrecht zu erhalten, um die entsprechende Entschwefelung möglichst vollständig durchzuführen. Deshalb ist es noch mehr bevorzugt, wenn die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für mindestens 60 s aufrechterhalten werden. Ebenfalls bevorzugt werden die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für bis zu 300 s aufrechterhalten, um die Katalysatoren nicht zu stark thermisch zu belasten. Die optimale Zeitdauer wird dabei in Abhängigkeit vom Vorliegen von Schwefelwasserstoff für jeden jeweils verwendeten SCR ermittelt.
Vorzugsweise wird vor dem Abschluss des Verfahrens eine bestimmte Anzahl zusätzlicher Phasen der unterstöchiometrischen Abgasbedingungen mit vorgegebenen Zeitspannen durchgeführt. Diese vorgegebenen Zeitspannen sind kurzzeitig, z. B. jeweils 10 s. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht vorteilhaft eine effektive Regeneration des LNT und einen effektiven Abschluss der Entschwefelungsprozedur.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren die aktuelle Schwefelbeladung eines LNT ermittelt wird, indem ein Zyklus mit einander abwechselnden unterstöchiometrischen und überstöchiometrischen Abgasbedingungen durchgeführt wird, die jeweils für eine vorgegebene Zeitspanne aufrecht erhalten werden, wobei stromabwärts und stromaufwärts des LNT laufend die Sauerstoffkonzentration ermittelt wird, und das Sauerstoff-Speichervermögen durch Multiplizieren der Signaldifferenz der Sauerstoffkonzentration stromaufwärts des LNT und stromabwärts des LNT mit dem Abgasmassenstrom und Integrieren des Produkts ermittelt wird, und das Bestimmen der Schwefelbeladung des LNT über eine Relation zum Sauerstoff-Speichervermögen erfolgt. Vorteilhafterweise kann dabei die Information über die Schwefelbeladung verwendet werden, um einzuschätzen, dass eine Entschwefelung vollständig abgeschlossen wurde. Dabei wird das Sauerstoffspeichervermögen mit der Schwefelbeladung ins Verhältnis gesetzt, so dass ein bestimmter Wert des Sauerstoffspeichervermögens der Schwefelbeladung des LNT entspricht. Dabei wird ausgenutzt, dass bei Temperaturen von über 500°C die Sauerstoffaufnahme- und Sauerstoffabgabekapazität mit der Schwefelmenge im Katalysator zunimmt. Dieses Phänomen beruht auf der Bildung von Schwefelwasserstoff unter unterstöchiometrischen Bedingungen. Der Schwefelwasserstoff reagiert schnell mit Sauerstoff, der unter Bildung von Schwefeldioxid aus dem Speicher entfernt wird. Vorzugsweise wird dabei die Entschwefelung beendet, sobald die Schwefelbeladung des LNT unter einen Schwellenwert fällt, der einen im Wesentlichen schwefelfreien LNT anzeigt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend eine Brennkraftmaschine, einen Abgastrakt, mindestens einen ersten im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten LNT, mindestens einen ersten stromabwärts des ersten LNT angeordneten Sensor, mindestens einen ersten stromabwärts des ersten LNT angeordneten SCR, eine vom Abgastrakt abzweigende Abgasrückführungsleitung und eine Steuereinrichtung. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Anordnung stromabwärts des ersten LNT ein zweiter LNT angeordnet. Der zweite LNT kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls entschwefelt werden.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Anordnung stromabwärts des ersten LNT der erste SCR und stromabwärts des zweiten LNT ein zweiter SCR angeordnet ist. Dadurch befindet sich vorteilhaft ein SCR innerhalb des Niedrigdruck-Abgasrückführungssystems, der zusätzlich zum weiter stromabwärts angeordneten zweiten SCR Ammoniak speichern kann, so dass möglichst das gesamte in den LNT produzierte Ammoniak verwendet werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
3 Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
5 Diagramm zum Verlauf der Schwefelwasserstoff-Konzentration in einer Anordnung ohne SCR.
6 Diagramm zum Verlauf der Schwefelwasserstoff-Konzentration in einer Anordnung mit SCR.
7 Diagramm zum Verlauf der Schwefelwasserstoff-Konzentration in einer Anordnung mit SCR.

Eine Ausführungsform der erfindungsmäßen Anordnung 1 weist gemäß der Darstellung von 1 eine Brennkraftmaschine 2 auf, die mit einem Abgastrakt 3 verbunden ist. Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einer Anzahl von vier Zylindern 4 dargestellt. Sie kann aber auch eine andere Anzahl an Zylindern aufweisen.
Im Abgastrakt 3 ist ein erster Stickoxidspeicherkatalysator (LNT) 5 angeordnet. Stromaufwärts von dem ersten LNT 5 zweigt eine Abgasrückführungsleitung 6 eines Hochdruck-Abgasrückführungssystems vom Abgastrakt 3 ab. Stromabwärts von dem ersten LNT 5 ist ein zweiter LNT 7 angeordnet. Der zweite LNT 7 ist optional und deshalb mit gestrichelten Linien dargestellt. Stromabwärts des zweiten LNT 7 ist ein erster Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) 8 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsmäßen Anordnung 1 gemäß der Darstellung von 2 ist der erste SCR 8 stromabwärts des ersten LNT 5, aber stromaufwärts des zweiten LNT 7 angeordnet. Stromabwärts des zweiten LNT 7 ist ein zweiter SCR 9 angeordnet. Weiterhin zweigt in der Anordnung 1 gemäß 2 zwischen dem ersten SCR 8 und dem zweiten LNT 7 eine Abgasrückführungsleitung 10 eines Niederdruck-Abgasrückführungssystems vom Abgastrakt 3 ab. Die katalytisch aktive Beschichtung der SCR 8, 9 weist besonders bevorzugt Kupfer auf. Die gestrichelte Darstellung des ersten SCR 8 und des zweiten LNT 7 weist darauf hin, dass diese Einrichtungen optional sind. In einer weiteren Ausführungsform könnte die Anordnung 1 dabei auch nur einen LNT 5 und einen SCR 9 aufweisen, wobei die Abgasrückführungsleitung 10 des Niederdruck-Abgasrückführungssystems zwischen diesen besagten Katalysatoren vom Abgastrakt 3 abzweigt.
In beiden in 1 sowie 2 gezeigten Ausführungsformen ist unmittelbar stromabwärts des ersten LNT 5 ein erster Sensor 11 zur Sauerstoffmessung angeordnet, der besonders eine erste Lambdasonde 11 ist, und ist unmittelbar stromabwärts des zweiten LNT 7 ein zweiter Sensor 12 zur Sauerstoffmessung angeordnet, der besonders eine zweite Lambdasonde 12 ist. Sauerstoffsensoren können auch stromaufwärts des ersten LNT 5, in den LNT 5, 7 sowie an beliebigen weiteren Stellen im Abgastrakt 3 und in einer der Abgasrückführungsleitungen 6, 10 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich zu den Lambdasonden können auch Stickoxidsensoren verwendet werden, mit denen ebenfalls die Sauerstoffkonzentration im Abgas ermittelt werden kann. Stromabwärts des am weitesten stromabwärts angeordneten SCR, also des ersten SCR 8 in 1 und des zweiten SCR 9 in 2, ist ein Schwefelwasserstoffsensor 13 angeordnet. Dabei kann auch hinter jedem SCR 8, 9 ein Schwefelwasserstoffsensor angeordnet sein, sowie in der Abgasrückführungsleitung 10 des Niederdruck-Abgasrückführungssystems. Dabei ist der Schwefelwasserstoffsensor ein physikalischer Sensor. Alternativ kann die Schwefelwasserstoff-Konzentration an den besagten Stellen auch durch ein Modell ermittelt werden, das auf den Daten der anderen Sensoren beruht.
Die Anordnung 1 kann weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen wie einen Partikelfilter, einen Oxidationskatalysator und einen Katalysator zur katalytischen Reduktion (alle nicht gezeigt) enthalten. Die SCR 8, 9 können mit dem Partikelfilter kombiniert sein. Weiterhin weist die Anordnung 1 eine Steuerungseinrichtung 14 auf.
In einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Entschwefeln eines LNT gemäß der Darstellung von 3 wird mit einer Ausführungsform der Anordnung 1 gemäß 1 in einem ersten Schritt S1 die Schwefelbeladung des ersten LNT 5 daraufhin untersucht, ob ein bestimmter, vorab festgelegter Schwellenwert der Schwefelbeladung überschritten wird. Dem Fachmann ist dabei bekannt, wie die aktuelle Schwefelbeladung des LNT 5 ermittelt wird (z. B. durch Wobbling, modellbasiert, aus der Menge des verbrannten Kraftstoffs seit dem letzten Entschwefeln berechnet) Ist der Schwellenwert überschritten, wird in einem zweiten Schritt S2 eine Abgastemperatur bereitgestellt, die zum Entschwefeln des LNT 5 geeignet ist. Dabei wird eine Katalysatortemperatur von etwa 650°C angestrebt. Diese Katalysatortemperatur kann durch eine entsprechend hohe Abgastemperatur erreicht werden, z. B. durch eine Nacheinspritzung von zusätzlichem Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 2, oder durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine 2 bei hoher Last.
Ist im ersten LNT 5 eine Temperatur von etwa 650°C erreicht, werden in einem dritten Schritt S3 unterstöchiometrische Abgasbedingungen stromaufwärts des LNT 5 bereitgestellt. Die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen werden für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen werden dabei für eine Zeitdauer von mindestens 10 s aufrechtherhalten, bevorzugt aber für mindestens 60 s, z. B. für 100 s. In 5, 6 und 7 sind Diagramme dargestellt, in denen gemessene Konzentrationen an Schwefelwasserstoff, Carbonylsulfid, Schwefeldioxid und anderen Sulfooxiden gegen den zeitlichen Verlauf abgetragen ist. Die Konzentrationen werden im Auspuffbereich des Abgastrakts 3 gemessen. In den zwei oberen Diagrammen der 5 - 7 sind die Konzentration der gemessenen Verbindungen über den zeitlichen Verlauf des Entschwefelns dargestellt, wobei das oberste Diagramm einen kleineren Maßstab hat. Das zweite Diagramm von unten zeigt die Zunahme der Mengen an freigesetztem Schwefel anhand der gemessenen Verbindungen über den zeitlichen Verlauf des Entschwefelns. Das unterste Diagramm zeigt den Verlauf der Sauerstoffkurve, gemessen z. B. durch die Lambdasonde 11 stromabwärts des LNT 5.
Erstens wird in den 5 - 7 verdeutlicht, dass in einer Anordnung ohne SCR eine große Menge an Schwefelwasserstoff in die Umwelt gelangt ( 5), wogegen in einer Anordnung mit einem SCR große Mengen Schwefelwasserstoff durch den SCR gespeichert werden (6 und 7). Dabei ist die totale Menge an Sulfoxiden mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, Schwefelwasserstoff mit einer gestrichelten Linie, Carboxylsulfid mit einer Punkt-Strich-Linie und Schwefeldioxid mit einer gepunkteten Linie. Dabei ist in 5 zu sehen, dass große Mengen an Schwefelverbindungen gemessen werden. Zu Beginn eines rich purge, also einer Phase mit unterstöchiometrischen Bedingungen bzw. fettem Abgas, werden noch größerer Mengen an Schwefeldioxid gemessen (kleiner Kreis), da der Sauerstoffspeicher nach einer mageren Phase mit Sauerstoff gefüllt ist, der mit Schwefelverbindungen zu Schwefeldioxid reagiert. Mit zunehmender Zeitdauer eines rich purge wird mehr Schwefelwasserstoff freigesetzt (großes Oval).
Zweitens wird deutlich, dass bereits 20 s eines rich purge Schwefel aus dem ersten LNT 5 entfernt und im ersten SCR 8 gespeichert wird, und dabei kein (oder nur in sehr geringen Mengen) Schwefelwasserstoff stromabwärts des ersten SCR 8 detektiert wird. Im Wesentlichen werden nur Sulfoxide gemessen, wobei die durchgezogene Linie der gesamten Sulfoxide die gepunktete Linie von Schwefeldioxid überlagert (6). Ein 100 s dauernder rich purge ist noch effektiver (7), wobei aber Carbonylsulfid in einem größerem Maße aus dem SCR 8 durch Schlupf entweicht (gepunktete untere Linie in 6 und 7).
In einem vierten Schritt S4 wird das aktuelle Speichervermögens des SCR für Schwefelwasserstoff überwacht. Dabei wird besonders mittels des Schwefelwasserstoffsensors 13 durch Messen von durch Schlupf aus dem SCR entweichendem Schwefelwasserstoff ermittelt, wann das Speichervermögen des SCR erschöpft ist. Das Speichervermögen für einen bestimmten SCR kann aber auch im Vorfeld ermittelt werden, und dann zu der durchschnittlich während eines Entschwefelns aus dem LNT freigesetzten Menge an Schwefelverbindungen ins Verhältnis gesetzt werden.
Wird während einer Entschwefelung das Speichervermögen des SCR überschritten, wird der rich purge beendet und kurzzeitig stöchiometrische oder überstöchiometrische Abgasbedingungen, also mageres Abgas, bereitgestellt. Dabei wird der im SCR gespeicherte Schwefelwasserstoff in Schwefeldioxid umgewandelt, das über den Auspuff mit dem restlichen Abgas freigesetzt wird.
Ist das Ziel einer Entschwefelung des LNT erreicht, wird der rich purge ebenfalls beendet, und wieder magere Abgasbedingungen eingestellt. Das Ziel der Entschwefelung ist erreicht, wenn die Schwefelbeladung des LNT unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Die Schwefelbeladung des LNT kann dabei modellbasiert ermittelt werden, oder alternativ oder zusätzlich in einem fünften Schritt S5 mittels einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Darstellung von 4, in dem bei einer Katalysatortemperatur von etwa 650°C abwechselnd fette und magere Abgasbedingungen bereitgestellt werden („Wobbling“, FORD DE 10 2017 211 710.9 ). Dabei wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas stromabwärts des ersten LNT 5 mittels der ersten Lambdasonde 11 (oder ggf. anderer Sensoren, z. B. Stickoxidsensoren) gemessen, und die Sauerstoffkonzentration stromaufwärts des ersten LNT 5 mittels eines entsprechenden Sensors ermittelt oder auf der Basis des Frischluftmassenstroms und des eingespritzten Kraftstoffs (1) oder auf der Basis des Frischluftmassenstroms, des eingespritzten Kraftstoff und des Massenstroms des rückgeführten, durch den ersten LNT 5 laufenden Abgases ermittelt (2). Das Sauerstoffspeichervermögen kann aus den ermittelten Werten berechnet und zum Ermitteln der Schwefelbeladung eines LNT verwendet werden, indem die beiden Parameter zueinander in Relation gesetzt werden.
Wenn das Ziel der Entschwefelung nicht erreicht wurde, also die Schwefelbeladung des LNT 5 noch über einem vorgegebenen Schwellenwert ist und/oder der gesamte Fettbetrieb zeitlich kürzer ausgefallen ist als er für die Entschwefelung vorgesehen war (in 3 und 4 N wie Nein), läuft das Verfahren wieder zu Schritt S2 zurück und beginnt von dort wieder von neuem.
Ist in 1 ein zweiter LNT 7 angeordnet, wird dieser auf dieselbe Weise entschwefelt. Die zum Entschwefeln erforderliche Temperatur wird für den zweiten LNT 7 bei gleichzeitigem Entschwefeln des ersten LNT 5 zusätzlich zum Betrieb der Brennkraftmaschine 2 unter hoher Last oder durch Nacheinspritzen von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 2 erreicht.
Analog zu dem in Bezug auf die Anordnung gemäß 1 beschriebenen Verfahren wird das Verfahren auch in Bezug die Anordnung 1 gemäß 2 durchgeführt. Dabei wird die zum Entschwefeln erforderliche Temperatur für den zweiten LNT 7 ebenfalls durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine 2 unter hoher Last oder durch Nacheinspritzen von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 2 erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Brennkraftmaschine
3: Abgastrakt
4: Zylinder der Brennkraftmaschine
5: erster LNT
6: Abgasrückführungsleitung eines Hochdruck-Abgasrückführungssystems
7: zweiter LNT
8: erster SCR
9: zweiter SCR
10: Abgasrückführungsleitung eines Niederdruck-Abgasrückführungssystems
11: erste Lambdasonde
12: zweite Lambdasonde
13: Schwefelwasserstoffsensor
14: Steuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017211710 [0029]

Claims

Verfahren zum Entschwefeln mindestens eines ersten Stickoxidspeicherkatalysators (LNT) (5), der im Abgastrakt (3) einer Brennkraftmaschine (2) angeordnet ist, wobei stromabwärts von dem besagten ersten LNT (5) mindestens ein erster Sensor (11) und ein erster Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) (8) angeordnet sind, und wobei vom Abgastrakt (3) eine Abgasrückführungsleitung abzweigt, mit den Schritten: - Erfassen der Schwefelbeladung des LNT (5), die bei Überschreiten eines Schwellenwertes ein Entschwefeln notwendig macht, - Bereitstellen einer Abgastemperatur während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine (2), die zum Entschwefeln des LNT (5) geeignet ist, - Bereitstellen von unterstöchiometrischem Abgasbedingungen stromaufwärts des LNT (5), - Überwachen des aktuellen Speichervermögens des SCR (8) für Schwefelwasserstoff, wobei die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen aufrechterhalten werden, bis das aktuelle Speichervermögens des SCR für Schwefelwasserstoff erschöpft ist und/oder das Entschwefeln des LNT abgeschlossen wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für mindestens 10 s aufrechterhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für mindestens 60 s aufrechterhalten werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die unterstöchiometrischen Abgasbedingungen für bis zu 300 s aufrechterhalten werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor dem Abschluss des Verfahrens eine bestimmte Anzahl zusätzlicher Phasen der unterstöchiometrischen Abgasbedingungen mit vorgegebenen Zeitspannen durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aktuelle Schwefelbeladung des LNT (5) ermittelt wird, indem ein Zyklus mit einander abwechselnden unterstöchiometrischen und überstöchiometrischen Abgasbedingungen durchgeführt wird, die jeweils für eine vorgegebene Zeitspanne aufrecht erhalten werden, wobei stromabwärts und stromaufwärts des LNT (5) laufend die Sauerstoffkonzentration ermittelt wird, und das Sauerstoff-Speichervermögen durch Multiplizieren der Signaldifferenz der Sauerstoffkonzentration stromaufwärts des LNT (5) und stromabwärts des LNT (5) mit dem Abgasmassenstrom und Integrieren des Produkts ermittelt wird, und das Bestimmen der Schwefelbeladung des LNT (5) über eine Relation zum Sauerstoff-Speichervermögen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Entschwefelung beendet wird, sobald die Schwefelbeladung des LNT (5) unter einen Schwellenwert fällt, der einen im Wesentlichen schwefelfreien LNT (5) anzeigt.
Anordnung (1) zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-7, umfassend eine Brennkraftmaschine (2), einen Abgastrakt (3), mindestens einen ersten im Abgastrakt (3) der Brennkraftmaschine (2) angeordneten LNT (5), mindestens einen ersten stromabwärts des ersten LNT (5) angeordneten Sensor (11), mindestens einen ersten stromabwärts des ersten LNT (5) angeordneten SCR (8), eine vom Abgastrakt abzweigende Abgasrückführungsleitung und eine Steuereinrichtung (14).
Anordnung (1) nach Anspruch 8, wobei stromabwärts des ersten LNT (5) ein zweiter LNT (7) angeordnet ist.
Anordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei stromabwärts des ersten LNT (5) der erste SCR (8) und stromabwärts des zweiten LNT (7) ein zweiter SCR (9) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 8-10.