EP1058578B1 - REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS - Google Patents

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EP1058578B1
EP1058578B1 EP98965807A EP98965807A EP1058578B1 EP 1058578 B1 EP1058578 B1 EP 1058578B1 EP 98965807 A EP98965807 A EP 98965807A EP 98965807 A EP98965807 A EP 98965807A EP 1058578 B1 EP1058578 B1 EP 1058578B1
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cylinders
exhaust gas
regeneration
internal combustion
engine
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Uwe Waschatz
Ulrich-Dieter Standt
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Volkswagen AG
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/028—Desulfurisation of NOx traps or adsorbent

Definitions

  • the invention relates to the regeneration of a NOx storage catalyst Internal combustion engine, for example a lean mix engine, a DI engine or a diesel engine, according to the preamble of claims 1 and 6.
  • EP 0 540 280 describes exhaust gas treatment using a Exhaust gas treatment system, which is a means of storing and releasing the NOx contains, the nitrogen oxides are temporarily stored in the lean operation of the engine and thermally released again by heating the introduced exhaust gas become. The catalyst is then released by means of a NOx-decomposing catalyst Nitrogen oxides decomposed again under oxidizing conditions.
  • the NOx-decomposing catalyst from a 3-way catalyst and / or a zeolite catalyst exist, which is operated at ⁇ less than or equal to one.
  • EP 0 562 805 describes an exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine in which the exhaust system two alternately flowed, arranged parallel to each other Lean NOx catalysts. Furthermore, the known device comprises a Device for changing the space velocity of the exhaust gas to an optimal To be able to adjust the space velocity of the exhaust gas.
  • the Exhaust system is a means of injecting HC directly into the exhaust duct.
  • Long-term suitability is questionable, since zeolite catalysts are not thermal are stable, especially not tolerate a rich or stoichiometric exhaust gas. Also the durability of the facility for changing the Exhaust gas circuit space velocity problematic.
  • EP 0 580 389 discloses a method for exhaust gas aftertreatment of lean-burn engines, which is equipped with a NOx absorber based on alkali, alkaline earth or rare earth metals, a 3-way catalytic converter arranged downstream, and with sensors for detecting the load and the Exhaust gas temperature are equipped. The information from the sensors limits the area within which the NOx absorber is able to store nitrogen oxides. Regeneration of the catalyst is accomplished by greasing for a predetermined period.
  • a disadvantage of this known device is the separation between the absorber and the 3-way catalytic converter, since the predominantly engine-generated nitrogen oxides must first be oxidized to NO 2 in order to be stored in the absorber.
  • EP 0 560 991 describes a system for treating an exhaust gas Internal combustion engine, in which the absorber and the catalyst in one housing are included.
  • the nitrogen oxides are stored when the engine is operated lean will, d. H. the exhaust gas is lean and released when the oxygen concentration in the Exhaust gas is reduced to rich or stoichiometric ⁇ values, so that the released NOx reduced with the unburned hydrocarbons and the CO of the exhaust gas becomes.
  • the switch from lean to fat or stoichiometric operation accompanied by torque jumps which the driver of the Vehicle only feels desirable if it is during a Acceleration phase occur. These torque jumps occur during one Constant operating phase, so they are perceived as extremely undesirable. Since in Normally, the NOx storage is emptied during constant operating phases is attempted, this torque jumps by shifting to reduce the ignition timing simultaneously with the enrichment.
  • the currently known NOx storage catalytic converters are deactivated by sulfur-containing fuel.
  • the NOx-absorbing material of the NOx storage catalyst in particular BaO or BaCO 3, forms thermally stable sulfates with the SO 2 present in the exhaust gas, which oxidizes to SO 3 on the platinum present in the catalyst, which can be decomposed at a temperature. which is above the temperature at which the nitrates formed from the storage material and the NO 2 are decomposed.
  • a sulfate regeneration program is therefore carried out from time to time, with a temperature increase to approx. 600-700 ° C.
  • EP-A-0 625 633 shows a method and a device for cleaning the exhaust gas of a lean-burn internal combustion engine according to the preamble of claims 1 and 6.
  • the invention has for its object a method and an apparatus for Exhaust gas treatment of an internal combustion engine to create a reduction in the NOx content of the exhaust gas and possibly the sulfate content of the NOx storage without the occurrence of a torque jump or an increased power output causes.
  • the invention is used in the detoxification of exhaust gases from an internal combustion engine, the detoxification being in particular a reduction of the nitrogen oxides.
  • the invention can also be used for the intermediate storage of SOx, as can be the case depending on the sulfur content of the fuel in exhaust gas cleaning devices of lean-burn internal combustion engines.
  • NOx is usually stored by storing NO 2 (for example as nitrate), alkaline earth oxides and / or carbonates (for example BaO) being particularly suitable.
  • Such substances are also able to store SOx, in particular in the form of SO 3 as sulfates.
  • a SOx storage can be placed in front of a NOx storage if desired, which means that the SOx storage has higher temperatures than the NOx storage and the NOx storage is not poisoned by SOx.
  • SOx and NOx are released again, the NOx being converted catalytically with the HC and / or CO present.
  • the SOx is released either as such or after reaction with CO and / or HC in a wide variety of compounds, the SOx not being stored in the subsequent NOx storage under the present regeneration conditions.
  • NOx storage is used if nothing else is noted, these statements apply equally to a SOx memory or a combination of these memories.
  • the ⁇ value is preferably ⁇ 1.01 during the release phase of the NOx. You can choose between lean and slightly above the stoichiometric exhaust gas value lying machine operation can be switched back and forth, the times of the Switching depends on the duration of the lean operation.
  • the cylinder-specific enrichment takes place advantageously at half or a number of cylinders close to half.
  • the selective cylinder-specific ⁇ detuning can be done with a control unit be made.
  • This is effected by motor by generating almost stoichiometric exhaust the engine is selectively enriched with part of the cylinders and the other part of the cylinders continues to run lean.
  • the production of nitrous oxide lies with that The inventive method not over that of known 3-way catalysts.
  • the device according to the invention brings about the corresponding selective cylinder-specific ⁇ detuning a desulfation of the NOx storage.
  • the following table shows measured values of the gross nitrogen oxide conversion ⁇ NOx of an engine with lean and regeneration operation in a continuous sequence of lean operation and subsequent regeneration operation once with a rich ⁇ value of 0.85 and once with a slightly above the stoichiometric value ⁇ value of 1.01. It can be seen from the table that even in the regeneration process according to the invention, which operates somewhat above the stoichiometric ⁇ value, a gross conversion is achieved which is even somewhat higher than that of the richer exhaust gas of the known processes. ⁇ NOx [%] Regeneration ⁇ 87 0.85 88 1.01
  • FIG schematically represents the arrangement of the exhaust system on an internal combustion engine.
  • reference numeral 1 denotes a machine with more than one Cylinders, such as a lean-mix gasoline engine, a di-gasoline engine or a Diesel engine, shown, which is arranged below an exhaust gas cleaning system 2, which has a NOx storage catalytic converter 3.
  • a gross ⁇ value i.e. H. on averaged ⁇ value of all cylinders, slightly above the stoichiometric value of the Exhaust gas set for regeneration of the NOx storage 3 and thus regeneration and desulfation of the NOx storage causes.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft die Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Mager-Mix-Motors, eines DI-Motors oder eines Dieselmotors, entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
Zur Säuberung des Abgases eines Motors mit einer inneren Verbrennung eines Kraftstoffes muß das bei der Verbrennung anfallende Stickoxid reduziert werden. Bei gebräuchlichen Verbrennungsmotoren, die auf ein mittleres λ von 1 geregelt sind, kann dies mit gutem Erfolg durch 3-Wege-Katalysatoren erreicht werden. Bei Verbrennungsmotoren allerdings, die ganz bzw. teifweise mit λ-Werten größer 1 betrieben werden, wie beispielsweise Mager-Mix-Ottomotoren, DI-Ottomotoren und Dieselmotoren, gibt es derzeit kein derart etabliertes Abgasreinigungsverfahren. Bei derartigen Motortypen sind derzeit an Verfahren zur Abgasbehandlung Zeolith-Katalysatoren (im folgenden auch als "Mager-Mix-Katalysatoren" bezeichnet) und NOx-Speicherkatalysatoren im Einsatz. Die Zeolith-Katalysatoren werden thermisch desaktiviert, weshalb sie bei Motoren für Fahrzeuge, die beim Zulassungsverfahren eine Dauerhaltbarkeit nachweisen müssen, nicht eingesetzt werden können. Ferner können bei diesem Katalysatoren zur Reduktion der Stickoxide nur die Kohlenwasserstoffe im Abgas genutzt werden, so daß nur relativ geringe Stickoxid-Konversionen erreicht werden. Diese liegen oft nur bei 15 %, wenn man die partielle Reduktion von Stickoxiden zu Distickstoffoxid unberücksichtigt läßt. Ferner ist bei diesen Katalysatoren deren unzureichende CO und HC-Konversion nachteilig, sofern sie kein Edelmetall enthalten. Aussichtsreicher als die gerade erörterten Zeolith-Katalysatoren sind NOx-Speicherkatalysatoren, da diese sowohl die im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffe als auch den Wasserstoff und das CO als Reduktionsmittel benutzen. Im Grunde genommen handelt es sich um 3-Wege-Katalysatoren mit einer Komponente zur Speicherung von NOx. Allerdings setzt sich der NOx-Speicher insbesondere nach längeren Magerphasen des Motors mit NOx zu und ist daher nicht mehr wirksam. Deshalb ist es bei den NOx-Speicherkatalysatoren notwendig, das gespeicherte NOx periodisch aus dem Speicher zu entfernen, d. h. das gespeicherte NOx zu reduzieren.
EP 0 540 280 beschreibt die Abgasbehandlung mit Hilfe einer Abgasbehandlungsanlage, die ein Mittel zur Speicherung und Freisetzung des NOx enthält, wobei die Stickoxide im Magerbetrieb des Motors zwischengespeichert werden und thermisch über eine Beheizung des eingeführten Abgases wieder freigesetzt werden. Mittels eines NOx zersetzenden Katalysators werden dann die freigesetzten Stickoxide unter oxidierenden Bedingungen wieder zersetzt. Insbesondere kann der NOx zersetzende Katalysator aus einem 3-Wege-Katalysator und/oder ein Zeolith-Katalysator bestehen, der bei λ kleiner oder gleich eins betrieben wird. Nachteilig ist insbesondere, daß dieser Katalysator nicht ausreichend thermisch beständig ist, und daß zur Vermeidung von Schäden, wie sie typischerweise bei derartigen Katalysatoren unter hohen Lasten und Abgastemperaturen bei λ = 1 auftreten, eine Abgasschaltung erforderlich ist, wobei dafür entsprechende Stell- und Steuerungseinheiten für den Betrieb notwendig sind. Ferner ist bei diesen Teilen das Problem der Dauerhaltbarkeit ungelöst. Weiterhin ist bei den Teilen der Abgasanlage, die während der Phasen, in denen der Motor stöchiometrisch betrieben wird, nicht vom Abgas durchströmt werden, oder im umgekehrten Fall bei den Teilen, die während des Magerbetriebs nicht vom Abgas durchströmt werden, die Frage der Betriebstemperatur ungelöst. Dabei ist insbesondere der Temperaturbereich problematisch, in dem die 3-Wege-Katalysatoren anspringen, weil in dieser Phase durch partielle Reduktion der motorischen Stickoxide vermehrt Distickstoffoxid gebildet wird. Sollte durch periodisches Auskühlen des 3-Wege-Katalysators dieser Bereich immer wieder durchfahren werden, ist mit einer übermäßigen Produktion von Distickstoffoxid zu rechnen, was wegen der Treibhausrelevanz dieses Gases unerwünscht ist.
EP 0 562 805 beschreibt eine Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine, bei der die Abgasanlage zwei abwechselnd angeströmte, parallel zueinander angeordnete Mager-NOx-Katalysatoren aufweist. Ferner umfaßt die bekannte Vorrichtung eine Einrichtung zur Veränderung der Raumgeschwindigkeit des Abgases, um eine optimale Raumgeschwindigkeit des Abgases einstellen zu können. Zusätzlich weist die Abgasanlage ein Mittel zum Einspritzen von HC direkt in den Abgaskanal auf. Auch hier ist die Dauergebrauchstauglichkeit fraglich, da Zeolith-Katalysatoren nicht thermisch beständig sind, insbesondere kein fettes oder stöchiometrisches Abgas vertragen. Ebenfalls ist die Dauerbelastbarkeit der Einrichtung zur Veränderung der Raumgeschwindigkeit der Abgasschaltung problematisch. Selbst wenn die NOx-Konversion durch eine bessere Anpassung der Raumgeschwindigkeiten des Abgases höher liegen als für typische Zeolith-Katalysatoren, so erreicht der Katalysator gemäß der EP 0 562 805 nicht die zur Einhaltung der neueren Abgasgrenzwerte erforderlichen Größenordnung von über 90 %. Weiterhin ist das Problem der Distickstoffbildung und der zu geringen HC- und CO-Konversion dieser Katalysatoren ungelöst.
EP 0 580 389 offenbart ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung von mager betriebenen Motoren, die mit einem NOx-Absorber auf der Basis von Alkali-, Erdalkali- oder Seltenerdmetallen, einem stromabwärts angeordneten 3-Wege-Katalysator, sowie mit Sensoren zur Detektion der Last und der Abgastemperatur ausgerüstet sind. Dabei wird mittels der Information der Sensoren der Bereich begrenzt, innerhalb dessen der NOx-Absorber in der Lage ist, Stickoxide zu speichern. Die Regeneration des Katalysators wird durch Anfetten für eine vorbestimmte Periode erreicht. Nachteilig bei dieser bekannten Einrichtung ist die Trennung zwischen dem Absorber und dem 3-Wege-Katalysator, da die motorisch überwiegend erzeugten Stickoxide zuerst zu NO2 oxidiert werden müssen, um im Absorber gespeichert werden zu können.
EP 0 560 991 beschreibt eine Anlage zur Behandlung eines Abgases einer Brennkraftmaschine, bei der der Absorber und der Katalysator in einem Gehäuse enthalten sind. Die Stickoxide werden gespeichert, wenn der Motor mager betrieben wird, d. h. das Abgas mager ist, und freigesetzt, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas auf fette oder stöchiometrische λ-Werte gesenkt wird, so daß das freigesetzte NOx mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen sowie dem CO des Abgases reduziert wird. Typischerweise ist die Umschaltung vom mageren auf den fetten oder stöchiometrischen Betrieb von Drehmomentsprüngen begleitet, die der Fahrer des Fahrzeugs nur als wünschenswert empfindet, wenn sie während einer Beschleunigungsphase auftreten. Treten diese Drehmomentsprünge während einer Konstantbetriebsphase auf, so werden sie als äußerst unerwünscht empfunden. Da im Normalfall die Leerung des NOx-Speichers während konstanten Betriebsphasen vorgenommen wird, wird versucht, diese Drehmomentsprünge durch eine Verschiebung des Zündzeitpunktes simultan zu dem Anfetten zu verringern.
Ferner werden die derzeit bekannten NOx-Speicherkatalysatoren durch schwefelhaltigen Kraftstoff desaktiviert. Das NOx-absorbierende Material des NOx-Speicherskatalysators, insbesondere BaO bzw. BaCO3, bildet mit dem im Abgas vorhandenen SO2, welches an dem im Katalysator vorhandenen Platin zu SO3 oxidiert, thermisch stabile Sulfate, die bei einer Temperatur zersetzt werden können, die oberhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der die aus dem Speichermaterial und dem NO2 gebildeten Nitrate zersetzt werden. Zur Zersetzung dieser Sulfate wird daher, in Abhängigkeit von dem Schwefelgehalt des verwendeten Kraftstoffs, von Zeit zu Zeit ein Sulfat-Regenerationsprogramm durchgeführt, wobei eine Temperaturerhöhung auf ca. 600 - 700 °C durch Anfetten des Abgases bewirkt wird, daß sich die Sulfate zersetzen. Nachteilig bei der Anfettung ist aber, daß diese normalerweise mit einer Leistungserhöhung des Motors korreliert ist, so daß letztlich bei der Durchführung der Desulfatierung das Fahrzeug ungewollt beschleunigt.
EP-A-0 625 633 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer mager betreibbaren Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine Reduzierung des NOx-Gehalts des Abgases und gegebenenfalls des Sulfatgehalts des NOx-Speichers ohne das Auftreten eines Drehmomentsprungs oder einer erhöhten Leistungsabgabe bewirkt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung findet Einsatz bei der Entgiftung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, wobei die Entgiftung insbesondere eine Reduktion der Stickoxide ist. Die Erfindung ist ferner auch einsetzbar bei der Zwischenspeicherung von SOx, wie sie je nach vorliegendem Schwefelgehalt des Kraftstoffes in Abgasreinigungsvorrichtungen von mager betriebenen Brennkraftmaschinen der Fall sein kann. Die Speicherung von NOx erfolgt üblicherweise durch Einlagerung von NO2 (beispielsweise als Nitrat), wobei insbesondere Erdalkalioxide und/oder -karbonate (z. B. BaO) geeignet sind. Solche Stoffe sind auch in der Lage SOx, insbesondere in Form von SO3 als Sulfate einzulagern. Da die Desulfatierung höhere Temperaturen erfordert als die Denitrifizierung, kann gewünschtenfalls ein SOx-Speicher vor einen NOx-Speicher gesetzt werden, wodurch einerseits am SOx-Speicher höhere Temperaturen anliegen als am NOx-Speicher und andererseits der NOx-Speicher nicht durch SOx vergiftet wird. Bei der Regeneration, d.h. dem Betrieb der Speicher mit einem Abgas nahe bei λ = 1 oder fett, werden SOx und NOx wieder freigesetzt, wobei das NOx katalytisch mit vorhandenem HC und/oder CO umgesetzt wird. Das SOx hingegen wird entweder als solches oder nach Reaktion mit CO und/oder HC in den unterschiedlichsten Verbindungen freigesetzt, wobei unter den vorliegenden Regenerationsbedingungen keine Einlagerungen des SOx in den nachfolgenden NOx-Speicher erfolgt.
Im nachfolgenden wird grundsätzlich nur noch auf einen NOx-Speicher abgestellt, wenn nichts anderes vermerkt ist, gelten diese Ausführungen jedoch gleichermaßen auch für einen SOx-Speicher bzw. eine Kombination dieser Speicher.
Vorzugsweise umfaßt die Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder einen nachfolgend der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator, wobei das Abgas kontinuierlich in den NOx-Speicher des Katalysators strömt, derart, daß das NOx in dem NOx-Speicher absorbiert wird, sobald die Maschine mager betrieben wird, und das NOx freigegeben wird, sobald die Sauerstoffkonzentration des Abgases abgesenkt wird, wobei während der Freisetzungsphase des NOx die Maschine mit einem Brutto-λ-Wert etwas oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von λ = 1 betrieben wird.
Vorzugsweise beträgt während der Freisetzungsphase des NOx der λ-Wert ≥ 1,01 ist. Dabei kann zwischen magerem und leicht oberhalb des stöchiometrischen Abgaswertes liegendem Maschinenbetrieb hin und hergeschaltet werden, wobei die Zeitpunkte der Umschaltung von der Dauer des Magerbetriebs abhängt.
Vorzugsweise wird zur Erzeugung des nahezu stöchiometrischen Abgasstroms mit einem Brutto-Wert von λ ≥ 1 selektiv ein Teil der Zylinder individuell angefettet, während der andere Teil der Zylinder weiterhin mager betrieben wird. Dabei erfolgt die selektive zylinderindividuelle λ-Verstimmung vorzugsweise während einer konstanten Betriebsphase ohne Lastwechsel. Die zylinderindividuelle Anfettung erfolgt vorteilhaft bei der Hälfte oder einer der Hälfte nahekommenden Zahl an Zylindern. Außerdem werden die angefetteten Zylinder insbesondere auf λ ≤ 0,9 und besonders vorteilhaft auf λ ≤ 0,85 angefettet. Durch diese extreme Anfettung wird gegenüber einem Betrieb nahe λ = 1 erreicht, daß die Drehmomentschwankung geringer ist, da die Leistungsabgabe bei einer starken Anfettung niedriger liegt als nahe λ = 1. Dies erfordert eine geringere Korrektur über die Drosselklappe und/oder über die gesamte Einspritzmenge des Kraftstoffs. Vorteilhaft kann hierbei die Anfettung bis hin zu λ = 0,7 und weniger erfolgen. Hieraus ergibt sich auch, daß die Erfindung insbesondere Einsatz in Ottomotoren findet, besonders vorteilhaft in Direkteinspritzern. Durch die Erfindung wird außerdem erreicht, daß keine zylinderindividuelle Drosselung vorgesehen werden muß, so daß sich der Anteil mechanischer Stellelemente nicht vergrößert.
Bei einem 4-Zylindermotor können beispielsweise 2 Zylinder angefettet werden und zwei Zylinder im Magerbetrieb verbleiben. Entsprechendes gilt für Motoren mit einer davon abweichenden Zylinderzahl. Dabei ist die hälftige Aufteilung der Zylinder nicht zwingend, sondern andere Verhältnisse sind entsprechend den Anforderungen wählbar, wobei die Verhältnisse auch während des Betriebs verändert werden können.
Die selektive zylinderindividuelle λ-Verstimmung kann mit einer Steuerungseinheit vorgenommen werden.
Zusammenfassend bewirkt das hier beschriebene Abgasbehandlungsverfahren eine gute Konversion nicht nur der Stickoxide, sondern aller Abgasbestandteile, indem während fahrverhaltensbedingter instationärer Betriebsphasen des Motors dieser angefettet oder mit einem λ = 1 betrieben wird, wodurch der NOx-Speicher wieder entleert wird, und während bei längerem stationären Betrieb zwischen magerem und nahezu stöchiometrischen Betrieb mit einem λ etwas größer als 1 hin- und herschaltet. Motorisch wird dies dadurch bewirkt, indem zur Erzeugung des nahezu stöchiometrischen Abgas der Motor selektiv mit einem Teil der Zylinder angefettet wird und der andere Teil der Zylinder weiterhin mager läuft. Dabei treten nur geringe Drehmomentschwankungen auf und die Motorleistung wird nicht erhöht. Daher kann man auf weiter Maßnahmen wie ein übermäßiges Verstellen des Zündzeitpunkts verzichten. Vorteilhafterweise liegt die Erzeugung von Distickstoffoxid bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht über der von bekannten 3-Wege-Katalysatoren. Ferner bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die entsprechende selektive zylinderindividuelle λ-Verstimmung eine Desulfatierung des NOx-Speichers.
Die folgende Tabelle zeigt Meßwerte der Brutto-Stickoxid-Umsetzung ηNOx eines Motors mit Mager- und Regenerationsbetrieb in einer kontinuierlichen Abfolge von Magerbetrieb und anschließendem Regenerationsbetrieb einmal bei einem fetten λ-Wert von 0,85 und einmal bei einem etwas oberhalb des stöchiometrischen Werts liegenden λ-Werts von 1.01. Es ist der Tabelle zu entnehmen, daß auch bei dem etwas oberhalb des stöchiometrischen λ-Werts arbeitenden erfindungsgemäßen Regenerationsverfahren eine Brutto-Umsetzung erzielt wird, die sogar etwas höher ist als diejenige des fetteren Abgases der bekannten Verfahren.
ηNOx[%] Regenerations-λ
87 0,85
88 1,01
Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend anhand der Figur 1 erläutert, die schematisch die Anordnung der Abgasanlage an einer Brennkraftmaschine darstellt.
In der Figur 1 wird durch das Bezugszeichen 1 eine Maschine mit mehr als einem Zylinder, wie beispielsweise ein Mager-Mix-Ottomotor, ein Di-Ottomotor oder ein Dieselmotor, dargestellt, der nachfolgend eine Abgasreinigungsanlage 2 angeordnet ist, die einen NOx-Speicherkatalysator 3 aufweist. Durch selektive zylinderindividuelle Verstimmung der λ-Werte eines Teils der Zylinder (nicht dargestellt) und des weiteren Magerbetriebs des anderen Teils der Zylinder wird ein Brutto-λ-Wert, d. h. ein gemittelter λ-Wert aller Zylinder, von etwas oberhalb der stöchiometrischen Wertes des Abgases zur Regeneration des NOx-Speichers 3 eingestellt und so eine Regeneration und Desulfatierung des NOx-Speichers bewirkt.

Claims (8)

  1. Verfahren zur NOx- und gegebenenfalls zur SOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators, der in einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder angeordnet ist, wobei zur Regeneration des NOx-Speicherkatatysators ein Massenstrom an Reduktionsmitteln im Abgas erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Steuereinheit ein Teil der Zylinder unter mageren Bedingungen λ > 1 und ein anderer Teil der Zylinder unter fetten Bedingungen λ < 1 betrieben wird, jedoch im Mittel über alle Zylinder λ ≥ 1 wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zylinder während der Regeneration bei λ ≤ 0,95, insbesondere λ ≤ 0,85 betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderselektive Vertrimmung während einer konstanten Betriebsphase ohne Lastwechsel erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hälfte oder eine der Hälfte nahekommende Anzahl von Zylindem angefettet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß die Steuerungseinheit die zylinderselektive Vertrimmung im Leerlauf, im Schubbetrieb und/oder bei einer Motorlast von ≤ 25 % einer maximalen Motomennlast vornimmt
  6. Vorrichtung zur NOx- und gegebenenfalls zur SOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators, der in einer Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder angeordnet ist und der zur Regeneration mit einem erhöhten Massenstrom an Reduktionsmitteln im Abgas beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Steuereinheit umfaßt, mittels derer während der Regeneration ein Teil der Zylinder unter mageren Bedingungen λ > 1 und ein anderer Teil der Zylinder unter fetten Bedingungen λ < 1 betrieben wird, jedoch im Mittel über alle Zylinder λ ≥ 1 wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Ottomotor ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Direkteinspritzer ist.
EP98965807A 1997-12-29 1998-12-10 REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS Expired - Lifetime EP1058578B1 (de)

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DE19758018 1997-12-29
PCT/EP1998/008061 WO1999033548A1 (de) 1997-12-29 1998-12-10 REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS

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EP1058578A1 EP1058578A1 (de) 2000-12-13
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