WO1999033548A1 - REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS - Google Patents

REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS EINES VERBRENNUNGSMOTORS Download PDF

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WO1999033548A1
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gas purification
internal combustion
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Uwe Waschatz
Ulrich-Dieter Standt
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • F02D41/028—Desulfurisation of NOx traps or adsorbent

Definitions

  • the invention relates to the regeneration of a NOx storage catalytic converter of an internal combustion engine, for example a lean-mix engine, a DI engine or a diesel engine, according to the preamble of claim 1.
  • NOx storage catalysts are more promising than the zeolite catalysts just discussed, since they use both the hydrocarbons in the exhaust gas and the hydrogen and CO as reducing agents. Basically, they are 3-way catalysts with a component for storing NOx. However, the NOx accumulator clogs with NOx, especially after longer lean phases of the engine, and is therefore no longer effective.
  • EP 0540280 describes the exhaust gas treatment with the aid of an exhaust gas treatment system which contains a means for storing and releasing the NOx, the nitrogen oxides being temporarily stored in the lean operation of the engine and being released thermally by heating the introduced exhaust gas. The nitrogen oxides released are then decomposed again under oxidizing conditions by means of a NOx-decomposing catalyst.
  • the NOx-decomposing catalyst can consist of a 3-way catalyst and / or a zeolite catalyst which is operated at ⁇ less than or equal to one.
  • the temperature range in which the 3-way catalytic converters start up is particularly problematic here because nitrous oxide is increasingly formed in this phase by partial reduction of the motorized nitrogen oxides. If periodic cooling of the 3-way catalytic converter is to be passed through this area again and again, an excessive production of nitrous oxide is to be expected, which is undesirable because of the greenhouse gas relevance of this gas.
  • EP 0562 805 describes an exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine, in which the exhaust system has two lean NOx catalysts which are alternately flowed and arranged parallel to one another. Furthermore, the known device comprises a device for changing the space velocity of the exhaust gas in order to be able to set an optimal space velocity of the exhaust gas. In addition, the exhaust system has a means for injecting HC directly into the exhaust duct.
  • the suitability for long-term use is questionable, since zeolite catalysts are not thermally stable, in particular they cannot tolerate a rich or stoichiometric exhaust gas.
  • the durability of the device for changing the space velocity of the exhaust gas circuit is also problematic.
  • the catalyst according to EP 0 562 805 does not reach the order of magnitude of over 90% required to comply with the newer exhaust gas limit values. Furthermore, the problem of nitrous oxide formation and the insufficient HC and CO conversion of these catalysts is unsolved.
  • EP 0580 389 discloses a method for exhaust gas aftertreatment of lean-burn engines which are 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 .
  • the information from the sensors limits the area within which the NOx absorber is able to store nitrogen oxides.
  • Regeneration of the catalyst is achieved 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 NO2 in order to be stored in the absorber.
  • EP 0560991 describes a system for treating an exhaust gas of an internal combustion engine, in which the absorber and the catalyst are contained in a housing.
  • the nitrogen oxides are stored when the engine is operated lean, i.e. 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 is reduced with the unburned hydrocarbons and the CO of the exhaust gas.
  • the switchover from the lean to the rich or stoichiometric operation is accompanied by torque jumps which the driver of the vehicle perceives as only desirable if they occur during an acceleration phase. If these torque jumps occur during a constant operating phase, they are perceived as extremely undesirable. Since the NOx store is normally emptied during constant operating phases, attempts are made to reduce these torque jumps by shifting 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 BaC ⁇ 3 ⁇ forms with the SO2 present in the exhaust gas, which oxidized to SO3 on the platinum present in the catalyst, thermally stable sulfates which can be decomposed at a temperature which is above the temperature at which the nitrates formed from the storage material and the NO2 are decomposed.
  • a sulfate regeneration program is therefore carried out from time to time, increasing the temperature to approx. 600 - 700 ° C by enriching the
  • Exhaust gas is caused to decompose the sulfates.
  • a disadvantage of the enrichment is that this is normally correlated with an increase in engine power, so that ultimately the vehicle accelerates unintentionally when the desulfation is carried out.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for treating exhaust gas from an internal combustion engine which brings about a reduction in the NOx content of the exhaust gas and / or in the sulfate content of the NOx accumulator without the occurrence of a torque jump or an increased power output.
  • 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.
  • the SOx is either as such or after reaction with CO and / or HC in the most varied Released compounds, whereby no SOx is stored in the subsequent NOx storage under the present regeneration conditions.
  • NOx storage will be used, unless otherwise noted, these explanations also apply equally to SOx storage or a combination of these storage facilities.
  • the ⁇ value is preferably> 1.01 during the release phase of the NOx. It is possible to switch back and forth between lean engine operation and slightly above the stoichiometric exhaust gas value, the timing of the switchover depending on the duration of the lean operation.
  • part of the cylinders is selectively enriched individually, while the other part of the cylinders continues to be operated lean.
  • the selective cylinder-specific ⁇ detuning is preferably carried out during a constant operating phase without load changes.
  • the cylinder-specific enrichment is advantageously carried out with half or a number of cylinders close to half.
  • the selective cylinder-specific ⁇ detuning can be carried out with a control unit.
  • this is achieved by selectively greasing the engine with one part of the cylinders and producing the other part of the cylinders lean to generate the almost stoichiometric exhaust gas. Only slight torque fluctuations occur and the engine power is not increased. Therefore one can do without further measures such as an excessive adjustment of the ignition timing.
  • nitrous oxide in the process according to the invention is advantageously not above that of known 3-way catalysts. Furthermore, the device according to the invention brings about a desulfation of the NOx store through the corresponding selective cylinder-specific ⁇ detuning.
  • the following table shows measured values of the gross nitrogen oxide conversion ⁇ isjOx 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 Values of 1.01. It can be seen from the table that even slightly above of the stoichiometric ⁇ value working according to the invention
  • FIG. 1 schematically shows the arrangement of the exhaust system on an internal combustion engine.
  • reference numeral 1 represents a machine with more than one cylinder, such as a lean-mix gasoline engine, a diesel gasoline engine or a diesel engine, which is subsequently arranged an exhaust gas purification system 2 that has a NOx storage catalytic converter 3 having.
  • a gross ⁇ value ie. H. an averaged ⁇ value of all cylinders, set from slightly above the stoichiometric value of the exhaust gas for the regeneration of the NOx storage 3 and thus causes regeneration and desulfation of the NOx storage.

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Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit mehr als einem Zylinder weist einen nachfolgend der Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysator auf, 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, derart, daß während der Freisetzungsphase des NOx die Maschine mit einem Brutto-μ-Wert etwas oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von μ = 1 betrieben wird. Zur Erzeugung des nahezu stöchiometrischen Abgasstroms mit einem Brutto-Wert von μ≥1 wird selektiv ein Teil der Zylinder der Maschine individuell angefettet, während der andere Teil der Zylinder weiterhin mager betrieben wird.

Description

Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft die Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators eines Verbrennungsmotors, beispielsweise eines Mager-Mix-Motors, eines Dl-Motors oder eines Dieselmotors, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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. teilweise mit λ-Werten größer 1 betrieben werden, wie beispielsweise Mager-Mix-Ottomotoren, Dl-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 0540280 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 0562 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 0580 389 offenbart ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung von mager betriebenen Motoren, die mit einem NOx-Absorber auf der Basis von Alkali-, Erdalkalioder 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 0560991 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. BaCθ3ι 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.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgas einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine Reduzierung des NOx-Gehalts des Abgases und/oder des Sulfatgehalts des NOx-Speichers ohne das Auftreten eines Drehmomentsprungs oder einer erhöhten Leistungsabgabe bewirkt.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und/oder 4 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen 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 ηisjOx 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.
Tab. 1
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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 Dl-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

PATENTANSPRÜCHE
1. Abgasreinigungsvorrichtung (2) einer Brennkraftmaschine (1) mit mehr als einem Zylinder mit einem nachfolgend der Brennkraftmaschine angeordneten Schadstoff- Speicher (3), wobei das Abgas kontinuierlich in den Schadstoff-Speicher (3) strömt, derart, daß der Schadstoff in dem Schadstoff-Speicher eingelagert wird, sobald die Maschine (1) mager betrieben wird, und der eingelagerte Schadstoff freigegeben wird, sobald die Sauerstoffkonzentration des Abgases abgesenkt bzw. der CO- und/oder HC-Anteil des Abgases erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Freisetzungsphase des Schadstoffes die Maschine (1) mit einem Brutto-λ-Wert etwas oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von λ = 1 betrieben wird.
2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Freisetzungsphase des Schadstoffs der λ-Wert > 1 ,01 ist.
3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des nahezu stöchiometrischen Abgasstroms mit einem Brutto- Wert von λ > 1 selektiv ein Teil der Zylinder angefettet wird, während der andere Teil der Zylinder weiterhin mager betrieben wird.
4. Abgasreinigungsvorrichtung (2) einer Brennkraftmaschine (1 ) mit mehr als einem Zylinder mit einem nachfolgend der Brennkraftmaschine angeordneten Schadstoff- Speicher (3), wobei das Abgas kontinuierlich in den Schadstoff-Speicher (3) strömt, derart, daß der Schadstoff in dem Schadstoff-Speicher eingelagert wird, sobald die Maschine (1) mager betrieben wird, und der eingelagerte Schadstoff freigegeben wird, sobald die Sauerstoffkonzentration des Abgases abgesenkt bzw. der CO- und/oder HC-Anteil des Abgases erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Freisetzungsphase des Schadstoffes ein Teil der Zylinder angefettet wird, während der andere Teil der Zylinder weiterhin mager betrieben wird.
5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive zylinderindividuelle λ-Verstimmung während einer konstanten Betriebsphase ohne Lastwechsel erfolgt.
6. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem 4-Zylindermotor zwei Zylinder angefettet werden und zwei Zylinder im Magerbetrieb verbleiben.
7. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere selektive zylinderindividuelle λ- Verstimmung mit einer Steuerungseinheit vorgenommen wird.
8. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit einen Schadstoff-Beladungszustand des Schadstoff-Speichers erfaßt und bei Erreichen eines bestimmten Beladungszustandes und/oder bei einem bestimmten Motorbetriebszustand die λ-Verstimmung vornimmt.
9. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungszustand einen fest vorgegebenen Betrag hat oder vom Motorbetriebszustand abhängig ist.
10. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit die λ-Verstimmung im Leerlauf, Schubbetrieb und/oder bei einer Motorlast von < 25 % der Max. Motornennlast vornimmt.
11. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoff NOx und/oder SOx ist, insbesondere NO2 und/oder SO3.
12. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schadstoffspeicher und/oder diesem nachgeordnet (stromabwärts des Abgasstromes) ein Katalysator bzw. eine katalytisch wirksame Schicht ist, die geeignet ist, einen oder mehrere Schadstoffe, ggf. auch in der Freisetzungsphase freigesetzte Schadstoffe, zu vergleichsweise harmlosen Komponenten, wie beispielsweise CO2, H2O und/oder N2, zu zersetzen.
13. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Ottomotor ist.
14. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine ein Direkteinspritzer ist.
15. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Lufteinlaßdrosselvorrichtung (4) hat, die auf alle Zylinder wirkt.
16. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine keine zylinderselektive Lufteinlaßdrosselvorrichtung hat.
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