WO2007006655A1 - Verfahren und vorrichtung zur desulfatisierung eines noxspeicherkatalysators - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for desulfating a NOx storage catalytic converter.
  • the exhaust gas purification system usually includes one or more catalysts and sensors for detecting air-fuel ratios and temperatures.
  • NOx nitrogen oxides
  • Sulfur in the form of sulphates The sulfur compounds use the same chemical storage principle and the same storage locations as the nitrogen oxides in the NOx storage catalytic converter.
  • the nitrogen oxides are bound as nitrates and the sulfur in the form of sulfates to the storage components in the NOx storage catalyst.
  • a NOx regeneration is carried out at regular intervals.
  • the regeneration of the NOx storage catalyst can be known ⁇ measure by a temporary enrichment of the mixture composition of the internal combustion engine, wherein the stored nitrogen oxides are reduced.
  • the sulfates are not removed from the NOx storage catalyst during NOx regeneration because they are chemically more stable than the nitrates. This leads to an accumulation of sulfates in the NOx storage catalyst and thus to a reduced ability to store nitrogen oxides.
  • this method has the advantage that only very small amounts of hydrogen sulfide arise.
  • the disadvantage reindeer in this procedural ⁇ are the temporal extension of the Desulfatmaschinespha- se and higher fuel consumption. Furthermore, lower efficiency occurs in the removal of sulfates from deep NOx storage catalyst layers. Such a process for desulfating is disclosed in DE 103 18 210 A1.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for desulfating a NOx storage catalyst, which reduces the disadvantages of the two methods mentioned above.
  • the amount of hydrogen sulfide produced are minimized by the method and the apparatus and at the same time an efficient Sul ⁇ fatentfernung be achieved from the low NOx storage catalyst layers.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding apparatus for desulfating a NOx storage catalyst in which the desulfation takes place in two phases.
  • a first phase of the NOx storage catalyst is operated alternately with rich and lean exhaust gas.
  • the NOx storage catalytic converter is operated with rich exhaust gas.
  • the process according to the invention consists in the combination of the two known processes for desulfating. Through the grain Compared to the process in which the desulphation of the NOx storage catalytic converter with rich exhaust gas takes place, there are the advantages that less hydrogen sulphide and hydrocarbons and carbon monoxide are produced since the NOx storage catalytic converter is operated alternately with rich and lean exhaust gas in the first phase ,
  • the invention makes it possible to obtain rich and lean exhaust gas during the desulfurization.
  • the second phase also removes the sulfate present in the deep NOx storage catalyst layers. Furthermore, the process according to the invention reduces the time required for desulfurization.
  • the inventive method can be used both for internal combustion engines with diesel and for internal combustion engines which are operated with gasoline.
  • the first phase is terminated when a predetermined amount of sulfates (eg., Greater 50% of the total amount in the NOx Speicherkataly ⁇ sator before the start of desulfurization related) from the NOx storage is catalyst removed.
  • a predetermined amount of sulfates eg., Greater 50% of the total amount in the NOx Speicherkataly ⁇ sator before the start of desulfurization related
  • the end time of the first phase of the desulfurization is determined on the basis of the signals of an exhaust gas probe, which is arranged downstream ⁇ of the NOx storage catalytic converter.
  • the exhaust gas probe By using the exhaust gas probe, the time period of the first phase can be determined very precisely and thus the amount of hydrogen sulfide produced can be minimized.
  • the end time of the first phase of the desulfating is determined based on a model for the discharge of sulfates from the NOx storage catalyst.
  • the exhaust gas sensor may be located downstream of the NOx storage catalyst may be omitted and thus an exhaust gas cleaning generating installation can be realized inexpensively.
  • the second phase and thus the desulfurization is terminated when the NOx storage catalyst is completely freed from sulfates.
  • the complete exemption of the NOx storage catalyst from sulphates establishes a fixed reference point for all models that model the sulfur input or output from the NOx storage catalyst. After desulfation, the models set the amount of sulfates stored in the NOx storage catalyst to 0 g. Furthermore, the complete removal of the sulphates provides the maximum storage capacity for nitrogen oxides.
  • the end time of the second phase of desulfurization is determined based on a model for the discharge of sulfates from the NOx storage catalyst.
  • the duration of desulfation is optimized. This avoids unnecessary hydrocarbon and carbon monoxide emissions.
  • a determination of the NOx storage capacity of the NOx storage catalyst is carried out after the desulfation.
  • the value determined here is compared with the NOx storage capacity in the new state of the NOx storage catalytic converter.
  • the result of the comparison provides a measure of the Al ⁇ tate NOx storage catalytic converter is.
  • the method according to the invention is used for an internal combustion engine whose exhaust gas purification system has a three-way catalytic converter or an oxidation catalytic converter in addition to the NOx catalytic converter.
  • the method according to the invention is used for an internal combustion engine, which works predominantly in superstoichiometric operation (lean operation). Since high especially in lean operation Men ⁇ gen produced nitrogen oxide, a particularly efficient reduction of nitrogen oxides is required.
  • NOx storage catalysts can be used, which must be cleaned at certain intervals of sulfates.
  • Figure 1 shows an internal combustion engine with an exhaust gas cleaning ⁇ system
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the method according to the invention.
  • FIG. 1 the schematic representation of an internal combustion engine 1 with an exhaust gas purification system 2 is shown in greatly simplified form.
  • the exhaust gas purification system 2 has a three-way catalytic converter 3 and a NOx storage catalytic converter 4.
  • the three-way catalyst 3 serves to reduce the amount of hydrocarbon and carbon monoxide in the exhaust gas.
  • the task of the NOx storage catalytic converter 4 is to store nitrogen oxides present in the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification system 2 comprises an exhaust gas probe 5 which is connected between the three-way catalyst 3 and the NOx Storage catalyst 4 is arranged and detects the oxygen concentration in the exhaust gas.
  • the signals of the exhaust gas probe 5 are detected by an electronic computing unit 6, which controls the mixture composition of the internal combustion engine 1.
  • the emission control system has a Temperatursen ⁇ sensor 7, which is attached to the NOx storage catalyst 4 and the temperature of the NOx storage catalyst 4 detected, the temperature sensor 7 output side is also connected to the electronic processing unit 6.
  • the measurement of the temperature of the NOx storage catalytic converter 4 is he ⁇ conducive because the NOx storage catalytic converter 4 tion to Desulfati- must be heated at regular intervals, WO at a certain minimum temperature to be reached for the degradation of the stored sulfates must.
  • the exhaust purification system 2 is a flow ⁇ downstream of the NOx storage catalytic converter 4 disposed further exhaust gas sensor 8 which downstream of the exhaust gas composition ⁇ Wind name measures the NOx storage catalytic converter 4 to a see through ⁇ break of the NOx storage catalyst. 4
  • the exhaust gas probe 8 can be realized as a linear or binary lambda probe or as a probe with which the nitrogen concentration is detected. The signals of the exhaust gas probe 8 are detected by the electronic computing unit 6.
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the method according to the invention.
  • the time for the introduction can z. B. be determined using models that are stored in the electronic computing unit 6.
  • Mo ⁇ delle the stored in the NOx storage catalytic converter 4 amount of sulfates is determined.
  • the first phase Pl of the desulfation is carried out.
  • the NOx storage catalyst 4 is operated alternately with rich and lean exhaust gas.
  • the end time of the first phase Pl can be of the NOx storage catalytic converter 4, or by way of the electronic ⁇ rule computing unit 6 deposited model determined from the signals of the exhaust gas sensor 8 downstream.
  • step S3 after completion of th ers ⁇ phase Pl, the second phase P2 of the desulfurization performed.
  • the NOx storage catalyst 4 is operated exclusively in the second phase P2 with rich exhaust gas.
  • step S4 the second phase P2 and thus the de ⁇ sulfatization of the NOx storage catalyst 4 is terminated E_Des.
  • the end time of the second phase is determined based on a stored in the electronic processing unit 6 model. Conveniently, the second phase P2 is terminated E_Des, when the NOx storage catalyst 4 is completely free of sulfates.

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Desulfatisierung eines NOx-Speicherkatalysators (4) in zwei Phasen. In einer ersten Phase wird der NOx-Speicherkatalysator (4) ab- wechselnd mit fettem und magerem Abgas beaufschlagt. In einer anschließenden zweiten Phase wird der NOx-Speicherkatalysator (4) mit fettem Abgas betrieben. Durch dieses Verfahren wird die Menge des bei der Desulfatisierung entstehenden Schwefel-wasserstoffs minimiert und gleichzeitig eine effiziente Sulfatentfernung aus den tiefen NOx-Speicherkatalysatorschichten bewirkt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Desulfatisierung eines NOx- Speicherkatalysators
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desulfatisierung eines NOx-Speicherkatalysa- tors .
Um gesetzliche Vorschriften erfüllen zu können, weisen moderne Brennkraftmaschinen eine Abgasreinigungsanlage zur Reinigung der bei dem Verbrennungsprozess entstehenden Abgase auf. Die Abgasreinigungsanlage enthält üblicherweise einen oder mehrere Katalysatoren und Sensoren zur Erfassung von Luft- Kraftstoff-Verhältnissen und Temperaturen.
Im speziellen Fall von Brennkraftmaschinen die im überstöchi- ometrischen Betrieb arbeiten (Magerbetrieb) , entstehen sehr viele Stickoxide (NOx) . Hierdurch wird eine besonders effek- tive Methode zur Reduktion der Stickoxide erforderlich. Im Bereich der PKW-Motorentechnik werden gegenwärtig NOx- Speicherkatalysatoren bevorzugt eingesetzt, um dieses Aufgabe zu lösen. Bei dieser Katalysatorart tritt jedoch das Problem auf, dass nicht nur die im Abgas enthaltenen Stickoxide ge- speichert werden, sondern auch im Kraftstoff enthaltener
Schwefel in Form von Sulfaten. Die Schwefelverbindungen nutzen im NOx-Speicherkatalysator das gleiche chemische Speicherprinzip und die gleichen Speicherstellen wie die Stickoxide. Die Stickoxide werden als Nitrate und der Schwefel in Form von Sulfaten an die Speicherkomponenten im NOx- Speicherkatalysator gebunden.
Im normalen Betrieb eines NOx-Speicherkatalysators wird in regelmäßigen Abständen eine NOx-Regeneration durchgeführt. Die Regeneration des NOx-Speicherkatalysators kann bekannter¬ maßen durch eine vorübergehende Anfettung der Gemischzusammensetzung der Brennkraftmaschine erfolgen, wobei die gespei- cherten Stickoxide reduziert werden. Die Sulfate werden bei der NOx-Regeneration aber nicht aus dem NOx-Speicher- katalysator entfernt, da sie chemisch stabiler als die Nitrate sind. Dieses führt zu einer Anreicherung von Sulfaten in dem NOx-Speicherkatalysator und somit zu einer verringerten Fähigkeit zur Einspeicherung von Stickoxiden.
Aus diesem Grunde ist es erforderlich in gewissen Abständen eine Desulfatisierung, d.h. eine Schwefelregeneration, des NOx-Speicherkatalysators durchzuführen, um die Sulfate aus dem NOx-Speicherkatalysator zu entfernen und so die Speicherfähigkeit für Stickoxide zu erhöhen. Damit die Sulfate aus dem NOx-Speicherkatalysator herausgelöst werden können, sind im NOx-Speicherkatalysator Temperaturen von ca. 6500C bis 8000C erforderlich. Gleichzeitig wird fettes Abgas, d. h. Ab¬ gas mit hohem Anteil an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmono- xid, welches bei unterstöchiometrischem Betrieb (λ < 1) der Brennkraftmaschine entsteht, im NOx-Speicherkatalysator als Regenerationsmittel benötigt. Unter diesen Bedingungen lösen sich die Sulfate von den Speicherkomponenten im NOx- Speicherkatalysator und es entsteht Schwefelwasserstoff. Nach einer derartigen Desulfatisierung stehen die Speicherkomponenten im NOx-Speicherkatalysator wieder für die Speicherung von Stickoxiden und auch für die Speicherung von Schwefel zur Verfügung. Ein solches Verfahren zur Desulfatisierung eines NOx-Speicherkatalysators wird in DE 197 05 335 Cl beschrie¬ ben.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass Schwe- felwasserstoff entsteht, der bereits in geringen Konzentrati¬ onen als sehr unangenehmer Geruch wahrgenommen wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch das Verfahren hohe Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen verursacht werden. Aus diesem Grund wird bei der Desulfatisierung häufig auf ein modifiziertes Verfahren zurückgegriffen, bei welchem die Zusammensetzung des Abgases während der Desulfatisierung periodisch zwischen fett (unterstöchiometrischer Betrieb (λ < 1) der Brennkraftmaschine) und mager (überstöchiometrischer Betrieb (λ > 1) der Brennkraftmaschine) variiert wird. In den Mager-Phasen wird Sauerstoff in den NOx-Speicherkatalysator eingebracht und dort zwischengespeichert. Dieser Sauerstoff dient in den Fett-Phasen dazu, den entstehenden Schwefelwasserstoff in Wasser und Schwefeldioxid umzuwandeln. Damit hat dieses Verfahren den Vorteil, dass nur sehr geringe Mengen an Schwefelwasserstoff entstehen. Nachteilig bei diesem Verfah¬ ren sind die zeitliche Verlängerung der Desulfatisierungspha- se und ein höherer Kraftstoffverbrauch. Des Weiteren tritt auch eine geringere Effizienz bei der Entfernung von Sulfaten aus tiefen NOx-Speicherkatalysatorschichten auf. Ein derartiges Verfahren zur Desulfatisierung wird in DE 103 18 210 Al offenbart .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desulfatisierung eines NOx-Speicherkatalysators zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile der beiden oben genannten Verfahren vermindert. Durch das Verfahren und die Vorrichtung sollen die Menge des entstehenden Schwefelwasserstoffs minimiert und gleichzeitig eine effiziente Sul¬ fatentfernung aus den tiefen NOx-Speicherkatalysatorschichten erreicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Desulfatisierung eines NOx- Speicherkatalysators bei der die Desulfatisierung in zwei Phasen erfolgt. In einer ersten Phase wird der NOx- Speicherkatalysator abwechselnd mit fettem und magerem Abgas betrieben. In einer anschließenden zweiten Phase wird der NOx-Speicherkatalysator mit fettem Abgas betrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Kombination der beiden bekannten Verfahren zur Desulfatisierung. Durch die Korn- bination ergeben sich gegenüber dem Verfahren bei dem die De- sulfatisierung des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Abgas erfolgt die Vorteile, dass weniger Schwefelwasserstoff und Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid erzeugt werden, da der NOx-Speicherkatalysator in der ersten Phase abwechselnd mit fettem und magerem Abgas betrieben wird.
Gegenüber dem Verfahren bei dem der NOx-Speicherkatalysator während der Desulfatisierung abwechselnd mit fettem und mage- rem Abgas betrieben wird, ermöglicht das erfindungsgemäße
Verfahren vorteilhaft eine effiziente vollständige Desulfati- sierung des NOx-Speicherkatalysators. Durch die zweite Phase wird auch das in den tiefen NOx-Speicherkatalysatorschichten vorhandene Sulfat entfernt. Des Weiteren wird durch das er- findungsgemäße Verfahren die für die Desulfatisierung benötigte Zeitdauer verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl für Brennkraftmaschinen die mit Diesel als auch für Brennkraftmaschinen die mit Benzin betrieben werden Anwendung finden.
In einer vorteilhaften Ausführung wird die erste Phase beendet, wenn eine vorbestimmte Menge der Sulfate (z. B. größer 50 % bezogen auf die Gesamtmenge in dem NOx-Speicherkataly¬ sator vor Beginn der Desulfatisierung) aus dem NOx-Speicher- katalysator entfernt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur geringe Mengen an Schwefelwasserstoff durch die Desulfa¬ tisierung erzeugt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Endzeitpunkt der ersten Phase der Desulfatisierung anhand der Signale einer Abgassonde bestimmt, die stromab¬ wärts des NOx-Speicherkatalysators angeordnet ist. Durch die Verwendung der Abgassonde kann die Zeitdauer der ersten Phase besonders präzise bestimmt und so die Menge des erzeugten Schwefelwasserstoffs minimiert werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Endzeitpunkt der ersten Phase der Desulfatisierung anhand eines Modells für den Austrag von Sulfaten aus dem NOx- Speicherkatalysator bestimmt. Durch die Verwendung des Mo- dells kann die Abgassonde stromabwärts des NOx-Speicher- katalysators eventuell entfallen und somit eine Abgasreini¬ gungsanlage kostengünstig realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die zweite Phase und somit die Desulfatisierung beendet, wenn der NOx- Speicherkatalysator vollständig von Sulfaten befreit ist. Durch die vollständige Befreiung des NOx-Speicherkatalysators von Sulfaten wird ein fester Bezugspunkt für alle Modelle hergestellt, mit denen der Schwefeleintrag oder der Schwefel- austrag aus dem NOx-Speicherkatalysator modelliert wird. Nach der Desulfatisierung wird in den Modellen die Menge der in den NOx-Speicherkatalysator eingespeicherten Sulfate auf den Wert 0 g gesetzt. Des Weiteren wird durch die vollständige Entfernung der Sulfate die maximale Speicherkapazität für Stickoxide zur Verfügung gestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der Endzeitpunkt der zweiten Phase der Desulfatisierung anhand eines Modells für den Austrag von Sulfaten aus dem NOx- Speicherkatalysator bestimmt. Durch die Verwendung des Modells wird die Zeitdauer der Desulfatisierung optimiert. Hierdurch werden unnötige Kohlenwasserstoff- und Kohlenmono- xidemissionen vermieden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach der Desulfatisierung eine Bestimmung der NOx- Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators durchgeführt. Der hierbei ermittelte Wert wird mit der NOx-Speicher- fähigkeit im Neuzustand des NOx-Speicherkatalysators vergli- chen . Das Ergebnis des Vergleichs stellt ein Maß für die Al¬ terung des NOx-Speicherkatalysators dar. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das erfindungsgemäße Verfahren für eine Brennkraftmaschinen angewendet, deren Abgasreinigungsanlage neben dem NOx-Speicher- katalysator einen Dreiwegekatalysator oder einen Oxidations- katalysator aufweist. Durch die Kombination des NOx-
Speicherkatalysators mit dem Dreiwegekatalysator oder dem O- xidationskatalysator wird eine besonders effektive Abgasrei¬ nigung erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das erfindungsgemäße Verfahren für eine Brennkraftmaschinen angewendet, die überwiegend im überstöchiometrischen Betrieb (Magerbetrieb) arbeitet. Da insbesondere im Magerbetrieb hohe Men¬ gen an Stickoxiden entstehen, ist eine besonders effiziente Reduktion der Stickoxide erforderlich. Hierzu können bevorzugt NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt werden, die in bestimmten Abständen von Sulfaten gereinigt werden müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungs¬ anlage und
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungs- gemäßen Verfahrens.
In Figur 1 wird in stark vereinfachter Form die schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgasreinigungsanlage 2 gezeigt. Die Abgasreinigungsanlage 2 weist ei- nen Dreiwegekatalysator 3 und einen NOx-Speicherkatalysator 4 auf. Der Dreiwegekatalysator 3 dient zur Verringerung der Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidmenge im Abgas. Der NOx- Speicherkatalysator 4 hat die Aufgabe in dem Abgas vorhandene Stickoxide zu speichern.
Weiterhin umfasst die Abgasreinigungsanlage 2 eine Abgassonde 5, die zwischen dem Dreiwegekatalysator 3 und dem NOx- Speicherkatalysator 4 angeordnet ist und die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst. Die Signale der Abgassonde 5 werden von einer elektronischen Recheneinheit 6 erfasst, welche die Gemischzusammensetzung der Brennkraftmaschine 1 steu- ert .
Ferner weist die Abgasreinigungsanlage einen Temperatursen¬ sor 7 auf, der an dem NOx-Speicherkatalysator 4 angebracht ist und die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 4 er- fasst, wobei der Temperatursensor 7 ausgangsseitig ebenfalls mit der elektronischen Recheneinheit 6 verbunden ist. Die Messung der Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 4 ist er¬ forderlich, da der NOx-Speicherkatalysator 4 zur Desulfati- sierung in regelmäßigen Abständen aufgeheizt werden muss, wo- bei zum Abbau der eingespeicherten Sulfate eine bestimmte Mindesttemperatur erreicht werden muss.
Darüber hinaus weist die Abgasreinigungsanlage 2 eine strom¬ abwärts des NOx-Speicherkatalysators 4 angeordnete weitere Abgassonde 8 auf, welche die Abgaszusammensetzung stromab¬ wärts des NOx-Speicherkatalysators 4 misst, um einen Durch¬ bruch des NOx-Speicherkatalysators 4 erkennen zu können. Ein derartiger Durchbruch des NOx-Speicherkatalysators 4 tritt dann auf, wenn das absolute Speichervermögen des NOx- Speicherkatalysators 4 überschritten ist und die im Abgas der Brennkraftmaschine 1 enthaltenen Stickoxide somit nicht mehr in den NOx-Speicherkatalysator 4 eingespeichert werden können. Die Abgassonde 8 kann als lineare oder binäre Lambda- Sonde oder als Sonde realisiert werden mit welcher die Stick- Stoffkonzentration erfasst wird. Die Signale der Abgassonde 8 werden von der elektronischen Recheneinheit 6 erfasst. Sie können für die Bestimmung des Endzeitpunktes der ersten Phase der Desulfatisierung Verwendung finden. Die in der Figur 1 eingezeichneten Pfeile kennzeichnen die Strömungsrichtung des Abgases. In Figur 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu Beginn wird in dem Schritt Sl die Desulfatisierung des NOx-Speicherkatalysators 4 eingeleitet Einl_Des . Der Zeitpunkt für die Einleitung kann z. B. mit Hilfe von Modellen bestimmt werden, die in der e- lektronischen Recheneinheit 6 hinterlegt sind. Anhand der Mo¬ delle wird die in dem NOx-Speicherkatalysator 4 eingespeicherte Menge an Sulfaten bestimmt. In dem Schritt S2 wird die erste Phase Pl der Desulfatisierung durchgeführt. Der NOx- Speicherkatalysator 4 wird abwechselnd mit fettem und magerem Abgas betrieben. Der Endzeitpunkt der ersten Phase Pl kann anhand der Signale der Abgassonde 8 stromabwärts des NOx- Speicherkatalysators 4 oder anhand eines in der elektroni¬ schen Recheneinheit 6 hinterlegten Modells bestimmt werden. Anschließend wird in dem Schritt S3, nach Beendigung der ers¬ ten Phase Pl, die zweite Phase P2 der Desulfatisierung durchgeführt. Der NOx-Speicherkatalysator 4 wird in der zweiten Phase P2 ausschließlich mit fettem Abgas betrieben.
In dem Schritt S4 wird die zweite Phase P2 und somit die De¬ sulfatisierung des NOx-Speicherkatalysators 4 beendet E_Des . Der Endzeitpunkt der zweiten Phase wird anhand eines in der elektronischen Recheneinheit 6 hinterlegten Modells bestimmt. Zweckmäßigerweise wird die zweite Phase P2 beendet E_Des, wenn der NOx-Speicherkatalysators 4 vollständig von Sulfaten befreit ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Desulfatisierung eines einer Abgasreinigungsanlage (2) einer Brennkraftmaschine (1) zugehörigen NOx- Speicherkatalysators (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Desulfatisierung in zwei Phasen erfolgt, wobei in einer ersten Phase (Pl) der NOx-Speicherkatalysator (4) abwechselnd mit fettem und magerem Abgas betrieben wird und der NOx- Speicherkatalysator (4) in einer anschließenden zweiten Phase (P2) mit fettem Abgas betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phase (Pl) der Desulfatisierung beendet wird, wenn eine vorbestimmte Menge der Sulfate aus dem NOx- Speicherkatalysator (4) entfernt ist.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzeitpunkt der ersten Phase (Pl) anhand der Signale einer stromabwärts des NOx- Speicherkatalysators (4) angeordneten Abgassonde (8) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzeitpunkt der ersten Phase (Pl) an- hand eines Modells bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase (P2) beendet wird
(E_Des), wenn der NOx-Speicherkatalysator (4) vollständig von Sulfaten befreit ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endzeitpunkt der zweiten Phase (P2) anhand eines Modells bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Desulfatisierung eine Bestim- mung der NOx-Speicherfähigkeit des NOx-Speicherkatalysators (4) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsanlage (2) einen
Dreiwegekatalysator (3) oder einen Oxidationskatalysator aufweist .
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) überwiegend im überstöchiometrischen Bereich arbeitet.
10. Vorrichtung zur Desulfatisierung eines einer Abgasreinigungsanlage (2) einer Brennkraftmaschine (1) zugehörigen NOx- Speicherkatalysators (4), gekennzeichnet durch Mittel, mit denen die Desulfatisierung in zwei Phasen erfolgt, wobei in einer ersten Phase (Pl) der NOx-Speicherkatalysator (4) abwechselnd mit fettem und magerem Abgas betrieben wird und der NOx-Speicherkatalysator (4) in einer anschließenden zweiten Phase (P2) mit fettem Abgas betrieben wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4803107B2 (ja) 2007-05-15 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20090262355A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-22 Plexera, Llc Surface plasmon resonance system and apparatus for interrogating a microarray
GB2502832A (en) * 2012-06-06 2013-12-11 Gm Global Tech Operations Inc Controlling a Desuiphation Process of a Lean NOx trap

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19827195A1 (de) * 1998-06-18 1999-12-23 Volkswagen Ag Verfahren zur De-Sulfatierung eines NOx-Speicherkatalysators
DE10126455A1 (de) * 2001-05-31 2002-12-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Desulfatisierung eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE10107388A1 (de) * 2001-02-07 2003-01-23 Volkswagen Ag Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgases einer magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine
DE10202935A1 (de) * 2002-01-14 2003-08-21 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators
EP1386656A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-04 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Regenerierung eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE10347275A1 (de) * 2003-08-18 2005-03-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Katalysators

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19705335C1 (de) * 1997-02-12 1998-09-17 Siemens Ag Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators
DE19849082A1 (de) * 1998-08-07 2000-02-10 Volkswagen Ag Verfahren zur temperatur- und lambdaabhängigen De-Sulfatierung eines NOx-Speicherkatalysators
DE10115962B4 (de) * 2001-03-27 2009-03-05 Volkswagen Ag Verfahren zur Entschwefelung eines im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Speicherkatalysators
DE10318210B4 (de) * 2003-04-22 2006-06-14 Siemens Ag Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Vorkatalysator und einem Speicherkatalysator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19827195A1 (de) * 1998-06-18 1999-12-23 Volkswagen Ag Verfahren zur De-Sulfatierung eines NOx-Speicherkatalysators
DE10107388A1 (de) * 2001-02-07 2003-01-23 Volkswagen Ag Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgases einer magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine
DE10126455A1 (de) * 2001-05-31 2002-12-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Desulfatisierung eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE10202935A1 (de) * 2002-01-14 2003-08-21 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Vorkatalysators
EP1386656A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-04 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Regenerierung eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE10347275A1 (de) * 2003-08-18 2005-03-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entschwefelung eines Katalysators

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