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DE102011107692B3 - Verfahren zur Reaktivierung von Abgasreinigungsanlagen von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR - Google Patents

Verfahren zur Reaktivierung von Abgasreinigungsanlagen von Dieselmotoren mit Niederdruck-AGR Download PDF

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Stefan Franoschek
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung eines Systems aus einem Oxidationskatalysator (DOC) gefolgt von einem ggf. katalytisch beschichteten Partikelfilter (DPF) und ein entsprechend angepasstes Abgasreinigungssystem für Magermotoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Reaktivierung eines derartigen Systems während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reaktivierung eines Systems aus einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) gefolgt von einem ggf. katalytisch beschichteten Partikelfilter (DPF) und ein entsprechend angepasstes Abgasreinigungssystem für Magermotoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Reaktivierung eines derartigen Systems während besonderer Fahrsituationen des Fahrzeugs.
  • Die im Abgas eines Kraftfahrzeugs enthaltenen Emissionen können in drei Gruppen unterschieden werden. So bezeichnet der Begriff Primäremission Schadgase, die durch den Verbrennungsprozess des Kraftstoffes im Motor direkt entstehen und im so genannten Rohabgas am Zylinderaustritt vorhanden sind. Das Rohabgas von Magermotoren z. B. enthält neben den üblichen Primäremissionen Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx) einen relativ hohen Sauerstoffgehalt von bis zu 15 Vol.-%. Außerdem können noch Partikelemissionen hinzukommen, die überwiegend aus Rußrückständen und gegebenenfalls organischen Agglomeraten bestehen und aus einer partiell unvollständigen Kraftstoffverbrennung im Zylinder herrühren.
  • Die Schadgase Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe können aus magerem Abgas durch Oxidation an einem geeigneten edelmetallhaltigen Oxidationskatalysator relativ leicht unschädlich gemacht werden ( DE 10308288 A1 , DE 19614540 A1 , DE 19753738 A1 , DE 3940758 A1 , EP 427970 A2 , DE 4435073 A1 ). Zur Verminderung von Partikeln werden im Bereich der Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen häufig Wall-Flow-Filter eingesetzt, bevorzugt bei Dieselfahrzeugen. Solche Filter können unbeschichtet oder mit katalytischer Beschichtung angewendet werden. Üblich sind katalytische Beschichtungen in Form von Oxidationskatalysatoren, die eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen und CO hervorrufen und gegebenenfalls Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) oxidieren können (Catalytically Activated Diesel Particular Traps, Engler et al., 1985, SAE850007). Allerdings wird zunehmend auch die Beschichtung von Partikelfiltern mit anderen katalytisch aktiven Materialien ins Auge gefasst ( EP 1309775 A1 für oxidationskatalytisch beschichtete Filter; EP 2042225 A1 , EP 2042226 A2 , US 2009093796 für mit TWC-Materialien beschichtete Filter; EP 1837497 A1 oder E P1398069 A2 für mit NOx-Speicherkatalysatoren beschichte Filter; WO 08106523 A2 und EP 1663458 A1 für mit SCR-Katalysatoren beschichtete Filter)
  • Zukünftige Abgasgesetzgebungen limitieren die Menge von Kohlenwasserstoffen und CO im Abgas von Dieselmotoren so weit, dass hohe Edelmetallmengen auf den Dieseloxidationskatalysatoren erforderlich werden. Für europäische Anwendungen wird derzeit zur Abgasnachbehandlung ein System bestehend aus einem motornahen Dieseloxidationskatalysator (DOC) gefolgt von einem oxidationskatalytisch beschichteten Filter (cDPF) benutzt.
  • Ebenfalls vorgesehen ist jedoch zusätzlich eine erhöhte Reduktion von Stickoxiden im Abgas von Dieselmotoren. Diese Anforderung wird entweder durch den Einsatz von Abgasrückführsystemen oder motorischen Maßnahmen erfüllt oder durch den Einsatz von NOx-Nachbehandlungssystemen bzw. durch eine Kombination von den genannten Möglichkeiten.
  • Bei allen externen Abgasrückführsystemen muss ein Druckgefälle von der Abgasseite zur Frischluftseite (Ansaugluft) vorhanden sein, um das Überströmen des Abgases von der Abgasseite zur Ansaugluftseite zu ermöglichen. Das bedeutet, dass nur in den Motordrehzahl/-last Bereichen eine Abgasrückführung möglich ist, bei denen mindestens diese Bedingung erfüllt ist. Bei Hochdruck (HD) AGR Systemen wird das Abgas vor der Turbine des Turboladers entnommen und nach dem Verdichter des Turboladers der Frischluft dem Motor zugeführt. Bei Niederdruck (ND) AGR Systemen wird das Abgas nach der Turbine entnommen und vor dem Verdichter des Turboladers der Frischluft zugeführt ( DE 10 2005 056 955 A1 ). ND-AGR Systeme ermöglichen eine Abgasrückführung in einem breiteren Kennfeldbereich und mit höheren Rückführraten als HD-AGR Systeme. Um die Turbine und den Frischluftpfad bei ND-AGR Systemen vor Ablagerungen von Ruß und Kohlenwasserstoffen zu schützen, wird das Abgas in der Regel nach einem Partikelfilter entnommen. Kombinationen von beiden Systemen (HD und ND) sind ebenfalls bekannt ( JP 6257519 A2 , US 2004050375 , DE 10 2008 015 600 A1 ).
  • Zur NOx-Nachbehandlung stehen NOx-Speicherkatalysatoren und SCR-Katalysatoren zur Auswahl. SCR-Katalysatoren sind dem Fachmann wohl bekannt ( WO 2007/137675 , US 4961917 , DE 10335785 A1 ). Auch NOx-Speicherkatalysatoren sind dem Fachmann hinlänglich geläufig. Die DE 102008048854 A1 zeigt bevorzugt einzusetzende Stickoxidkatalysatoren und die WO 2011/023332 A1 bezieht sich allgemein auf für die Erfindung vorteilhafte Speichermaterialien.
  • Moderne Dieselmotoren sind optimiert auf einen geringen Kraftstoffverbrauch und enthalten häufig einen Turbolader und Abgasrückführsysteme zur motorseitigen Verringerung der NOx-Emissionen. Dadurch wird die Abgastemperatur im Vergleich zu früheren Dieselmotoren erheblich abgesenkt. Niedrige Abgastemperaturen verringern jedoch die Effizienz der Katalysatoren erheblich.
  • Es ist bekannt, dass Oxidationskatalysatoren im mageren Fahrbetrieb an Aktivität einbüßen, besonders bei hohen Abgastemperaturen, wie sie beispielsweise bei der Filterregeneration auftreten können. Dieser Aktivitätsverlusst wird hauptsächlich durch die Sinterung der katalytisch aktiven Edelmetalle (z. B. Pt und Pd) hervorgerufen. Unter reduzierenden Bedingungen (Lambda kleiner/gleich 1) lassen sich diese Katalysatoren jedoch wieder reaktivieren (Untersuchungen zur katalytischen Aktivität eines Diesel-DeNOx-Katalysators auf der Basis von Pt/Al2O3, Dissertation S. Eckhoff, 1998. Lit.: Appl. Catal. B: Environ. 93 (2009) S. 22–29; 22nd North Am. Catal. Soc. Meeting, 2011, Poster, J. R. Theis, Ford). Diese reduzierenden Bedingungen müssen nur kurze Zeit vorliegen – vergleichbar mit der Regeneration von NOx-Speicherkatalysatoren. Das bedeutet, dass die Aktivität z. B. die Light-off Temperatur des Katalysators unter diesen Bedingungen zu niedrigeren Temperaturen hin verschoben wird im Vergleich zur Aktivität nach reinem Magerbetrieb.
  • Eine effiziente Reaktivierung eines Dieseloxidationskatalysators ist gewöhnlich erst bei Temperaturen oberhalb von 200°C möglich. Im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) bedeutet dies bei modernen Dieselmotoren, dass eine Reaktivierung erst innerhalb des außerstädtischen Bereiches am Ende des Fahrzyklus möglich ist, da erst hier die für die Reaktivierung notwendigen Abgastemperaturen erreicht werden. Es wäre allerdings wünschenswert, eine Reaktivierung auch bereits bei niedrigeren Temperaturen (innerstädtisch) durchführen zu können, um auch bei längeren Fahrten mit niedrigen Geschwindigkeiten eine effektive Abgas-Nachbehandlung sicherstellen zu können. Derzeit ist es in diesen Fahrsituationen daher nötig, das Abgassystem für die Reaktivierung aufzuheizen, um eine effektive Reaktivierung durchführen zu können, was unweigerlich eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs als auch eine Erhöhung der HC/CO Emissionen mit sich bringt.
  • In der DE 10 2008 015 600 wird ein Abgassystem beschrieben, welches ein Niederdruckabgasrückführsystem (ND-AGR) aufweist. Innerhalb der Niederdruckrückführstrecke sind ein Oxidationskatalysator und ein Partikelfilter sowie wahlweise ein Stickoxidspeicherkatalysator beheimatet. Sowohl Dieselpartikelfilter als auch der Stickoxidspeicherkatalysator müssen von Zeit zu zeit regeneriert werden. Dies kann durch zumindest teilweises Öffnen des ND-AGR-Ventils und Drosselung des Abgasausstoßes geschehen. Es wird erwähnt, dass das ND-AGR-Ventil auch im Schubbetrieb geöffnet bleiben kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, eine Verfahren und ein System für die Abgasreinigung eines überwiegend mager betriebenen Verbrennungsmotors anzugeben, bei dem der Oxidationskatalysator (DOC) bei niedrigen Temperaturen und damit in solchen Fahrsituationen reaktiviert werden kann, in denen die Abgastemperatur eigentlich zu niedrig ist, ohne dass ein spezielles Anheizen des Abgasreinigungssystems von Nöten wäre. Das Verfahren und das System sollten dabei den entsprechenden bekannten Maßnahmen des Standes der Technik vom ökonomischen wie ökologischen Standpunkt aus überlegen sein, d. h. u. a. auch zukünftige Abgasgrenzwerte einhalten können.
  • Diese und weitere hier nicht genannte, sich dem Fachmann jedoch aus dem Stand der Technik in nahe liegender Weise erschließende Aufgaben werden durch ein Regerationsverfahren und ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens bzw. des Systems befinden sich in den von Anspruch 1 und 10, respektive, abhängigen Unteransprüchen.
  • Dadurch, dass man in einem Verfahren zur Reaktivierung eines Oxidationskatalysators (5), welcher nicht befähigt ist, Stickoxide zu speichern, und der in der Abgasleitung (3) eines Magermotors (1) angeordnet ist, wobei der Motor (1) eine Vorrichtung zur Verminderung des Abgasausstoßes (10) und/oder eine Vorrichtung zur Verminderung der Ansaugluft (11) besitzt und mit einer Vorrichtung zur Niederdruck-Abgasrückführung versehen ist, wobei in der Niederdruck-AGR-Leitung (14) ein Niederdruck-AGR-Ventil (9) angeordnet ist, die Reaktivierung während eines Schleppbetriebes des Motors in der Weise beginnt, dass bei Drosselung der Ansaugluft über das Ventil (11) und/oder Verminderung des Ausstoßes der Abgase über das Ventil (10) das Abgas im wesentlichen durch das Niederdruck-AGR-Ventil (9) über den Motor (1) und den Dieseloxidationskatalysator (5) und den Partikelfilter (6) im Kreis geleitet wird und währenddessen ein Luft-Kraftstoff-Gemisch eingestellt wird, welches einem Lambda-Wert von ≤ 1 entspricht, gelangt man äußerst überraschend dafür aber nicht minder vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgabe.
  • Je nach Dauer des Schleppbetriebs kann die Reaktivierung mit hohem Niederdruck-AGR-Anteil zwar wesentlich länger dauern (5–20 s) als bei einer normalen Reaktivierung (3–5 s). Hierbei werden jedoch keine größeren Mengen HC/CO emittiert. Dadurch, dass das Abgas im Kreis geführt und somit etliche Male mit dem Katalysator in Kontakt gebracht wird, kann die Effizienz der Abgasreinigung erheblich erhöht werden. Dadurch werden die DOCs effizienter regeneriert und dieses auch bei niedrigeren Abgastemperaturen, was im Endeffekt ggf. auch Edelmetalleinsatzkosten sparen hilft. Darüber hinaus wird das Abgassystem während des Schleppbetriebs mit hohem Niederdruck-AGR-Anteil weniger abkühlen, als unter normalem Schubbetrieb, bei dem die kalte Ansaugluft ohne Verbrennung direkt durch den Motor und über die Katalysatoren geleitet wird, was u. a. dazu führt, dass beim Wiedereinsetzen des Lastbetriebs des Motors der Katalysator trotz Reaktivierung unter seine Aktivtätstemperatur abgekühlt sein kann.
  • Der DOC (5) kann nach Maßgabe des Fachmannes ausgestaltet sein. Der Oxidationskatalysator (5) hat eine oxidative Wirkung bzw. Aktivität. Unter oxidierender Wirkung oder Aktivität wird generell verstanden, dass die den Katalysator durchströmenden oxidierbaren Bestandteile des heißen Abgases in Gegenwart des vorhandenen Sauerstoffs oxidiert werden. Damit werden sowohl Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid als auch vorhandenes NO zumindest teilweise zu CO2, H2O bzw. NO2 umgesetzt. Die oxidative Wirkung wird durch vorhandene Edelmetalle ausgeübt. Geeignete Ausführungen können den Anmeldungen DE 10308288 A1 , DE 19614540 A1 , DE 19753738 A1 , DE 3940758 A1 , EP 427970 A2 , DE 4435073 A1 entnommen werden. Einsetzbar sind z. B. gängige DOCs mit einer oxidativ wirkenden Katalysatorbeschichtung auf Basis von Edelmetallen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pt, Pd, Au, Ag oder Mischungen davon auf einem Trägermaterial. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der DOC (5) keine weiteren Edelmetalle außer Platin, Palladium oder Mischung davon aufweist. Die Beschichtung kann dabei in mehreren Lagen und/oder zoniert auf dem Substrat vorhanden sein. Der Oxidationskatalysator (5) und insbesondere die Katalysatorbeschichtung kann vorzugsweise Platin und/oder Palladium, besonders bevorzugt Platin und Palladium als katalytisch aktive Komponenten, vorteilhaft in einem Molverhältnis zwischen 15:1 und 1:3, insbesondere zwischen 15:1 und 1:1 aufweisen. Beispiele für oxidativ wirkende Katalysatorbeschichtungen finden sich auch in den oben genannten Patentanmeldungen.
  • Im Hinblick auf vorteilhaft einzusetzendes Trägermaterial für den genannten Oxidationskatalysator (5) sei auf die EP 0800856 A2 und dort zitierte Literatur verwiesen. Der hier beschriebene Träger enthält ein Zeolithgemisch aus mehreren Zeolithen mit unterschiedlichen Modulen und Platingruppenmetallen sowie weitere Metalloxide aus der Gruppe Aluminiumsilikat, Aluminiumoxid und Titanoxid, wobei das Aluminiumsilikat ein Gewichtsverhältnis Siliziumdioxid/Aluminiumoxid von 0,005 bis 1, vorzugsweise 0,01 bis 0,5, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,1, aufweist, wobei die Platingruppenmetalle vorteilhafter Weise nur auf den weiteren Metalloxiden abgeschieden sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Katalysator die aktiven Metalle, insbesondere Platin und/oder Palladium, auf einem Aluminiumsilikat sowie bis zu fünf verschiedene Zeolithe. Die Zeolithe können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Mordenit, H-ZSM5, Na-ZSM5, Y-Zeolith, dealuminierter Y-Zeolith (DAY) und β-Zeolith. Die Konzentration der Platingruppenmetalle auf den oxidischen Trägermaterialien kann hier zwischen 0,1 und 5 Gew.-% bezogen auf das Trägermaterial liegen. Bevorzugt ist ein Bereich von 0,5–4 Gew.-% und besonders bevorzugt, 1,5–3,8 Gew.-%. Ein weiteres Beispiel in diesen Zusammenhang ist die US 6767855 . Dort und in den zitierten Schriften werden ein- und mehrschichtige Katalysatoren, die als Kohlenwasserstoffe adsorbierendes Material Zeolithe enthalten sowie katalytisch aktive Edelmetalle der Platingruppe (Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und Ruthenium), die bevorzugt auf Aluminiumoxid abgeschieden sind, beschrieben. Die Kohlenwasserstoff adsorbierenden Zeolithe sind bevorzugt in einer separaten Schicht angeordnet, die direkt auf einem Tragkörper aufgebracht ist. Die Zeolithe können mit den Edelmetallen, wie Palladium oder Silber, beschichtet sein. Die weiteren Katalysatorschichten sind auf dieser adsorbierenden Schicht aufgebracht und können neben dem mit den Platingruppenmetallen aktivierten Aluminiumoxid noch ein Cer enthaltendes Oxid aufweisen. Die US 6756336 beschreibt ebenso wie die US 6767855 erfindungsgemäß geeignete ein- und mehrschichtige Katalysatoren mit Zeolithen als Kohlewasserstoffe adsorbierende Materialien. Sofern davon die Rede ist, dass der Dieseloxidationskatalysator nicht befähigt ist, Stickoxide zu speichern, so betrifft diese Aussage vorzugsweise ausschließlich solche Eignungen, bei denen Stickoxide in Form von Nitraten gebunden werden.
  • Der Oxidationskatalysator (5) befindet sich auf einem dafür vorgesehenen Substrat. Vorteilhaft ist der Einsatz von sogenannten Flow-Through-Monolithen (Durchflussmonolith). Diese Monolithe sind im Stand der Technik übliche Katalysatorträger, die aus Metall oder keramischen Materialien bestehen können. Bevorzugt werden feuerfeste Keramiken wie zum Beispiel Cordierit eingesetzt. Die Flow-Through-Monolithe aus Keramik besitzen meist eine wabenförmige Struktur, die aus durchgehenden Kanälen bestehen, weshalb Flow-Through-Monolithe auch als Kanal-Fluss- oder Durchfluss-Monolithe bezeichnet werden. Das Abgas kann durch die Kanäle strömen und kommt dabei mit den Kanalwänden in Kontakt, welche mit der katalytisch aktiven Substanz beschichtet sind. Die Anzahl der Kanäle pro Fläche wird durch die Zelldichte charakterisiert, welche üblicher Weise zwischen 300 und 900 Zellen pro Quadrat inch (cells per square inch, cpsi) liegt. Die Wanddicke der Kanalwände beträgt bei Keramiken zwischen 0,5–0,05 mm.
  • Im vorliegenden Abgasreinigungssystem befindet sich hinter dem Dieseloxidationskatalysator (5) jedoch vor der Niederdruck-AGR-Leitung (14) ein Partikelfilter (6). Als Ausführungsformen des erfindungsgemäß verwendeten Partikelfilters (6) können alle im Stand der Technik üblichen Filterkörper aus Metall und/oder keramischen Materialien eingesetzt werden. Dazu gehören beispielsweise metallische Gewebe- und Gestrickfilterkörper, Sintermetallkörper und Schaumstrukturen aus keramischen Materialien. Bevorzugt werden poröse Wandflussfiltersubstrate aus Cordierit, Siliziumcarbid oder Aluminiumtitanat eingesetzt. Diese Wandflussfiltersubstrate weisen An- und Abströmkanäle auf, wobei jeweils die abströmseitigen Enden der Anströmkanäle und die anströmseitigen Enden der Abströmkanäle gegeneinander versetzt mit gasdichten „Stopfen” verschlossen sind. Bevorzugt werden als Substrate derartige Wall-Flow-Filter (Wandflussfiltersubstrate) eingesetzt. Bei diesen wird das zu reinigende Abgas, das das Filtersubstrat durchströmt, zum Durchtritt durch die poröse Wand zwischen An- und Abströmkanal gezwungen, was eine exzellente Partikelfilterwirkung bedingt. Durch die Porosität, Poren-/Radienverteilung, und Dicke der Wand kann die Filtrationseigenschaft für Partikel ausgelegt werden. Das Speichermaterial und evtl. das Katalysatormaterial kann in Form von Beschichtungen in und/oder auf den porösen Wänden zwischen An- und Abströmkanälen vorliegen. Es können auch Filter zum Einsatz kommen, die direkt oder mithilfe von Bindern aus den entsprechenden Speicher- und/oder Katalysatormaterialien extrudiert wurden, das heißt, dass die porösen Wände direkt aus dem Katalysatormaterial bestehen, wie es beispielsweise im Falle von SCR-Katalysatoren auf Vanadiumbasis der Fall sein kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Partikelfilter (6) mit einer katalytischen Funktion ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxidationskatalysator, SCR-Katalysator, Stickoxid-Speicherkatalysator, TWC-Katalysator versehen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Partikelfilter (6) mit diesen Katalysatorformulierungen beschichtet. Ganz besonders bevorzugt ist der Filter mit einem Oxidationskatalysator beschichtet, wenn keine weitere Stickoxidnachbehandlung erforderlich ist. Im Falle, dass eine Stickoxidnachbehandlung benötigt wird, ist eine Beschichtung des Filters mit einem SCR-Katalysator besonders bevorzugt. Die Beschichtung kann aus einem oder mehreren Beschichtungsmaterialien und katalytischen Eigenschaften bestehen und kann entweder über die gesamte Länge des Filters aufgebracht sein oder in Form einer Zonierung auf der Einlassseite und/oder Auslassseite. Ferner kann die Beschichtung auch in mehreren Schichten übereinander aufgebracht werden. Im Hinblick auf mögliche Ausführungsformen der Partikelfilter wird diesbezüglich auf die eingangs genannten Literaturstellen und insbesondere auf die EP 2283213 A1 sowie dort zitierte Literatur verwiesen.
  • Als oxidativ wirkende Komponenten oder Beschichtungen kommen für den Fachmann z. B. solche in Frage, die in der WO 2008 101 585 A1 dargestellt sind. Bevorzugt weist der Partikelfilter (6) und insbesondere die angesprochene Beschichtung Metalle wie Platin, Palladium, Rhodium oder Mischungen derselben auf, wobei diese dann vorteilhaft auf hochoberflächigen Trägermaterialien aufgebracht sind. Mehr bevorzugt werden Platin-Palladium-Gemische eingesetzt. Ggf. abhängig vom Anteil an oxidierend wirkenden Spezies im Abgas und dem einzuhaltenden Temperaturregime wählt der Fachmann das geeignete Mischungsverhältnis der Metalle aus. Der oxidativ wirkende Partikelfilters (6) kann vorzugsweise ein Molverhältnis von Platin zu Palladium zwischen 15:1 und 0:1, insbesondere zwischen 15:1 und 1:1 aufweisen. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die oxidative Wirkung des Partikelfilters (6) auf die oxidative Aktivität des Dieseloxidationskatalysators (5) im Sinne der EP 2123345 A1 abgestimmt ist.
  • Es kann auch sinnvoll erscheinen, als katalytisch aktive Beschichtungen sogenannte Katalysatoren mit 3-Wege-Funktion auf den Filter (6) aufzubringen, die sowohl unter mageren als auch stöchiometrischen Abgasbedingungen hohe Umsatzraten für Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide aufweisen. Die Funktionsweise und geeignete Ausgestaltung von 3-Wege-Katalysatoren ist beispielsweise in EP 1046423 A2 und WO 95/35152 A1 ausführlich beschrieben.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die katalytische Wirkung, vorzugsweise die Beschichtung des Partikelfilters (6) auch eine Funktion zur Einspeicherung von Stickoxiden und/oder Sauerstoff unter mageren Abgasbedingungen aufweisen. Der Vorteil einer solchen NOx-Einspeicherfunktion (NSC-, NOx-Storage-Catalyst, LNT) bzw. einer Sauerstoffspeicherfunktion (OSC – Oxygen-Storage-Component) in dem Bauteil (6) ist, dass die im Abgas enthaltenen Stickoxide bereits bei niedrigen Abgastemperaturen herausgefiltert werden können und bei höheren Temperaturen von den Einspeicherzentren desorbiert und an einen ggf. nachgeschalteten SCR-Katalysator (als (7) und/oder (8)) umgesetzt werden können (wie in WO 2004076829 A1 beschrieben). Zur Speicherung der Stickoxide als Nitrate dienen basische Oxide, Carbonate oder Hydroxide von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Seltenerdmetallen, insbesondere basische Verbindungen des Bariums und Strontiums sowie des Cers. Bevorzugt weist der NOx-Speicher die Komponenten ausgewählt aus den Oxiden des Cers, Bariums oder Strontiums oder Mischungen derselben auf. Insbesondere vorteilhaft ist, dass über entsprechende NOx-Speicherfunktionalitäten im fetten Abgas das gespeicherte NO2 zu N2 abreagieren kann. Demzufolge kann in der Phase des Schleppbetriebs, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch von ≤ 1 eingestellt und das Abgas erfindungsgemäß zyklisch über den Motor geleitet wird, die eingespeicherten Stickoxide wesentlich besser reduziert werden. Es treten mithin zumindest keine NOx- oder NH3-Spitzen auf, wie sie bei normalen NOx-Speicherkatalysatoranordnungen beschrieben werden.
  • Wie eben dargestellt wird die Reaktivierung des Dieseloxidationskatalysators (5) zu einem Zeitpunkt durchgeführt, bei dem der Motor keine positive Arbeit leistet, dem Motor daher gewöhnlich kein Kraftstoff zugeführt wird, der Motor aber dennoch durch die Masse (träge oder schwere) des Fahrzeugs angetrieben mitdreht. Dies ist der Fall, wenn sich der Motor im so genannten Schleppbetrieb befindet. Ein solcher liegt beispielsweise vor, wenn eine Verzögerungsphase eintritt, z. B. durch Abbremsung – ggf. durch Motorbremse – des Fahrzeugs, d. h. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs abnimmt und dem Motor kein Kraftstoff mehr zugeführt wird (so genannte Schubabschaltung). Der Motor ist in dieser Phase aber immer noch an das Getriebe angekoppelt, und es ist ein Gang eingelegt. Dabei wird gewöhnlich nur noch Luft über den Ansaugtrakt durch den sich drehenden Motor in die Abgasanlage gepumpt. Eine solche Betriebsweise erfolgt beispielsweise beim Annähern an eine rote Ampel oder beim schnellen Annähern an ein langsamer fahrendes Fahrzeug.
  • Bei Hybridantrieben, bei denen neben dem Verbrennungsmotor auch Elektromotoren zum Antrieb des Fahrzeuges zum Einsatz kommen, kann der Schleppbetrieb des Verbrennungsmotors auch in anderen Fahrzuständen erzeugt werden, um diesen zur erfindungsgemäßen Reaktivierung des Katalysator (5) zu nutzen. Hier kann auch während des Stillstandes oder während des Antriebs des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor auf Schubbetrieb umgestellt werden, indem der Verbrennungsmotor und eventuell zusätzlich das Fahrzeug vom Elektromotor angetrieben werden. Hier wird also der Schleppbetrieb des Motors durch den Elektromotor bewerkstelligt. Bei Hybridantrieben kann somit die erfindungsgemäße Reaktivierung des Oxidationskatalysators auf alle Fahrsituationen erweitert werden, bei denen die Antriebsleistung des Elektromotors für den Antrieb des Fahrzeuges und des Verbrennungsmotors ausreichen. Dies ist im Besonderen bei innerstädtischen Fahrsituationen gegeben.
  • Unter Schleppbetrieb ist ebenfalls in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zu verstehen, dass der Motor beim Abschalten oder während des Abschaltens kurzzeitig auf fettes Abgas und eine hohe Niederdruck-AGR-Rate in der oben beschriebenen Weise umgestellt wird, um den Dieseloxidationskatalysator (5) mit fettem Abgas während der Motorabschaltung zu spülen und somit zumindest teilweise zu reaktivieren. Zum Abschalten eines Motors muss die Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit (indizierter Leistung) soweit reduziert werden, dass diese Leistung nicht mehr zur vollständigen Überwindung der Reibleistung des Motors ausreicht. Dies geschieht im Allgemeinen dadurch, dass im Zylinder die Entstehung von Wärme während des Arbeitstakes unterbunden wird. Bei Ottomotoren wurde dies früher durch Abschalten der Zündung (Zündfunken) realisiert. Bei Dieselmotoren und modernen Ottomotoren wird dies durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr realisiert. Im erfindungsgemäßen Fall wird die Entstehung von Wärme im Zylinder durch Abschalten der Luft-/Sauerstoffzufuhr erreicht, bei vorerst weiter bestehender Kraftstoffzufuhr. Hierbei kann das Weiterdrehen des Motors bei entkoppeltem Getriebe entweder durch den Anlasser oder ein Elektromotor (Hybridantrieb) zusätzlich unterstützt und verlängert werden. Dies kann entweder während des Abschaltens des Motors geschehen oder bei einem Fahrzeug mit Stop/Start-Funktion während des Stillstand des Fahrzeuges, in der sich der Motor automatisch abstellt. Das Anfetten bei hoher Niederdruck-AGR-Rate, wie zuvor beschrieben, kann daher vorzugsweise während des Schubbetriebs des Motors begonnen werden und ggf. nahtlos in das Abschalten des Motors übergehen.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt wird in diesen Phasen der Reaktivierung im Schleppbetrieb das Niederdruck-AGR-Ventil komplett geöffnet, um einen möglichst großen Abgasstrom von mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 80% und besonders bevorzugt zu annähernd 100% über die Niederdruck-AGR-Leitung (14) den Motor (1) und den Oxidationskatalysator (5) und Partikelfilter (6) im Kreis zu führen. Um eine hohe Niederdruck-AGR-Rate zu erreichen, können gleichzeitig die anderen Ventile (10) und/oder (11) mehr oder minder weit geschlossen werden. Zusätzlich kann der nicht über die Niederdruck-AGR-Leitung geführte Abgasstrom über die Hochdruck-AGR-Leitung (15) zurückgeführt werden. Die Rückführung des Abgases über die Niederdruck- und Hochdruck-AGR-Leitung kann dann angewendet werden, wenn der Strömungswiderstand des Abgases verringert werden soll um das Abbremsen des Motors möglichst gering zu halten.
  • Das während der Reaktivierung einzustellende Luft-Kraftstoffverhältnis (Lambda) sollte einen Wert von kleiner oder gleich 1 betragen (λ ≤ 1). Die Messung des Luft/Kraftstoffverhältnisses kann über bekannte Lambdasensoren oder Sauerstoffsensoren oder NOx-Sensoren (Handbuch Verbrennungsmotor, van Basshuysen/Schäfer, ISBN 3-528-13933-1) erfolgen oder kann vom Motorsteuergerät berechnet werden. Je nach Lambdasensor wir das Signal in mV oder als Lambda-Wert ausgegeben. Als Definition des Wertes Lambda (λ) ist erfindungsgemäß eine Zahl anzusehen, mit der die Gemischzusammensetzung bestehend aus Luft und Kraftstoff beschrieben wird. Andere Begriffe in diesem Zusammenhang sind Luftverhältnis, Luftverhältniszahl, Luftzahl, Luftüberschuss und Luftüberschusszahl.
  • Das Verbrennungsluftverhältnis setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse mL,tats ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse mL,st, die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird:
    Figure 00110001
  • Ist λ = 1, so gilt das Verhältnis als stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis mit mL,tats = mL,st; das ist der Fall, wenn alle Brennstoff-Moleküle theoretisch vollständig mit dem Luftsauerstoff reagieren können, ohne dass Sauerstoff fehlt oder unverbrannter Sauerstoff übrig bleibt.
  • Für Verbrennungsmotoren gilt:
    λ < 1 (z. B. 0,9) bedeutet „Luftmangel”: fettes oder auch reiches Gemisch
    λ > 1 (z. B. 1,1) bedeutet „Luftüberschuss”: mageres oder auch armes Gemisch
  • Aussage: λ = 1,1 bedeutet, dass 10% mehr Luft an der Verbrennung teilnimmt, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre. Dies ist gleichzeitig der Luftüberschuss. Vorzugsweise wird während der Reaktivierung jedoch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aufrechterhalten, welches einem Lambda-Wert von 0,8 bis 1 entspricht. Besonders bevorzugt liegt dieser Wert zwischen 0,85 und 0,99, ganz besonders bevorzugt zwischen 0,95 und 0,99.
  • In einer besonderen Ausführungsform werden Umgebungsdaten des Fahrzeugs zur Berechnung des Einsetzens und der Dauer des Schleppbetriebes und der Regeneration des Stickoxid-Speicherkatalysators herangezogen, z. B. beim Annähern des Fahrzeugs an eine rote Ampel oder Geschwindigkeitsbegrenzung. Ferner können beispielsweise Navigationsdaten (GPS) oder Abstandssensoren dazu dienen, das Einsetzen bzw. Ende des Schleppbetriebs vorherzusehen und die Regeneration so effizient wie möglich zu gestalten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reaktivierung kann mit folgendem System zur Reinigung der Abgase eines Magermotors besonders vorteilhaft durchgeführt werden. Das System weist dabei folgende Merkmale auf:
    • – Einheit zur Steuerung des Motors und der Regeleinrichtungen des Systems
    • – eine Vorrichtung zur Drosselung der Ansaugluft (11);
    • – einen ersten Sensor zur Erfassung des Luft-Kraftstoffverhältnisses oder NOx-Sensor (12);
    • – einen Oxidationskatalysator (5), welcher nicht befähigt ist, Stickoxide zu speichern;
    • – eine Apparatur zur Eindosierung von Reduktionsmittel in den Abgasstrang (19)
    • – einen ggf. katalytisch aktiven Partikelfilter (6);
    • – einen zweiten Sensor zur Erfassung des Luft-Kraftstoffverhältnisses oder NOx-Sensor (13);
    • – eine Niederdruck-AGR-Leitung (14) mit einem Niederdruck-AGR-Ventil (9);
    • – optional eine Vorrichtung zur Verminderung des Ausstoßes des Abgases (10).
  • Es sei angemerkt, dass die für das System genannten weiteren und bevorzugten Ausführungsformen für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist hinter (stromab) des Partikelfilters (6) und vor (stromauf) der Niederdruck-AGR-Leitung (14) ein Katalysator (7) mit Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxidationskatalysator, SCR-Katalysator, NOx-Speicherkatalysator, Kohlenwasserstoffspeicher, TWC-Katalysator angeordnet. Dieser optionale Katalysator (7) befindet sich wie auch der Partikelfilter (6) noch innerhalb des Niederdruck-AGR-Kreislaufes und kann somit während der Reaktivierung des Oxidationskatalysators (5) die Reaktivierungsprodukte weiter katalytisch umsetzen bzw. adsorbieren. Besonders bevorzugt ist der Katalysator (7) ein SCR-Katalysator mit Ammoniakspeicherfunktion, da dieser Katalysator bei der Reaktivierung evtl. gebildeten oder desorbierenden Ammoniak wieder einspeichern kann. Hieraus ergibt sich eine weitere Möglichkeit zur verbesserten Reduktion der Stickoxide, durch die erhöhte Bildung von Ammoniak über einen auf dem Partikelfilter (6) angebrachten Stickoxid-Speicherkatalysator während der Reaktivierung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieser Sachverhalt kann genutzt werden, um den Ammoniak, der ggf. während der Reaktivierung entsteht in einem Ammoniakspeicher in (7) aufzufüllen und in dem anschließenden Magerbetrieb zur zusätzlichen NOx-Reduktion über dem SCR-Katalysator (7) zu nutzen. Es ist jedoch auch möglich, vor dem SCR-Katalysator eine Einspritzvorrichtung für Ammoniak oder eine Ammoniak erzeugende Vorläuferverbindung zu etablieren. Damit wird eine fast vollständige Stickoxidreduktion im Abgas über den SCR-Katalysator (7) durch Komproportionierung von NH3 und NOx erreicht. Bei der hier vorgestellten Vorgehensweise wird während des Schleppbetriebs des Motors und bei Drosselung der Ansaugluft über das Ventil (11) und/oder Verminderung des Ausstoßes der Abgase über das Ventil (10) das Abgas im wesentlichen durch das Niederdruck-AGR-Ventil (9) über den Motor (1), den Dieseloxidationskatalysator (5), den Partikelfilter (6) sowie den SCR-Katalysator (7) im Kreis geleitet und währenddessen ein Luft-Kraftstoff-Gemisch eingestellt wird, welches einem Lambda-Wert von ≤ 1 entspricht. Besonders bevorzugt passt zu dieser Ausführung der Erfindung ein wie oben beschriebenes erfindungsgemäßes System, bei dem der SCR-Katalysator auf dem Partikelfilter (6) und/oder dem optionalen Katalysator (7) aufgebracht ist und eine Einspritzvorrichtung für ein Reduktionsmittel wie z. B. Ammoniak oder eine Ammoniak erzeugende Vorläuferverbindung (19) je nach Anforderung wahlweise stromauf oder stromab des DPF (6) vorhanden ist.
  • Besonders bevorzugt ist ein System, bei dem sich nach der Niederdruck-AGR-Leitung (14) im Abgasstrang ein weiterer Katalysator (8) mit Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxidationskatalysator, SCR-Katalysator, NOx-Speicherkatalysator, Ammoniak-Sperrkatalysator, TWC-Katalysator befindet. Dieser optionale Katalysator (8) ist außerhalb des Niederdruck-AGR-Kreislaufes lokalisiert und kann, wenn er beispielsweise als Oxidationskatalysator entsprechend Katalysator (5) ausgestaltet ist, dazu dienen, unvollständig verbranntes Reduktionsmittel nach der Reaktivierung aufzuoxidieren. Dafür sollte der Katalysator (8) katalytische Eigenschaften aufweisen, die sowohl die Oxidation der Reduktionsmittel ermöglicht, wie z. B. Pt, Pd, Rh, Ag, Au, Fe, Cu, Co und Ni, als auch Sauerstoffspeichermaterialien, wie Seltenerdmetallverbindungen z. B. des Cer, Praseodym, Neodym, und Yttrium, die den eingespeicherten Sauerstoff nutzen können, um Reduktionsmittel auch in kurzzeitig unterstoichiometrischem Abgas umzusetzen. Geeignete Ausführungsformen eines solchen Katalysators wurden zuvor bereits unter Drei-Wege-Katalysatoren (TWC) beschrieben.
  • Durch die motorfern angeordnete Lage dieses Katalysators (8) und den daraus resultierenden geringeren Abgastemperaturen ist ebenfalls eine Aktivität besonders vorteilhaft, die eine Adsorption von Abgaskomponenten bewirkt, wie beispielsweise:
    • • die Adsorption von Kohlenwasserstoffen z. B. im Kohlenwasserstoffspeicher oder Oxidationskatalysator während des Kaltstarts des Motors oder während der Reaktivierung des Stickoxid-Speicherkatalysators oder Partikelfilters;
    • • die Adsorption von Stickoxiden z. B. im NOx-Speicherkatalysator, um eine weitere Verbesserung des NOx-Umsatzes zu erzielen, vor allem in Motorbetriebspunkten mit erhöhten Abgastemperaturen, bei denen die ggf. vorhandene NOx-Speicheraktivität des Partikelfilters (5) bzw. der Niederdruck-AGR für eine effiziente Stickoxidreduzierung nicht mehr ausreichend ist;
    • • Die Adsorption von Ammoniak z. B. im SCR Katalysator, um während der Reaktivierung des Stickoxid-Speicherkatalysator gebildeten Ammoniak abzufangen.
  • Ganz besonders bevorzugt weist der Katalysator (8) einen SCR-Katalysator und/oder Ammoniak-Sperrkatalysator auf.
  • Auf den optionalen Katalysatoren (7) und (8) sowie auf dem Oxidationskatalysator (5) und dem Partikelfilter (6) können katalytisch aktive Beschichtungen mit unterschiedlichen Funktionen zoniert und/oder in Schichten aufgebracht sein, wobei die Beschichtungen für die Katalysatoren (7), (8), und (5) besonders bevorzugt auf einem wabenförmigen Tragkörper aufgebracht sind, der im Gemeinen als Durchfluss-Monolith bezeichnet wird.
  • Die Regelung der Reaktivierung wird durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) im Fahrzeug bewerkstelligt.
  • Zur Verbesserung der Reaktivierungseffizienz eines Oxidationskatalysators bei niedrigen Abgastemperaturen (≤ 350°C, vorzugsweise ≤ 250°C, besonders bevorzugt ≤ 200°C) wird erfindungsgemäß in einem Abgassystem eines Magermotors enthaltend einen Oxidationskatalysator (5) und einen ggf. katalytisch aktiven DPF (Partikelfilter) (6) sowie eine Vorrichtung für Niederdruck-Abgasrückführung (AGR – Abgasrückführung) die Dauer der Reaktivierung verlängert, ohne den Kraftstoffverbrauch bzw. die HC/CO Emissionen maßgeblich zu erhöhen, indem beispielsweise folgendes erfindungsgemäßes Verfahren angewendet wird:
    • 1. Der Magermotor (1) wird mit einem mager abgestimmten Verbrennungsgemisch betrieben (Normalbetrieb) und das Abgas wird durch den Oxidationskatalysator (5) und einen ggf. beschichteten Partikelfilter (6) geleitet, wobei möglichst vollständig HC, CO und Partikel aus dem Abgas entfernt werden.
    • 2. Wenn der Oxidationskatalysator (5) regeneriert werden muss, um seine Reinigungseffizienz wiederzuerlangen, wird dafür eine Phase des Fahrbetriebs ausgenutzt, in der sich der Motor im Schleppbetrieb befindet. Während dieser Phase (Betrieb, bei dem üblicher Weise kein Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird) wird das Abgas vorteilhafter Weise zu 100% zum Motor zurückgeführt. Dies wird erreicht, indem zu Beginn der Phase das Niederdruck-AGR Ventil (9) geöffnet wird, die Kraftstoffzufuhr zur Erzeugung von Arbeit beendet und gleichzeitig entweder die Drosselklappe (11) der Ansaugluft oder auch die Abgasklappe (10) nahezu vollständig geschlossen wird. Die Reihenfolge und Geschwindigkeit der Änderung der Stellglieder erfolgt in Abstimmung mit der jeweiligen Fahrsituation bevorzugt so, dass unerwünschte Druckstöße, Geräusche und Schwingungen vermieden oder verringert werden. Gleichzeitig wird vorteilhafter Weise die notwendige Kraftstoffmenge zur Erlangung des Reaktivierungslambdas aus den Größen: Volumen der Kreislaufstrecke, aktueller Zustand des in der Kreislaufstrecke befindlichen Gases (wie Druck, Temperatur und Lambda) berechnet. Weiterhin wird bevorzugt die notwendige Kraftstoffmenge berechnet, die zur Reaktivierung des Oxidationskatalysators (5) und/oder zur Reaktivierung des Partikelfilters (6) und des evtl. gespeicherten Sauerstoffs benötigt wird. Die beiden berechneten Kraftstoffmengen werden teilweise und/oder schrittweise oder vollständig bevorzugt über ein oder mehrere Kraftstoffdüsen (12) in die Kreislaufstrecke dosiert. Dann wird die Einspritzung von Kraftstoff abgeschaltet.
    • 3. Das fette Abgas wird nun über den Oxidationskatalysator (5) und den Filter (6) im Kreis geleitet, und bei Bedarf, z. B. beim Anstieg von Lambda auf Werte über 1, kann weiterer Kraftstoff eingespritzt werden. Die notwendige Kraftstoffmenge kann aus dem Lambdawert vor dem Oxidationskatalysator (5) und/oder nach dem Oxidationskatalysator (5), sowie dem Volumen der Kreislaufstrecke ermittelt werden. Das Ende der Reaktivierung wird bei vollständiger Reaktivierung des Oxidationskatalysators (5) oder ggf. des Partikelfilters (6), beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl, Erreichen des Motorstops, Anforderung von Leistung vom Motor erreicht.
    • 4. Wenn das Ende der Reaktivierung erreicht ist, wird die Abgas- (10) und/oder Drosselklappe (11) wieder geöffnet, die Niederdruck-AGR-Rate durch Stellen des Ventils (9) verringert und das Verbrennungsgemisch wieder auf Magerbetrieb umgestellt. Um zu verhindern, dass dabei das im Kreis geführte, mit Reduktionsmitteln angereicherte Abgas vollständig und schlagartig an die Umgebungsluft abgegeben wird, wodurch die HC und CO Emissionen stark ansteigen würden, wird folgendes Verfahren vorgeschlagen: Es wird nach dem Ende der Reaktivierung nur so viel Frischluft in den Niederdruck-Gaskreislauf zugemischt, dass das Gemisch gerade leicht mager wird, wobei weiterhin eine hohe AGR-Rate von über 80%, bevorzugt über 90%, besonders bevorzugt über 95% solange aufrecht erhalten wird, bis vorteilhafter Weise das überschüssige Reduktionsmittel größtenteils über den Katalysatoren (5, ggf. 6, ggf. 7) vernichtet ist. Erst danach erfolgt die vollständige Umstellung auf den normalen Magerbetrieb. Die Reihenfolge und Geschwindigkeit der Änderung der Stellglieder erfolgt bevorzugt in Abstimmung mit der jeweiligen Fahrsituation so, das unerwünschte Druckstöße, Geräusche und Schwingungen vermieden oder verringert werden.
  • Zusätzlich sollten die Fahreigenschaften während der Reaktivierung möglichst nicht negativ beeinträchtigt werden, da die Reaktivierung erfindungsgemäß dann erfolgt, wenn der Motor keine eigene Arbeit verrichten muss. Dadurch sinkt auch das Risiko der Ölverdünnung während der Reaktivierung.
  • Das Verfahren kann auch bei höheren Abgastemperaturen angewandt werden. Vorteile dabei sind:
    • • Geringerer Kraftstoffverbrauch während der Reaktivierung.
    • • Geringere Exothermiebildung während der Reaktivierung und dadurch geringere Gefahr der irreversiblen Deaktivierung der Katalysatoren.
    • • Verminderung der Kohlenwasserstoff- und CO-Emission während der Reaktivierung durch effizienteres Umsetzen der Reduktionsmittel.
  • Durch das effizientere Reaktivieren des DOC (5) gemäß vorliegender Erfindung kann Edelmetall im System eingespart werden, da ansonsten höhere Edelmetallmengen notwendig sind, um die geforderten Grenzwerte an HC und CO auch bei niedrigen Abgastemperaturen einhalten zu können. Zusätzlich werden die Fahreigenschaften während der Reaktivierung nicht negativ beeinträchtigt und die Ölverdünnung wird minimiert. Dies war so vor dem Hintergrund des bekannten Standes der Technik nicht zu erwarten.
  • In 1 und 2 sind zwei mögliche Systemaufbauten exemplarisch dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motor
    2
    Zylinder
    3
    Abgasanlage
    4
    Ansaugluftanlage
    5
    Oxidationskatalysator
    6
    Partikelfilter
    7
    Optionaler Katalysator
    8
    Optionaler Katalysator (kann auch abstromseitig von (10) angeordnet sein)
    9
    Niederdruck-AGR-Ventil
    10
    Abgasklappe
    11
    Drosselklappe
    12
    Sensor zur Erfassung des Luft-Kraftstoffverhältnisses, z. B. Lambda-Sensor oder NOx-Sensor (kann auch abstromseitig von (5) angeordnet sein)
    13
    Sensor zur Erfassung des Luft-Kraftstoffverhältnisses, z. B. Lambda-Sensor oder NOx-Sensor (kann auch abstromseitig von (7) oder (8) angeordnet sein)
    14
    Niederdruck-AGR-Leitung
    15
    Hochdruck-AGR-Leitung
    16
    Hochdruck-AGR-Ventil
    17
    Verdichter des Turboladers
    18
    Turbine des Turboladers
    19
    Apparatur zur Eindosierung von Reduktionsmittel in den Abgasstrang (kann auch abstromseitig von (6) oder (7) angeordnet sein)

Claims (9)

  1. Verfahren zur Reaktivierung eines Oxidationskatalysators (5), welcher nicht befähigt ist, Stickoxide zu speichern, und der in der Abgasleitung (3) eines Magermotors (1) angeordnet ist, wobei der Motor (1) eine Vorrichtung zur Verminderung des Abgasausstoßes (10) und/oder eine Vorrichtung zur Verminderung der Ansaugluft (11) besitzt und mit einer Vorrichtung zur Niederdruck-Abgasrückführung versehen ist, wobei in der Niederdruck-AGR-Leitung (14) ein Niederdruck-AGR-Ventil (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivierung während eines Schleppbetriebes des Motors in der Weise begonnen wird, dass bei Drosselung der Ansaugluft über das Ventil (11) und/oder Verminderung des Ausstoßes der Abgase über das Ventil (10) das Abgas im wesentlichen durch das Niederdruck-AGR-Ventil (9) über den Motor (1) und den Dieseloxidationskatalysator (5) und den Partikelfilter (6) im Kreis geleitet und währenddessen ein Luft-Kraftstoff-Gemisch eingestellt wird, welches einem Lambda-Wert von ≤ 1 entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Dieseloxidationskatalysator Platin und/oder Palladium als katalytisch aktive Komponenten enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (6) mit einer Aktivität ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxidationskatalysator, SCR-Katalysator, Stickoxid-Speicherkatalysator, TWC-Katalysator versehen ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppbetrieb des Motors durch die träge oder schwere Masse des Fahrzeugs erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleppbetrieb des Motors durch einen Elektromotor erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Abschalten des Motors durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruck-AGR-Ventil (9) während der Reaktivierung komplett geöffnet ist.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luft-Kraftstoff-Gemisch während der Reaktivierung aufrecht erhalten wird, welches einem Lambda-Wert von 0,8 bis 1 entspricht.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Umgebungsdaten des Fahrzeugs zur Berechnung des Einsatzes und der Dauer des Schleppbetriebes des Motors und der Reaktivierung des Oxidationskatalysators herangezogen werden.
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