Bei Verwendung schwefelhaltiger Kraftstoffe der heute ubiichen Art werden an den katalytisch wirksamen Oberflachen der zur Abgasreinigung von mager betriebenen Brennkraftmaschinen oder Motoren eingesetzten Katalysatoreinrichtung, wie z. B. NOX- Speicherkatalysatoren und/oder Partikelkatalysatoren stets auch stabile Sulfate gebildet, die zu einer schleichenden Vergiftung und damit zu einer aiimahtichen Desaktivierung der verwendeten Katalysatoreinrichtung fuhren. Im Unterschied zu einer Bleivergiftung bei 3-Wege-Katalysatoren ist eine solche Sulfatvergiftung jedoch vollstandig oder zumindest uberwiegend reversibel, sofern hinreichend hohe Katalysatortemperaturen von mehr als etwa 550 °C und ein hinreichend hohes Schadstoffangebot bei geringem Restsauerstoffgehalt vorliegen.

In der Praxis wird daher durch Einstellung einer geeigneten Temperatur und Absenkung des Sauerstoffgehaltes, d. h. Verringerung des Lambda-Wertes, in periodischen Abstanden eine Entschwefelung oder De-Suifatierung durchgefuhrt. Bei Mager- und DI- Ottomotoren konnen die fur eine Regeneration erforderlichen hohen Regenerationstemperaturen in weiten Bereichen des Motorkennfeldes durch einen auch tangfristig mogiichen Betrieb mit X s 1 erzielt werden. Bei Dieselmotoren, insbesondere bei DI-Dieselmotoren, ist jedoch wegen des grundsatzlich mageren Betriebs und der hohen Abgasmassenstrome ein Erreichen der erforderlichen hohen De- Sulfatierungstemperaturen ublicherweise nicht mogtich, da allenfalls im vollastnahen Bereich entsprechende Temperaturen erreichbar sind. Allein durch Anderung der Motorbetriebsweise kann daher bei Dieselmotoren keine De-Sulfatierung sichergestellt werden, so daB insbesondere bei diesen Motoren ein grobes Interesse an wirkungsvollen De-Sulfatierungsverfahren besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur De-Sulfatierung einer einer mager betriebenen Brennkraftmaschine oder einem Motor nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung, wie z. B. ein Nox-speicherkatalysator und/oder ein Partikelkatalysator zu schaffen, mit dem sich die fur eine De-Sulfatierung erforderlichen hohen Temperaturen problemlos erzeugen und ausreichend lange aufrechterhalten lassen, um eine Regeneration der Katalysatoreinrichtung zu ermogiichen. Die Aufgabe besteht zudem in der Schaffung einer Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erforderliche De- Sulfatierungstemperatur zumindest teilweise durch die Regeneration eines Partikelfilters erzeugt wird, das vorzugsweise der verwendeten Katalysatoreinrichtung im Abgasstrang einfach so vorgeschaltet wird, daf3 eine ausreichend gute Warmekopplung gegeben ist.

Durch Regeneration des Partikelfilters, d. h. Abbrennen der gespeicherten Kohlenstoffmasse, in gewissen zeit ! ichen Abstanden wird die verwendete Katalysatoreinrichtung, die vorzugsweise einen NOx-Speicherkatalysator und/oder einen Partikelkatalysator umfaßt, somit fur einen hinreichend langen Zeitraum so stark erhitzt, daf3 der eingelagerte Schwefel in Form schwefelhaltiger Verbindungen, wie z. B. S02, freigesetzt wird und die Katalysatoroberflache ihre ursprungliche katalytische Aktivitat im wesentlichen zurückerhält. Erfindungsgemäß wird somit einfach die bei der Regeneration eines Partikelfilters freiwerdende Warme zur Regeneration der desaktivierten Katalysatoroberflache verwendet, so daß temperaturerhöhende MaBnahmen der aus dem Stand der Technik bekannten Art im wesentlichen unterbieiben konnen oder allenfalls zur Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.

Der optimale Zeitpunkt fur eine Regeneration wird vorzugsweise dadurch ermittelt, daß die Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung und/oder die Partikelbeladung des Partikelfilters mittels bekannter Verfahren bestimmt und mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen wird, die beispielsweise ein Absinken der katalytischen Aktivitat unter einen gerade noch zulassigen Minimalwert infolge einer zu hohen Schwefelbeladung bzw. einen Anstieg der beim Abbrennen gespeicherter Kohlenstoffpartikel freiwerdenden Energie in einen Bereich anzeigen, in dem die De-Sulfatierung nicht mehr kontrolliert ablaufen wurde und mit einer eventuellen Schadigung der Katalysatoreinrichtung oder des Katalysatorsystems zu rechnen ware. Bei Uberschreiten zumindest eines dieser Grenzwerte wird daher automatisch eine Regeneration des Partikelfilters und damit auch eine Regeneration der vergifteten Katalysatoreinrichtung eingeleitet.

Zur Optimierung des erfindungsgemaben Verfahrens, das wegen der auftretenden Partikelemission insbesondere fur Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung geeignet ist, wird die Brennkraftmaschine wahrend der De-Sulfatierung vorzugsweise im fetten Bereich betrieben, um ausreichend hohe Reaktionsgeschwindigkeiten mit entsprechend kurzen De-Sulfatierungszeiten erreichen zu konnen.

Um die bei der Regeneration des Partikelfilters freiwerdende Energie unter Vermeidung von Warmeverlusten moglichst gut ausnutzen zu konnen, wird der Partikelfilter benachbart zu der Katalysatoreinrichtung angeordnet, wobei der Abstand vorzugsweise maximal 1 m betragt. Eine optimale Energieausnutzung ergibt sich bei einer Integration der genannten Bauteile in einem gemeinsamen Gehause, da hierbei die Warmeverluste minimiert werden.

Eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchfuhrung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens umfaf3t eine Katalysatoreinrichtung, wie z. B. ein NOx-Speicherkatalysator und/oder ein Partikelkatalysator, ein Partikelfilter und eine Warmeubertragungseinrichtung zur Ubertragung der bei einer Regeneration des Partikelfilters, d. h. bei einem Abbrennen der dort gespeicherten Kohlenstoffmasse, freiwerdenden Energie auf die Katalysatoreinrichtung. Diese ist dem Partikelfilter in der Abgasanlage einfach so nachgeschaitet, daB eine ausreichend gute Warmekoppiung zur Erzeugung der zur De-Sulfatierung erforderlichen hohen Temperatur gegeben ist.

Zur Bestimmung der optimalen De-Sulfatierungs- bzw. Filterregenerationszeitpunktes und als Schutz der Katalysatoreinrichtung gegen eine zu hohe Warmebelastung beim Abbrennen der gespeicherten Partikeimasse, umfaßt die Abgasreinigungsvorrichtung erfindungsgemäß vorzugsweise eine Einrichtung zum Bestimmen der Partikelbeladung des Partikelfilters und/oder der Schwefelbeladung der Katalysatoreinrichtung. Die bestimmten Beladungswerte werden von der Einrichtung mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen, bei deren Uberschreiten automatisch eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet wird, so daf3 die Funktionstuchtigkeit der Katalysatoreinrichtung bzw. der Abgasreinigungsvorrichtung und die ordnungsgemabe Reinigung der Abgase jederzeit gewahrleistet ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung sind den Unteranspruchen 15 - 18 zu entnehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemaben Verfahrens und der erfindungsgemtiben Vorrichtung ergeben sich nicht nur aus den zugehorigen Anspruchen - fur sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispieie in Verbindung mit den zugehorigen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung : Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungsgemaben Abgasreinigungsvorrichtung ; Fig. 2 eine zweite Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung ; und Fig. 3 eine dritte Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen mager betriebenen Motor 10, wie z. B. einen Direkteinspritzer- Dieselmotor, mit einer nachgeschaltenen Abgasreinigungsvorrichtung 12,14, die einen NOx-Speicherkatalysator 12 zur Speicherung von Stickoxiden und einen Partikelfilter 14 zur Verringerung der Partikelemission im Abgas umfaBt. Der Partikelfilter 14 ist hierbei in einem Abstand von maximal 1 m vor dem NOx-Speicherkataiysator 12 im Abgasstrang angeordnet, um unnotige Warmeverluste uber die Abgasleitung 20 zu vermeiden und die bei der Regeneration des Partikelfilters 14 freiwerdende Warme mogtichst optima) zur De-Sulfatierung des Katalysators 12 ausnutzen zu konnen.

Wahrend des Motorbetriebes wird durch eine (nicht dargestellte) Einrichtung die Schwefelbeladung des Nox-speicherkatalysators 12 und die Partikelbeladung des Partikelfilters 14 bestimmt und mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen, die einem Absinken der katalytischen Aktivitat, d. h. der NOx-Speicherfahigkeit, unter einen vorgegebenen Minimalwert bzw. einer nicht mehr tolerierbaren Warmebelastung des Katalysators 12 beim Abbrennen der in dem Partikelfilter 14 gespeicherten Kohlenstoffpartikel entsprechen. Beim Unterschreiten eines dieser Grenzwerte wird automatisch die Regeneration des Partikelfilters 14, d. h. das Abbrennen der dort gespeicherten Kohlenstoffmasse eingeleitet, wobei der nachgeschaltete Katalysator 12 fur eine hinreichend lange Zeit auf eine zur De-Sulfatierung geeignete Temperatur erhitzt und der eingelagerte Schwefel im wesentlichen in Form schwefelhaltiger Verbindungen, wie z. B. SO2, freigesetzt wird. Die Katalysatoroberflache erhalt hierdurch ihre katalytische Wirksamkeit und ihre Fahigkeit zum Einlagern von Stickoxiden zuruck.

Zur Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit, d. h. zur Verringerung der De- Sulfatierungszeit, wird der Motor 10 wahrend einer solchen De-Sulfatierung im fetten Bereich betrieben und der Lambda-Wert durch ein geeignetes Motormanagement, wie z. B. SchiieBen einer Drosselklappe und Erhohung der Einspritzmenge, auf einen Wert von weniger als 1 abgesenkt.

Die Abgasreinigungsvorrichtung 12,14 kann anstatt des Nox-speicherkatalysators 12 auch einen Partikelkatalysator oder dergleichen umfassen. In diesem Fall wird neben der Partikelbeladung des Partikelfilters 14 die Schwefelbeladung des Partikelkatalysators bestimmt und zur Steuerung des Regenerationsprozesses der Abgasreinigungsvorrichtung verwendet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Abgasreinigungsvorrichtung zusatziich zu dem NOx-Speicherkatalysator 12 noch einen parallel geschalteten Partikelkatalysator 16. Die beiden Katalysatoren 12,16 sind auch hier wiederum zur Gewahrleistung einer guten Warmekopplung in einem Abstand von weniger als einem Meter hinter dem Partikelfilter 14 im Abgasstrang 20 angeordnet.

Zur Steuerung des Regenerationsvorgangs der Abgasreinigungsvorrichtung 12,14, 16 wird neben der Partikelbeladung des Partikelfilters 14 die Schwefelbeladung des NOx- Speicherkatalysators und des Partikelkatalysators 16 bestimmt und mit vorgegebenen maximal zulassigen Beladungen verglichen. Bei Uberschreiten zumindest einer dieser Grenzwerte wird automatisch wiederum eine Regeneration des Partikelfilters 14 eingeleitet. Die hierbei freiwerdende Warme wird uber die Abgasleitung 20 auf die beiden Katalysatoren 12,16 ubertragen, die aufgrund ihrer parallelen Anordnung gleichzeitig von den erwarmten Abgasen umstromt und dabei gleichzeitig de-sulfatiert werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestettten Ausfuhrungsbeispiei sind der Partikelfilter 14, der NOx- Speicherkatalysator 12 und der Partikelkatalysator 16 zur Minimierung von Warmevertusten entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Anordnung dicht zueinander beabstandet in einem gemeinsamen Gehause 18 integriert.