DE10152187A1 - Emission control system with nitrogen oxide storage catalyst and SCR catalyst and method for reducing the nitrogen oxide content in the exhaust gas of internal combustion engines - Google Patents

Emission control system with nitrogen oxide storage catalyst and SCR catalyst and method for reducing the nitrogen oxide content in the exhaust gas of internal combustion engines

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DE10152187A1
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Abstract

Es wird eine Abgasreinigungsanlage zur Reinigung des Abgases einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Abgasleitung, in der in Strömungsrichtung hintereinander ein Drei-Wege-Katalysator, ein Stickoxid-Speicherkatalysator und ein SCR-Katalysator angeordnet sind, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Abgasreinigungsanlage vorgeschlagen. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungseinrichtung eine Umgehungsleitung auf, mit der aus dem Drei-Wege-Katalysator strömendes Abgas unter Umgehung des Stickoxid-Speicherkatalysators dem SCR-Katalysator zuführbar ist; für das Verfahren ist vorgesehen, dass ein Abgasteilstrom des aus dem Drei-Wege-Katalysator ausströmenden Abgases unter Umgehung des Stickoxid-Speicherkatalysators über eine Umgehungsleitung dem SCR-Katalysator zugeführt wird, wobei der Abgasteilstrom in Abhängigkeit einer Temperatur der Abgasreinigungsanlage eingestellt wird. DOLLAR A Anwendung in Kraftfahrzeugen.It is an exhaust gas purification system for purifying the exhaust gas of a predominantly lean-burn internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with an exhaust pipe, in the flow direction one behind the other a three-way catalyst, a nitrogen oxide storage catalyst and an SCR catalyst are arranged, and a method for Operation of such an emission control system proposed. DOLLAR A According to the invention, the exhaust gas purification device to a bypass line, with the exhaust gas flowing from the three-way catalyst bypassing the nitrogen oxide storage catalyst is fed to the SCR catalyst; It is provided for the method that an exhaust gas partial flow of the exhaust gas flowing out of the three-way catalytic converter is bypassed the nitrogen oxide storage catalytic converter via a bypass line to the SCR catalytic converter, wherein the partial exhaust gas flow is adjusted as a function of a temperature of the exhaust gas purification system. DOLLAR A application in motor vehicles.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5. The present invention relates to an emission control system, with the features of the preamble of claim 1 and a Method with the features of the preamble of claim 5.

Aus der Offenlegungsschrift EP 0 802 315 A2 ist eine Abgasanlage bekannt, in welcher ein Stickoxid-Speicherkatalysator zwischen einem Drei-Wege-Katalysator und einem SCR-Katalysator in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine wird dabei in einem Mager-Fett-Wechsel betrieben. In den mageren Perioden des Mager-Fett-Wechselbetriebes durchströmt das von der Brennkraftmaschine emittierte Stickoxid (NOx) den Drei-Wege-Katalysator und wird im Stickoxid-Speicherkatalysator zum größten Teil gespeichert. Ein vom Sättigungsgrad des Stickoxid-Speicherkatalysators abhängiger Teil des NOx passiert diesen, strömt in den SCR- Katalysator und wird mit Ammoniak (NH3), welches dort zuvor gespeichert wurde, zu Stickstoff (N2) umgesetzt. In den fetten Perioden des Mager-Fett-Wechselbetriebes wird das von der Brennkraftmaschine emittierte NOx im Drei-Wege-Katalysator zum größten Teil zu NH3 reduziert. Dieses NH3 reduziert ebenso wie die gleichfalls im Abgas vorhandenen anderen Reduktionsmittel (Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) oder Kohlenwasserstoffe (HC)) das im Stickoxid-Speicherkatalysator gespeicherte NOx zu N2. Überschüssiges NH3 strömt weiter in den SCR-Katalysator und wird in diesem gespeichert. Bei einer im Mager-Fett-Wechsel betriebenen Brennkraftmaschine kann auf diese Weise das von der Brennkraftmaschine abgegebene Abgas von NOx gereinigt werden. Publication EP 0 802 315 A2 discloses an exhaust system in which a nitrogen oxide storage catalytic converter is arranged between a three-way catalytic converter and an SCR catalytic converter in the exhaust gas line of an internal combustion engine. The internal combustion engine is operated in a lean-fat change. In the lean periods of lean-rich alternating operation, the nitrogen oxide (NO x ) emitted by the internal combustion engine flows through the three-way catalytic converter and is stored for the most part in the nitrogen oxide storage catalytic converter. A dependent of the degree of saturation of the nitrogen oxide storage catalyst part of the NO x passes through this, flows into the SCR catalyst and is reacted with ammonia (NH 3 ), which was previously stored there, to nitrogen (N 2 ). In the rich periods of the lean-rich change operation is reduced from that of the engine NO x emitted in the three-way catalyst for the most part to NH 3. This NH 3 reduces as well as the other existing in the exhaust gas other reducing agent (carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) or hydrocarbons (HC)) stored in the nitrogen oxide storage catalyst NO x to N 2 . Excess NH 3 continues to flow into and is stored in the SCR catalyst. In an engine operated in lean-fat alternation, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be cleaned of NO x in this way.

Da typischerweise die mageren Perioden der Brennkraftmaschine deutlich länger andauern als die fetten Perioden und in den mageren Perioden die Brennkraftmaschine verbrauchssparend betrieben werden kann, resultiert insgesamt ein Brennkraftmaschinenbetrieb mit geringem Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitig effektiver Abgasreinigung. As typically the lean periods of the internal combustion engine last significantly longer than the fat periods and in the lean periods the internal combustion engine consumption-saving can be operated results in a total of one Internal combustion engine operation with low fuel consumption at the same time effective emission control.

Die beschriebene Wirkung des Stickoxid-Speicherkatalysators und des SCR-Katalysators ist allerdings auf einen materialabhängigen Temperaturbereich beschränkt. Oberhalb und unterhalb eines optimalen Temperaturbereiches (Temperaturfenster) von typischerweise 250°C bis 420°C bzw. 200°C bis 400°C für den Stickoxid-Speicherkatalysator bzw. den SCR-Katalysator sinkt deren Reinigungswirkung stark ab. Ist die Reinigungswirkung der genannten Katalysatoren insbesondere aufgrund des Überschreitens der jeweiligen Temperaturfenster nicht mehr gegeben, so muss zur Vermeidung einer erhöhten NOx-Emission die Brennkraftmaschine mit einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff- Gemisch (λ = 1) betrieben werden. Dabei wird das Abgas vom Drei-Wege-Katalysator gereinigt, der unter diesen Bedingungen auch bei erhöhten Temperaturen eine gute Reinigungswirkung besitzt. Damit gehen allerdings die mit dem Mager-Fett-Wechselbetrieb verbundenen Verbrauchsvorteile verloren. Da die Temperatur der Katalysatoren überwiegend von der Abgastemperatur bestimmt wird und diese abhängig vom Lastbereich der Brennkraftmaschine ist, ist somit bei der beschriebenen Abgasreinigungsanlage auch der verbrauchssparende Mager-Fett- Wechselbetrieb auf einen bestimmten Lastbereich der Brennkraftmaschine beschränkt. However, the described effect of the nitrogen oxide storage catalyst and the SCR catalyst is limited to a material-dependent temperature range. Above and below an optimal temperature range (temperature window) of typically 250 ° C to 420 ° C or 200 ° C to 400 ° C for the nitrogen oxide storage catalyst or the SCR catalyst whose cleaning effect drops sharply. If the cleaning effect of said catalysts no longer exists, in particular due to the exceeding of the respective temperature window, the internal combustion engine must be operated with a stoichiometric air-fuel mixture (λ = 1) in order to avoid an increased NO x emission. The exhaust gas is purified by the three-way catalyst, which has a good cleaning effect under these conditions, even at elevated temperatures. However, this means that the consumption advantages associated with lean-fat alternating operation are lost. Since the temperature of the catalysts is predominantly determined by the exhaust gas temperature and this is dependent on the load range of the internal combustion engine, the consumption-saving lean-fat alternating operation is thus limited to a specific load range of the internal combustion engine in the described exhaust gas purification system.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Abgasreinigungsanlage bzw. ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine wirksame Stickoxidverminderung in einem erweiterten Lastbereich einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine erreicht wird. The object of the invention is in contrast, a Emission control system or to provide a method, with which an effective nitrogen oxide reduction in one extended load range of a predominantly lean operated Internal combustion engine is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. This object is achieved by a Emission control system with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 5 solved.

Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungseinrichtung eine Umgehungsleitung auf, mit der aus dem Drei-Wege-Katalysator strömendes Abgas unter Umgehung des Stickoxid-Speicherkatalysators dem SCR-Katalysators zuführbar ist. Als Drei-Wege- Katalysator ist hier ein Katalysator zu verstehen, der üblicherweise zur Abgasreinigung von Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, welche mit einem stöchiometrischen (λ = 1) Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben werden. Derartige Katalysatoren katalysieren unter diesen Bedingungen sowohl die Oxidation von CO und HC als auch die Reduktion von NOx, und können daher wirkungsvoll das Abgas solcherart betriebener Brennkraftmaschinen reinigen. Bei magerem Betrieb der Brennkraftmaschine (Luft-Kraftstoffverhältnis λ > 1) resultiert ein oxidierendes Abgas, d. h. ein Abgas, welches einen Sauerstoffüberschuss aufweist. Unter diesen Bedingungen werden vom Drei- Wege-Katalysator die oxidierbaren Schadstoffe CO und HC aus dem Abgas entfernt, die Schadstoffkomponente NOx kann jedoch nicht reduziert werden. Umgekehrt resultiert bei fettem Betrieb der Brennkraftmaschine (Luft-Kraftstoffverhältnis λ < 1) ein reduzierendes Abgas, d. h. ein Abgas, welches einen Reduktionsmittelüberschuss aufweist. Unter diesen Bedingungen können vom Drei-Wege-Katalysator CO und HC aus dem Abgas nur sehr unvollständig entfernt werden, die Schadstoffkomponente NOx wird jedoch reduziert. Die Reduktionsprodukte sind hierbei N2 und/oder NH3. Als Stickoxid-Speicherkatalysator ist ein Katalysator zu verstehen, welcher bei oxidierendem Abgas Stickoxide aufnimmt und speichert, bei reduzierenden Bedingungen wieder abgibt und dabei gleichzeitig wenigstens teilweise zu N2 und/oder NH3 reduziert. Ferner ist unter einem SCR-Katalysator (SCR = selective catalytic reduction) hier wie üblich ein Katalysator zu verstehen, der in der Lage ist, unter reduzierenden Bedingungen NH3 zu speichern und unter oxidierenden Abgasbedingungen zugeführte Stickoxide mit eingespeichertem oder mit zugeführtem NH3 überwiegend zu unschädlichem N2 zu reduzieren. Stickoxid-Speicherkatalysator und SCR-Katalysator dienen somit hauptsächlich der Stickoxidentfernung bei magerem Betrieb der zugehörigen Brennkraftmaschine, hier insbesondere eines direkteinspritzenden Ottomotors. Um diesen verbrauchssparenden Betrieb in einem möglichst großen Lastbereich bei gleichzeitig effektiver Stickoxidverminderung zu ermöglichen, ist daher ein optimaler Einsatz dieser Katalysatoren von besonderer Bedeutung. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Umgehungsleitung kann das aus dem Drei-Wege-Katalysator strömende Abgas bei Bedarf ganz oder teilweise um den Stickoxid-Speicherkatalysator geleitet werden, so dass dieser gar nicht oder nur teilweise mit Abgas beaufschlagt wird. Die Umgehungsleitung enthält keine Abgasreinigungskomponenten, so dass die Abgasreinigung in diesen Fällen vollständig oder teilweise vom Drei-Wege-Katalysator und dem SCR-Katalysator übernommen wird. Somit kann je nach Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine das Abgasreinigungsvermögen der dem Drei- Wege-Katalysator nachgeschalteten Katalysatoren einzeln oder zusammen in optimaler Weise ausgenutzt werden. According to the invention, the exhaust gas purification device has a bypass line with which exhaust gas flowing out of the three-way catalytic converter can be fed to the SCR catalytic converter, bypassing the nitrogen oxide storage catalytic converter. As a three-way catalyst is here to understand a catalyst that is commonly used for the exhaust gas purification of internal combustion engines, which are operated with a stoichiometric (λ = 1) air-fuel ratio. Such catalysts catalyze both the oxidation of CO and HC and the reduction of NO x under these conditions, and therefore can effectively purify the exhaust gas of such operated engines. In lean operation of the internal combustion engine (air-fuel ratio λ> 1) results in an oxidizing exhaust gas, ie an exhaust gas, which has an excess of oxygen. Under these conditions, the oxidizable pollutants CO and HC are removed from the exhaust gas from the three-way catalyst, but the pollutant component NO x can not be reduced. Conversely, in rich operation of the internal combustion engine (air-fuel ratio λ <1) results in a reducing exhaust gas, ie, an exhaust gas, which has a reducing agent excess. Under these conditions, the three-way catalyst CO and HC can be removed from the exhaust only very incomplete, but the pollutant component NO x is reduced. The reduction products are N 2 and / or NH 3 . A nitrogen oxide storage catalyst is to be understood as meaning a catalyst which absorbs and stores nitrogen oxides in the case of oxidizing exhaust gas, releases it again under reducing conditions and at the same time at least partially reduces it to N 2 and / or NH 3 . Furthermore, an SCR catalyst (SCR = selective catalytic reduction) is to be understood here as conventionally a catalyst which is capable of storing NH 3 under reducing conditions and nitrogen oxides supplied with oxidizing exhaust gas conditions predominantly with stored or supplied NH 3 to reduce harmless N 2 . Nitrogen oxide storage catalyst and SCR catalyst thus serve mainly the removal of nitrogen oxide during lean operation of the associated internal combustion engine, here in particular a direct injection gasoline engine. To enable this consumption-saving operation in the largest possible load range with simultaneous effective reduction of nitrogen oxides, therefore, an optimal use of these catalysts is of particular importance. By using a bypass line according to the invention, the exhaust gas flowing out of the three-way catalytic converter can, if required, be conducted wholly or partly around the nitrogen oxide storage catalytic converter so that it is not or only partially exposed to exhaust gas. The bypass does not contain exhaust gas purifying components, so that the exhaust gas purifying in these cases is completely or partially carried out by the three-way catalyst and the SCR catalyst. Thus, depending on the operating condition of the internal combustion engine, the exhaust gas purification capacity of the three-way catalyst downstream catalysts can be exploited individually or together in an optimal manner.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Anteil des durch die Umgehungsleitung strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege- Katalysator strömenden Abgas in Abhängigkeit von einer Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung einstellbar. Durch diese Maßnahme kann temperaturabhängig die nach Durchströmen des Drei-Wege-Katalysators notwendige weitere Abgasreinigung auf den Stickoxid-Speicherkatalysator und den SCR-Katalysator aufgeteilt werden. Somit kann in einem weiten Temperaturbereich bzw. Lastbereich eine optimale Abgasreinigung erzielt werden. Dabei wird die Stelle, an der die zur Steuerung der Abgasumleitung herangezogene Temperatur abgenommen wird, je nach geometrischer Konfiguration der Abgasreinigungsanlage und nach Ausführung von Stickoxid-Speicherkatalysator und SCR- Katalysator geeignet gewählt. In an embodiment of the invention, the proportion of the by Bypass line of flowing exhaust gas at the from the three-way Catalyst flowing exhaust gas in response to a Temperature of the exhaust gas purification device adjustable. By This measure can depending on the temperature flowing through the three-way catalyst necessary further purification of exhaust gas to the nitrogen oxide storage catalyst and the SCR catalyst be split. Thus, in a wide temperature range or load range optimal exhaust gas purification can be achieved. Here, the point at which the control of the Exhaust diversion used temperature is removed, depending on geometric configuration of the emission control system and after Execution of nitrogen oxide storage catalytic converter and SCR Catalyst suitably chosen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anteil des durch die Umgehungsleitung strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege-Katalysator strömenden Abgas in Abhängigkeit von einer Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators einstellbar. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann z. B. bei Annäherung der Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators an die obere Grenze seines Temperaturfensters der damit verbundenen Verringerung seiner Reinigungswirkung Rechnung getragen werden. In diesem Fall wird der Stickoxid-Speicherkatalysator entsprechend seiner verminderten Leistungsfähigkeit mit einem verringerten Abgasstrom beaufschlagt und die Reinigungsleistung des weiter stromab angeordneten SCR-Katalysators stärker in Anspruch genommen. Vorzugsweise wird die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators durch direkte Messung an einer geeigneten Stelle ermittelt, sie kann jedoch auch aus einem Temperaturmodell durch Berechnung auf der Basis des aktuellen Brennkraftmaschinenbetriebs ermittelt werden. In a further embodiment of the invention, the proportion of through the bypass line flowing exhaust gas at the from the Three-way catalyst flowing exhaust gas as a function of a temperature of the nitrogen oxide storage catalyst adjustable. With this embodiment of the invention, for. B. at Approximation of the temperature of the nitrogen oxide storage catalyst on the upper limit of its temperature window of it associated reduction of its cleaning effect become. In this case, the nitrogen oxide storage catalyst according to its diminished efficiency with one reduced exhaust gas flow and the cleaning performance the downstream of the arranged SCR catalyst into more Claimed. Preferably, the temperature of the Nitrogen storage catalyst by direct measurement on a However, it can also be determined from a Temperature model by calculation based on the current Internal combustion engine operation can be determined.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes TS1 für eine Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators der Anteil des durch die Umgehungsleitung strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege- Katalysator strömenden Abgas wenigstens annähernd 100%. Oberhalb der Schwellentemperatur TS1 wird dem Stickoxid- Speicherkatalysator somit praktisch kein Abgas mehr zugeführt, wodurch z. B. eine Überhitzung und Schädigung dieses Katalysators vermieden wird. In a further embodiment of the invention is above a specifiable threshold value TS1 for a temperature T1 of Nitrogen storage catalyst, the proportion of by the Bypass line of flowing exhaust gas at the from the three-way Catalyst flowing exhaust gas at least approximately 100%. Above the threshold temperature TS1, the nitrogen oxide Storage catalytic converter thus virtually no exhaust gas supplied, whereby z. B. overheating and damage this Catalyst is avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abgasteilstrom des aus dem Drei-Wege-Katalysator ausströmendem Abgases unter Umgehung des Stickoxid-Speicherkatalysators über eine Umgehungsleitung dem SCR-Katalysator zugeführt wird, wobei der Abgasteilstrom in Abhängigkeit einer Temperatur der Abgasreinigungsanlage eingestellt wird. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensführung kann die Verteilung des Abgasstromes an die Temperatur in der Abgasreinigungsanlage angepasst werden und somit auf ein temperaturbedingt unterschiedliches Reinigungsvermögen von Stickoxid-Speicherkatalysator und SCR-Katalysator reagiert werden. Dadurch wird insgesamt in einem erweiterten Lastbereich der Brennkraftmaschine eine verbesserte Stickoxidverminderung erreicht. The inventive method is characterized in that a partial exhaust stream of the three-way catalyst outflowing exhaust gas, bypassing the Nitrogen storage catalyst via a bypass to the SCR catalyst is supplied, wherein the partial exhaust gas flow in dependence of a Temperature of the emission control system is set. By this method of the invention can the distribution the exhaust gas flow to the temperature in the emission control system be adjusted and thus due to a temperature different cleaning capacity of Nitrous oxide storage catalyst and SCR catalyst are reacted. This will overall in an extended load range of Internal combustion engine achieved an improved nitrogen oxide reduction.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls eine Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators einen zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS1 überschreitet, das aus dem Drei-Wege-Katalysator strömende Abgas vollständig oder nahezu vollständig über die Umgehungsleitung dem SCR-Katalysator zugeführt. Durch diese Maßnahme wird bei Erreichen der oberen Schwellentemperatur TS1 des Stickoxid-Speicherkatalysators dieser von der weiteren Gaszufuhr und Wärmezufuhr abgetrennt. Damit wird einerseits eine Überhitzung des Stickoxid-Speicherkatalysators vermieden, andererseits erreicht der Katalysator durch Wärmeabgabe an die Umgebung rasch wieder den Temperaturbereich seiner vollen Wirksamkeit und steht dementsprechend rasch wieder für die Abgasreinigung zur Verfügung. In an embodiment of the method according to the invention, if a temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalytic converter a assigned preset threshold TS1 exceeds the exhaust gas flowing from the three-way catalyst completely or almost completely over the bypass line the Fed SCR catalyst. By this measure, upon reaching the upper threshold temperature TS1 of the Nitrogen storage catalyst this from the other gas supply and heat separated. Thus, on the one hand overheating of the Nitrogen storage catalyst avoided, on the other hand achieved the catalyst quickly by heat to the environment again the temperature range of its full effectiveness and stands Accordingly quickly again for the emission control Available.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls die Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators den Schwellenwert TS1 überschreitet, und eine Temperatur T2 des SCR-Katalysators eine zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS2 überschreitet, die Brennkraftmaschine ausschließlich im fetten oder im stöchiometrischen Verbrennungsmodus betrieben. Mit der Beendigung des Mager-Fett- Wechselbetriebes bei hohen Abgastemperaturen entsprechend der Temperaturschwellenwerte TS1 und TS2 wird der damit verbundenen verschlechterten Reinigungswirkung des Stickoxid-Speicherkatalysators und des SCR-Katalysators und somit einem unerwünschten Anstieg der NOx-Emissionen begegnet. Mit dem Übergang in den fetten oder stöchiometrischen Verbrennungsmodus unter diesen Bedingungen wird die Abgasreinigung nahezu ausschließlich vom Drei-Wege-Katalysator übernommen, der auch bei hohen Abgastemperaturen voll wirksam ist. In a further refinement of the method according to the invention, if the temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalytic converter exceeds the threshold value TS1 and a temperature T2 of the SCR catalytic converter exceeds an assigned specifiable threshold value TS2, the internal combustion engine is operated exclusively in rich or stoichiometric combustion mode. With the completion of the lean-fat alternation operation at high exhaust gas temperatures corresponding to the temperature thresholds TS1 and TS2, the associated deteriorated cleaning effect of the nitrogen oxide storage catalyst and the SCR catalyst and thus an undesirable increase in NO x emissions is met. With the transition to the rich or stoichiometric combustion mode under these conditions, the exhaust gas purification is almost exclusively taken over by the three-way catalyst, which is fully effective even at high exhaust gas temperatures.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls die Temperatur T1 des Stickoxid- Speicherkatalysators den Schwellenwert TS1 überschreitet, und eine Temperatur T2 des SCR-Katalysators einen zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS2 überschreitet, bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine das Ansaugluftdrosselelement geöffnet und das aus dem Drei-Wege-Katalysator strömende Abgas vollständig oder nahezu vollständig dem Stickoxid-Speicherkatalysator zugeführt. Durch die Öffnung des Drosselelementes in der Ansaugleitung im Schubbetrieb wird Umgebungsluft entsprechend der aktuellen Drehzahl durch die Brennkraftmaschine durchgesetzt. Dadurch gelangt die angesaugte Frischluft mit relativ niedriger Temperatur in die Abgasreinigungsanlage und bewirkt eine Kühlung der Katalysatoren. Diese stehen daher rasch wieder für die Abgasreinigung zur Verfügung. In a further embodiment of the invention If the temperature T1 of the nitrogen oxide Storage catalyst exceeds the threshold TS1, and a temperature T2 of the SCR catalyst an associated specified threshold exceeds TS2, at a Pushing operation of the internal combustion engine Intake air throttle open and that from the three-way catalyst flowing exhaust gas completely or almost completely Nitrogen storage catalyst supplied. Through the opening of the Throttling element in the intake in overrun mode is Ambient air according to the current speed through the Internal combustion engine enforced. As a result, the sucked Fresh air at a relatively low temperature in the Emission control system and causes a cooling of the catalysts. These are therefore quickly back to the exhaust gas cleaning Available.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen In the following the invention with reference to drawings and associated examples explained in more detail. Show

Fig. 1 ein schematisches Blockbild einer Abgasreinigungsanlage, Fig. 1 is a schematic block diagram of an exhaust gas purification system,

Fig. 2 ein weiteres schematisches Blockbild einer Abgasreinigungsanlage. Fig. 2 shows another schematic block diagram of an emission control system.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Abgasreinigungsanlage dient zur Reinigung des Abgases einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine, wie sie z. B. in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird und beispielsweise in Form eines direkteinspritzenden Ottomotors ausgebildet ist. Die Abgasreinigungsanlage weist in einer Abgasleitung 1 einen Drei-Wege- Katalysator 2 sowie nachgeschaltet einen Stickoxid-Speicherkatalysator 3 und einen SCR-Katalysator 4 auf. Die Katalysatoren sind vorzugsweise als Wabenkörper ausgeführt. Die Einströmrichtung des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgases ist durch die eingezeichnete Pfeilrichtung gekennzeichnet. Die Abgasleitung 1 weist ferner zwischen Drei-Wege- Katalysator 2 und Stickoxid-Speicherkatalysator 3 eine Abzweigung zu einer Umgehungsleitung 5 auf, welche zwischen Stickoxid-Speicherkatalysator 3 und SCR-Katalysator 4 wieder in die Abgasleitung 1 geführt ist. Mittels dieser Umgehungsleitung 5 ist somit das aus dem Drei-Wege-Katalysator 2 ausströmende Abgas unter Umgehung des Sticlcoxid-Speicherkatalysators 3 dem SCR-Katalysator 4 zuführbar. Die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 bzw. des SCR-Katalysators 4 kann durch Temperaturmessstellen, welche mit T1 bzw. mit T2 bezeichnet sind, erfasst werden. In der Abgasleitung 1 ist ferner stromab der Abzweigung ein als Drosselklappe ausgeführtes Stellorgan 6 angeordnet, welches der Drosselung des in den Stickoxid-Speicherkatalysator 3 einströmenden Abgasstromes bzw. der Verteilung des Abgasstromes auf die Umgehungsleitung 5 und die Abgasleitung 1 stromab der Abzweigung dient. Die Temperaturmessstellen T1 bzw. T2 sind dabei so angebracht, dass die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 bzw. des SCR-Katalysators 4 zuverlässig erfasst werden kann. Dies kann durch Anbringung am jeweiligen Katalysatoreintritt oder direkt im Katalysator geschehen. Die Temperaturmessstellen T1, T2 sowie das Stellorgan 6 sind über Signalleitungen mit einem hier ebenfalls nicht dargestellten Steuergerät verbunden. Im Steuergerät liegen ferner Informationen über den Betriebszustand der Brennkraftmaschine vor. Durch Verknüpfung dieser Informationen mit den Werten für die erfassten Temperaturen T1, T2 wird mittels der im Steuergerät implementierten Funktionalität der Brennkraftmaschinenbetrieb und die Stellung des Stellorgans 6 beeinflusst. Insbesondere kann die Stellung der Drosselklappe 6 in Abhängigkeit der Temperaturen T1, T2 und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Es versteht sich, dass die Abgasreinigungsanlage weitere Bauteile, wie z. B. Abgassonden, enthalten kann, die hier nicht vorrangig von Interesse sind und aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nicht dargestellt sind. The exhaust gas purification system shown schematically in Fig. 1 is used to clean the exhaust gas of an internal combustion engine, not shown here, as described for. B. is used in a motor vehicle and is formed, for example in the form of a direct injection gasoline engine. The emission control system has in a exhaust pipe 1 a three-way catalyst 2 and downstream of a nitrogen oxide storage catalyst 3 and an SCR catalyst 4 . The catalysts are preferably designed as honeycomb body. The inflow direction of the exhaust gas emitted by the internal combustion engine is characterized by the drawn arrow direction. The exhaust pipe 1 further has between three-way catalyst 2 and nitrogen oxide storage catalyst 3 a branch to a bypass line 5 , which is guided between nitrogen oxide storage catalyst 3 and SCR catalyst 4 back into the exhaust pipe 1 . By means of this bypass line 5 , therefore, the effluent from the three-way catalyst 2 exhaust gas bypassing the Sticlcoxid storage catalyst 3 to the SCR catalyst 4 can be fed. The temperature of the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 or of the SCR catalytic converter 4 can be detected by temperature measuring points, which are denoted by T1 or T2. In the exhaust pipe 1 downstream of the branch arranged as a throttle actuator 6 is arranged, which serves the throttling of the flowing into the nitrogen oxide storage catalyst 3 exhaust stream or the distribution of the exhaust stream to the bypass line 5 and the exhaust pipe 1 downstream of the branch. The temperature measuring points T1 and T2 are mounted so that the temperature of the nitrogen oxide storage catalyst 3 and the SCR catalyst 4 can be reliably detected. This can be done by attachment to the respective catalyst inlet or directly in the catalyst. The temperature measuring points T1, T2 and the actuator 6 are connected via signal lines with a control device, also not shown here. Information about the operating state of the internal combustion engine is also available in the control unit. By linking this information with the values for the detected temperatures T1, T2, the internal combustion engine operation and the position of the actuator 6 are influenced by means of the functionality implemented in the control unit. In particular, the position of the throttle valve 6 can be adjusted as a function of the temperatures T1, T2 and the operating state of the internal combustion engine. It is understood that the emission control system further components such. As exhaust probes may contain, which are not primarily of interest and are also not shown for reasons of clarity.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das Stellorgan bzw. die Drosselklappe 6 in voll geöffnetem Zustand. In dieser Stellung strömt das Abgas vollständig oder nahezu vollständig durch den Stickoxid-Speicherkatalysator 3 und den nachgeschalteten SCR-Katalysator 4. Dies wird vorzugsweise durch eine entsprechende strömungstechnische Gestaltung der Umgehungsleitung 5 bzw. des zwischen Drei-Wege-Katalysator 2 und Stickoxid-Speicherkatalysator 3 gelegenen Abzweiges erreicht, kann aber auch durch ein zusätzliches Absperrorgan in der Umgehungsleitung 5 bewerkstelligt werden. Die gezeigte Einstellung korrespondiert mit dem normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem diese in einem Mager-Fett-Wechsel betrieben wird. Sowohl der Stickoxid-Speicherkatalysator 3 als auch der SCR-Katalysator 4 weisen dabei eine Temperatur innerhalb ihres jeweiligen Temperaturfensters auf und sind voll wirksam. The embodiment shown in Fig. 1 shows the actuator or the throttle valve 6 in the fully open state. In this position, the exhaust gas flows completely or almost completely through the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 and the downstream SCR catalytic converter 4 . This is preferably achieved by a corresponding fluidic design of the bypass line 5 or of the branch located between the three-way catalytic converter 2 and the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 , but can also be accomplished by an additional shut-off device in the bypass line 5 . The setting shown corresponds to the normal operating state of the internal combustion engine, in which it is operated in a lean-fat change. Both the nitrogen oxide storage catalyst 3 and the SCR catalyst 4 have a temperature within their respective temperature window and are fully effective.

Typischerweise weist der Stickoxid-Speicherkatalysator 3 ein Temperaturfenster von etwa 250°C bis 420°C bzw. der SCR- Katalysator 4 ein Temperaturfenster von etwa 200°C bis 400°C auf. Da der SCR-Katalysator 4 in einiger Entfernung stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 angeordnet ist, besteht im normalen Fahrbetrieb ein gewisses Temperaturgefälle zwischen diesen Katalysatoren. Der SCR-Katalysator 4 ist somit auch dann noch voll wirksam, wenn z. B. aufgrund einer erhöhten Motorlast der Stickoxid-Speicher-Katalysators 4 die obere Grenze seines Temperaturfensters erreicht hat und deshalb keine optimale Wirksamkeit mehr besitzt. Typically, the nitrogen oxide storage catalyst 3, a temperature window of about 250 ° C to 420 ° C and the SCR catalyst 4, a temperature window of about 200 ° C to 400 ° C. Since the SCR catalytic converter 4 is arranged at some distance downstream of the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 , there is a certain temperature gradient between these catalytic converters during normal driving operation. The SCR catalyst 4 is thus fully effective even if z. B. due to increased engine load of the nitrogen oxide storage catalyst 4 has reached the upper limit of its temperature window and therefore no longer has optimal effectiveness.

Die katalytische Beschichtung des in Fig. 1 eingezeichneten Drei-Wege-Katalysator 2 kann speziell dahingehend optimiert sein, zumindest in einem gewissen λ-Bereich innerhalb der reduzierenden Bedingungen eines fetten Betriebs der Brennkraftmaschine das im Abgas vorhandene NOx chemisch hauptsächlich zu NH3 zu reduzieren. Entsprechende katalytische Beschichtungen sind dem Fachmann bekannt, und bedürfen hier deshalb keiner weiteren Erörterung. Der NOx-Speicher-Katalysator 3 ist in der üblichen Weise so ausgeführt, dass er unter den oxidierenden Bedingungen eines mageren Betriebs der Brennkraftmaschine 1 das im Abgas vorhandene NOx, hauptsächlich durch chemische Bindung als Nitrat an das Beschichtungsmaterial, aufnimmt und unter reduzierenden Bedingungen wieder freisetzt und zu Stickstoff und/oder NH3 umsetzt. Auch hier kann die Beschichtung dahingehend optimiert sein, dass der NH3-Anteil möglichst groß ist. Dadurch wird erreicht, dass der stromab angeordnete SCR- Katalysator 4 in den fetten Betriebsphasen ausreichend mit Nih versorgt wird. Der stromab des Stickoxid-Speicher-Katalysators 3 angeordnete SCR-Katalysator 4 ist ebenfalls in üblicher Weise ausgeführt. D. h. beispielsweise als Vollkatalysator auf Vanadiumpentoxid-Basis oder als Pt-dotierter, beschichteter zeolith-haltiger Katalysator. Als solcher besitzt er die, z. B. auch aus der Kraftwerkstechnik her bekannte Eigenschaft, bei reduzierenden Bedingungen NH3 einspeichern zu können und bei oxidierenden Bedingung dieses eingespeicherte NH3 dann als Reaktionspartner in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion unter Stickstoffbildung zur chemischen Reduktion von NOx nutzen zu können. The catalytic coating of the three-way catalytic converter 2 shown in FIG. 1 can be optimized to reduce the NO x present in the exhaust gas chemically to NH 3 , at least in a certain λ range within the reducing conditions of rich operation of the internal combustion engine , Corresponding catalytic coatings are known to the person skilled in the art, and therefore require no further discussion here. The NO x storage catalyst 3 is designed in the usual way to absorb the NO x present in the exhaust gas under the oxidizing conditions of lean operation of the internal combustion engine 1 , mainly by chemical bonding as nitrate to the coating material, and under reducing conditions released again and converted to nitrogen and / or NH 3 . Again, the coating can be optimized so that the NH 3 content is as large as possible. This ensures that the downstream arranged SCR catalyst 4 is sufficiently supplied with Nih in the rich operating phases. The downstream of the nitrogen oxide storage catalyst 3 arranged SCR catalyst 4 is also carried out in a conventional manner. Ie. for example, as a vanadium pentoxide-based full catalyst or as a Pt-doped, coated zeolite-containing catalyst. As such he has the, z. To you memorize as well as from the power plant engineering ago known property under reducing conditions NH 3 and then to use as a reactant in a selective catalytic reduction reaction under nitrogen formation on the chemical reduction of NOx under oxidizing condition of this is stored NH 3.

Die letztgenannte Eigenschaft wird insbesondere dazu genutzt, NOx durch die genannte selektive Reduktionsreaktion unschädlich zu machen. In der dargestellten Abgasreinigungsanlage gemäß Fig. 1 resultiert eine NOx-Zufuhr zum SCR-Katalysator 4 hauptsächlich aus der im Verlauf der NOx-Speicherung zunehmenden Erschöpfung des NOx-Speichermaterials bei Mager- Betrieb der Brennkraftmaschine (zunehmender NOx-Schlupf). Voraussetzung für die NOx-Reduktion durch den SCR-Katalysator 4 ist allerdings, dass ihm zuvor entsprechende Mengen an NH3 zur Einspeicherung zur Verfügung gestellt wurden. Dies erfolgt in den Fett-Phasen des Mager-Fett-Wechselbetriebes durch die oben erwähnte NH3-Bildung am Drei-Wege-Katalysator 2 und am Stickoxid-Speicherkatalysator 3. Je nach NH3-Bedarf kann es dabei notwendig werden, die NH3-Bildung durch eine mehr oder weniger starke Erhöhung der bei fettem Betrieb der Brennkraftmaschine üblicherweise relativ niedrigen NOx-Bildung zu vergrößern. Dies gelingt durch eine Erhöhung der Verbrennungstemperaturen im Brennraum, was wiederum z. B. durch eine Frühverstellung des Zündwinkels bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bzw. durch eine Frühverlegung der Kraftstoffeinspritzung erzielt werden kann. The latter property is used in particular to neutralize NO x by the said selective reduction reaction. In the illustrated exhaust gas purifying system of FIG. 1 is a NO x resulting feed method to the SCR catalyst 4 from the mainly increasing the NO x in the course of storage exhaustion of the NO x storage material in lean operation of the internal combustion engine (increasing NO x slip). However, the prerequisite for the NO x reduction by the SCR catalyst 4 is that it was previously provided corresponding quantities of NH 3 for storage. This takes place in the rich phases of the lean-fat alternating operation by the above-mentioned NH 3 formation at the three-way catalyst 2 and at the nitrogen oxide storage catalyst 3 . Depending on the NH 3 requirement, it may be necessary to increase the formation of NH 3 by a more or less pronounced increase in the usually relatively low NO x formation during rich operation of the internal combustion engine. This is achieved by increasing the combustion temperatures in the combustion chamber, which in turn z. B. can be achieved by an advance of the ignition angle in a spark-ignition internal combustion engine or by an early laying of the fuel injection.

Ist die Stärke des NOx-Schlupfes im Mager-Betrieb der Brennkraftmaschine auf ein inakzeptables Maß angestiegen, wird der NOx-Speicher-Katalysator 3 durch Bereitstellung von Reduktionsmittel einer Nitrat-Regeneration unterzogen. Dies geschieht durch das Umsteuern der Brennkraftmaschine von Magerauf Fett-Betrieb. Solange die Temperatur von Stickoxid- Speicherkatalysator 3 und SCR-Katalysator 4 innerhalb des jeweiligen Temperaturfensters liegt, kann mit der in Fig. 1 gezeigten Betriebsvariante der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage eine effektive Entfernung von NOx aus dem Abgas der im Mager-Fett-Wechsel betriebenen Brennkraftmaschine erreicht werden. If the strength of the NO x slip in the lean operation of the internal combustion engine has risen to an unacceptable level, the NO x storage catalyst 3 is subjected to nitrate regeneration by providing reducing agent. This is done by reversing the engine from lean to rich operation. As long as the temperature of nitrogen oxide storage catalyst 3 and SCR catalyst 4 is within the respective temperature window, can be achieved with the operating variant of the emission control system according to the invention shown in Fig. 1 effective removal of NO x from the exhaust gas of the engine operated in lean-fat alternation become.

Steigt die Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 beispielsweise aufgrund einer erhöhten Motorlast an, so dass dessen Wirksamkeit vermindert ist, bzw. die obere Grenze des Temperaturfensters von z. B. 420°C des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 erreicht oder überschritten wird, so wird die Drosselklappe 6 teilweise oder ganz geschlossen. Die Gaszufuhr zum Stickoxid-Speicherkatalysator 3 wird somit gedrosselt oder ganz unterbunden. Die Stärke der Drosselung erfolgt hierbei vorzugsweise gemäß einer vorprogrammierten temperaturbestimmten Abhängigkeit. Dies kann durch eine kontinuierliche oder stufenweise Änderung der durch die Drosselklappe 6 eingestellten Öffnungsweite erfolgen. Bei erhöhten Abgastemperaturen wird der Stickoxid-Speicherkatalysator 3 daher mit einem geringeren Abgasstrom beaufschlagt, so dass er trotz der erhöhten Temperatur in der Lage ist, den nun verringerten Abgasstrom von NOx zu reinigen. Increases the temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalyst 3, for example, due to an increased engine load, so that its effectiveness is reduced, or the upper limit of the temperature window of z. B. 420 ° C of the nitrogen oxide storage catalyst 3 is reached or exceeded, the throttle valve 6 is partially or completely closed. The gas supply to the nitrogen oxide storage catalyst 3 is thus throttled or completely suppressed. The strength of the throttling is preferably carried out according to a preprogrammed temperature-dependent dependence. This can be done by a continuous or stepwise change of the set by the throttle valve 6 opening. At elevated exhaust gas temperatures of the nitrogen oxide storage catalyst 3 is therefore subjected to a lower exhaust gas flow, so that he is able to clean the now reduced exhaust gas flow of NO x despite the increased temperature.

Andererseits wird der SCR-Katalysator 4 stärker mit NOx belastet, da ihm mit steigender Temperatur T1 wegen der zunehmend weiter geschlossenen Drosselklappe 6 in zunehmendem Maße NOx-haltiges Abgas über die Umgehungsleitung 5 direkt zugeführt wird. On the other hand, the SCR catalyst 4 is more heavily loaded with NO x , since it is supplied with increasing temperature T1 because of the increasingly closed throttle 6 increasingly NO x -containing exhaust gas via the bypass line 5 directly.

Durch die Anordnung des SCR-Katalysators 4 stromab des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 weist dieser naturgemäß eine etwas geringere Temperatur als der Stickoxid-Speicherkatalysator 3 auf. Da zudem das über die Umgehungsleitung 5 geführte Abgas auf dieser Umgehung eine gewisse Abkühlung erfährt, besitzt der SCR-Katalysator 4 auch dann noch Betriebstemperatur, wenn die Obergrenze des Temperaturfensters des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 schon deutlich überschritten wurde. Somit ist eine gute Stickoxidverminderung bei Mager-Betrieb bzw. Mager-Fett-Wechselbetrieb in einem erweiterten Lastbereich der Brennkraftmaschine möglich. By the arrangement of the SCR catalyst 4 downstream of the nitrogen oxide storage catalyst 3 , this naturally has a slightly lower temperature than the nitrogen oxide storage catalyst 3 . In addition, since the exhaust gas guided via the bypass line 5 undergoes a certain cooling on this bypass, the SCR catalytic converter 4 still has operating temperature even if the upper limit of the temperature window of the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 has already been significantly exceeded. Thus, a good nitrogen oxide reduction in lean operation or lean-fat alternating operation in an extended load range of the internal combustion engine is possible.

Bei weiterem Anstieg der Motorlast bzw. der Abgastemperatur wird die Drosselklappe 6 schließlich vollständig geschlossen. Vorzugsweise wird dies dann durchgeführt, wenn die Temperatur T1 des NOx-Speicherkatalysators 3 eine oberen Schwellenwert TS1 von z. B. 420°C erreicht hat. Die entsprechenden Verhältnisse sind in Fig. 2 dargestellt. In diesem Betriebsmodus der Abgasreinigungsanlage ist der Mager-Betrieb bzw. Mager-Fett- Wechselbetrieb der Brennkraftmaschine noch möglich und sinnvoll, vorausgesetzt, die Temperatur T2 des SCR-Katalysators 4 ist noch innerhalb des zugehörigen Temperaturfensters. Allerdings muss nun vom SCR-Katalysator 4 allein die NOx- Entfernung aus dem Abgas bewältigt werden. Es kann deshalb vorteilhaft sein, das NH3-Angebot in den fetten Betriebsphasen der Brennkraftmaschine durch eine Erhöhung der NOx-Rohemission der Brennkraftmaschine mit anschließender Reduktion zu NH3 im Dreiwege-Katalysator 2 mit Hilfe der bereits beschriebenen Maßnahmen zu erhöhen. With further increase of the engine load or the exhaust gas temperature, the throttle valve 6 is finally completely closed. This is preferably carried out when the temperature T1 of the NO x storage catalyst 3 is an upper threshold value TS1 of z. B. has reached 420 ° C. The corresponding ratios are shown in Fig. 2. In this operating mode of the exhaust gas purification system, the lean-burn operation or lean-fat alternating operation of the internal combustion engine is still possible and expedient, provided that the temperature T2 of the SCR catalytic converter 4 is still within the associated temperature window. However, the NO x removal from the exhaust gas must now be managed by the SCR catalytic converter 4 alone. It may therefore be advantageous to increase the NH 3 supply in the rich operating phases of the internal combustion engine by increasing the NO x raw emission of the internal combustion engine with subsequent reduction to NH 3 in the three-way catalyst 2 with the aid of the measures already described.

Ist eine ausreichende NOx-Verminderung auf Grund zu stark angestiegener Abgastemperaturen oder zu starker Belastung des SCR-Katalysators 4 nicht mehr möglich, wird die Brennkraftmaschine auf stöchiometrischen oder leicht fetten Bereich umgeschaltet. Diese Umschaltung kann an das Erreichen eines bestimmten Last-Kennfeldbereiches der Brennkraftmaschine gekoppelt werden oder an das Auftreten bestimmter Grenzwerte für die Temperaturen T1 und T2 von Stickoxid-Speicherkatalysator 3 und SCR-Katalysator 4 gekoppelt werden. Bei Einsatz eines üblichen SCR-Katalysators wird beispielsweise bei Überschreiten des Grenzwertes von TS2 = 400°C für die Temperatur T2 des SCR-Katalysators 4 auf stöchiometrischen oder leicht fetten Betrieb umgeschaltet. Die Drosselklappe 6 bleibt in dem zugehörigen Lastbereich der Brennkraftmaschine vorzugsweise weiter geschlossen, um eine Aufheizung des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 zu vermeiden. Der Stickoxid- Speicherkatalysator 3 steht daher nach einem Wechsel in einen Kennfeldpunkt mit kleinere Motorlast wieder rasch zur NCR- Verminderung Verfügung. If a sufficient NO x reduction due to excessively high exhaust gas temperatures or excessive loading of the SCR catalytic converter 4 is no longer possible, the internal combustion engine is switched to a stoichiometric or slightly rich range. This switching can be coupled to the achievement of a specific load map range of the internal combustion engine or coupled to the occurrence of certain limits for the temperatures T1 and T2 of nitrogen oxide storage catalyst 3 and SCR catalyst 4 . When using a conventional SCR catalyst is switched, for example, when exceeding the limit of TS2 = 400 ° C for the temperature T2 of the SCR catalyst 4 to stoichiometric or slightly rich operation. The throttle valve 6 preferably remains closed in the associated load range of the internal combustion engine in order to avoid heating of the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 . The nitrogen oxide storage catalytic converter 3 is therefore quickly available for NCR reduction after a change to a map point with a smaller engine load.

Wird von einem hohen Lastbereich der Brennkraftmaschine in den Schubbetrieb gewechselt, kann dies für eine rasche Abkühlung der Katalysatoren genutzt werden. Derartige Lastwechselsituationen treten z. B. bei einer Talfahrt des Kraftfahrzeuges nach vorangegangener Bergfahrt auf. Um die Abkühlung des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 z. B. in solchen Fahrsituationen zu beschleunigen, wird im Schubbetrieb das Ansaugluftdrosselelement in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine und zugleich die Drosselklappe 6 geöffnet. Da im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine die Kraftstoffzufuhr abgestellt ist (Schubabschaltung), wird nur mäßig erwärmte Frischluft zu den Katalysatoren geleitet. Die Öffnung der Drosselklappe im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und der Drosselklappe 6 im Schubbetrieb bewirkt daher eine entsprechend beschleunigte Abkühlung der Katalysatoren. Is changed from a high load range of the internal combustion engine in the overrun operation, this can be used for a rapid cooling of the catalysts. Such load change situations occur z. B. on a descent of the motor vehicle after previous uphill. To cool the nitrogen oxide storage catalyst 3 z. B. to accelerate in such driving situations, the intake air throttle in the intake manifold of the engine and at the same time the throttle valve 6 is opened in overrun mode. Since the fuel supply is switched off in coasting operation of the internal combustion engine (fuel cut-off), only moderately heated fresh air is passed to the catalysts. The opening of the throttle valve in the intake tract of the internal combustion engine and the throttle valve 6 in overrun therefore causes a correspondingly accelerated cooling of the catalysts.

Es versteht sich, dass die genannten Schwellenwerte TS1 und TS2 von der eingesetzten Katalysatortechnologie abhängen und daher andere als die genannten Werte sinnvoll sein können. Es besteht ferner eine Abhängigkeit dieser Schwellenwerte von der Einbaulage der Temperaturmessstellen T1 und T2, falls die Temperatur des Stickoxid-Speicherkatalysators 3 und des SCR- Katalysators 4 durch Messung ermittelt werden. Es versteht sich ferner, dass zur Steuerung der Umleitung des Abgases um den Stickoxid-Speicherkatalysator 3 durch die Umgehungsleitung 5 neben dem Einsatz eines Drosselelementes 6 zwischen Umgehungsleitungsabzweig und Stickoxid-Speicherkatalysator 3 auch andere Möglichkeiten in Frage kommen. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein Drosselelement ausschließlich oder zusätzlich in der Umgehungsleitung 5 eingebaut sein. It goes without saying that the threshold values TS1 and TS2 mentioned depend on the catalyst technology used and therefore values other than those mentioned may make sense. There is also a dependence of these threshold values on the installation position of the temperature measuring points T1 and T2 if the temperature of the nitrogen oxide storage catalytic converter 3 and of the SCR catalytic converter 4 are determined by measurement. It is further understood that for controlling the diversion of the exhaust gas to the nitrogen oxide storage catalyst 3 through the bypass line 5 in addition to the use of a throttle element 6 between bypass line branch and nitrogen oxide storage catalyst 3 , other options come into question. For example, for this purpose, a throttle element may be incorporated exclusively or additionally in the bypass line 5 .

Claims (8)

1. Abgasreinigungsanlage zur Reinigung des Abgases einer überwiegend mager betriebenen Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Abgasleitung (1), in der in Strömungsrichtung hintereinander ein Drei- Wege-Katalysator (2), ein Stickoxid-Speicherkatalysator (3) und ein SCR-Katalysator (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung eine Umgehungsleitung (5) aufweist, mit der aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömendes Abgas unter Umgehung des Stickoxid- Speicherkatalysators (3) dem SCR-Katalysators (4) zuführbar ist. 1. Exhaust gas purification system for purifying the exhaust gas of a predominantly lean-burn internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with an exhaust pipe ( 1 ), in the flow direction one behind the other a three-way catalyst ( 2 ), a nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) and an SCR Catalyst ( 4 ) are arranged, characterized in that the exhaust gas purification device comprises a bypass line ( 5 ), with the exhaust gas from the three-way catalyst ( 2 ) flowing bypassing the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) the SCR catalyst ( 4 ) can be fed. 2. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des durch die Umgehungsleitung (5) strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömenden Abgas in Abhängigkeit von einer Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung einstellbar ist. 2. Exhaust gas purification system according to claim 1, characterized in that the proportion of the exhaust gas flowing through the bypass line ( 5 ) is adjustable at the exhaust gas flowing from the three-way catalytic converter ( 2 ) as a function of a temperature of the exhaust gas purification device. 3. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des durch die Umgehungsleitung (5) strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömenden Abgas in Abhängigkeit von einer Temperatur des Stickoxid- Speicherkatalysators (3) einstellbar ist. 3. Exhaust gas purification system according to claim 1 or 2, characterized in that the proportion of the exhaust gas flowing through the bypass line ( 5 ) to the exhaust gas flowing from the three-way catalytic converter ( 2 ) in dependence on a temperature of the nitrogen oxide storage catalytic converter ( 3 ). is adjustable. 4. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb eines vorgebbaren Schwellenwertes TS1 für eine Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators (3) der Anteil des durch die Umgehungsleitung (5) strömenden Abgases an dem aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömenden Abgas wenigstens annähernd 100% beträgt. 4. Emission control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that above a predetermined threshold TS1 for a temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ), the proportion of the bypass line ( 5 ) flowing exhaust gas at the from the three-way Catalyst ( 2 ) flowing exhaust gas is at least approximately 100%. 5. Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage zur Reinigung des Abgases einer wahlweise in einem mageren Verbrennungsmodus oder in einem fetten oder in einem stöchiometrischen Verbrennungsmodus betreibbaren Brennkraftmaschine mit einem Ansaugluftdrosselelement, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Drei-Wege-Katalysator (2),
einem dem Drei-Wege-Katalysator (2) nachgeschalteten Stickoxid-Speicherkatalysator (3)
und einem dem Stickoxid-Speicherkatalysator (3) nachgeschaltetem SCR-Katalysator (4),
dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasteilstrom des aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) ausströmendem Abgases unter Umgehung des Stickoxid- Speicherkatalysators (3) über eine Umgehungsleitung (5) dem SCR-Katalysator (4) zugeführt wird, wobei der Abgasteilstrom in Abhängigkeit einer Temperatur der Abgasreinigungsanlage eingestellt wird. 5. A method for operating an exhaust gas purification system for purifying the exhaust gas of an optionally operable in a lean combustion mode or in a rich or in a stoichiometric combustion mode internal combustion engine with an intake air throttle element, in particular a motor vehicle, with
a three-way catalyst ( 2 ),
a three-way catalytic converter ( 2 ) downstream nitrogen oxide storage catalyst ( 3 )
and the nitrogen oxide storage catalytic converter (3) downstream SCR catalytic converter (4),
characterized in that a partial exhaust gas flow of the three-way catalyst ( 2 ) effluent exhaust gas bypassing the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) via a bypass line ( 5 ) is supplied to the SCR catalyst ( 4 ), wherein the partial exhaust gas flow in dependence Temperature of the emission control system is set. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, falls eine Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators (3) einen zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS1 überschreitet, das aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömende Abgas Vollständig oder nahezu vollständig über die Umgehungsleitung (5) dem SCR-Katalysator (4) zugeführt wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that, if a temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) exceeds an associated predefinable threshold TS1, the exhaust gas flowing from the three-way catalytic converter ( 2 ) completely or almost completely via the bypass line ( 5 ) is supplied to the SCR catalyst ( 4 ). 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators (3) den Schwellenwert TS1 überschreitet, und eine Temperatur T2 des SCR-Katalysators (4) einen zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS2 überschreitet, die Brennkraftmaschine ausschließlich im fetten oder im stöchiometrischen Verbrennungsmodus betrieben wird. 7. The method of claim 5 or 6, characterized in that, if the temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) exceeds the threshold TS1, and a temperature T2 of the SCR catalyst ( 4 ) exceeds an associated predetermined threshold TS2, the internal combustion engine operated exclusively in rich or stoichiometric combustion mode. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Temperatur T1 des Stickoxid-Speicherkatalysators (3) den Schwellenwert TS1 überschreitet, und eine Temperatur T2 des SCR-Katalysators (4) einen zugeordneten vorgebbaren Schwellenwert TS2 überschreitet, bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine das Ansaugluftdrosselelement geöffnet wird und das aus dem Drei-Wege-Katalysator (2) strömende Abgas vollständig oder nahezu vollständig dem Stickoxid- Speicherkatalysator (3) zugeführt wird. 8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that, if the temperature T1 of the nitrogen oxide storage catalyst ( 3 ) exceeds the threshold value TS1, and a temperature T2 of the SCR catalyst ( 4 ) exceeds an associated predefinable threshold TS2, at a Pushing operation of the internal combustion engine, the intake air throttle is opened and the exhaust gas flowing from the three-way catalytic converter ( 2 ) is supplied completely or almost completely to the nitrogen oxide storage catalytic converter ( 3 ).
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