DE102008013041A1 - Reinigung eines Abgases - Google Patents

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Abstract

Bei dem H2S-Katalysator zur Reingung eines Abgases einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer katalytischen Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente zur Freisetzung einer S02-Abgaskomponente, welcher in dem Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine angeordnet oder anordenbar ist, ist zumindest eine Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente vorgesehen. Bei dem Verfahren zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine wird das Abgas durch einen erfindungsgemäßen H2S-Katalysator geleitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen H2S-Katalysator und einem Verfahren zur Reinigung eines Abgases gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
  • Zur Lösung eines bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge auftretenden Zielkonflikts zwischen einem reduzierten Kraftstoffverbrauch und geringen Schadstoffemissionen, insbesondere von Stickoxiden (NOx), werden gegenwärtig häufig Abgasreinigungssysteme mit NOx-Speicherkatalysator eingesetzt. Ein NOx-Speicherkatalysator kann Stickoxide unter bestimmten Randbedingungen bei einem Lambdawert des Abgases > 1 (Magerbetrieb) für einen begrenzten Zeitraum speichern und zu einem späteren Zeitpunkt bei einem Lambdawert = 1 oder < 1 (Fettbetrieb) wieder ausspeichern und zu unschädlichen Gasen reduzieren. Als Reduktionsmittel werden Kohlenmonoxid (CO) und/oder Kohlenwasserstoff (HC) eingesetzt, die vorzugsweise von einer motorischen Fettphase oder mittels einer externen Dosiereinheit dem Abgas zugeführt werden.
  • Aus der EP1674682 B1 ist bereits eine Abgasreinigungsvorrichtung mit Ammoniakerzeugungsmitteln bekannt, um durch eine Reaktion von Stickoxyden und reduzierenden Komponenten in Abgasen Ammoniak (NH3) zu erzeugen, wenn sich die Abgase in einem Reduktionszustand befinden. Die bekannte Abgasreinigungsvorrichtung weist ferner NOx-Entfernungsmittel zum Adsorbieren von NOx in den Abgasen auf, wenn sich die Abgase in einem Oxydationszustand befinden. Ferner reduzieren die NOx-Entfernungsmittel das adsorbierte NOx, um Ammoniak zu erzeugen. Das erzeugte Ammoniak wird in der NOx-Entfernungseinrichtung gespeichert, wenn sich die Abgase in einem Reduktionszustand befinden. Die NOx-Entfernungseinheit umfasst dabei Platin als H2S-Katalysator, Cer(IV)-Oxyd mit NOx-Adsorptionskapazität und Zeolith zum Speichern des Ammoniak. Ein bei der bekannten Abgasreinigungsvorrichtung auftretender negativer Effekt kann daher darin bestehen, dass das zuvor gespeicherte Ammoniak von der Platinkomponente der NOx-Entfernungseinheit zu NOx oxydiert wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Speicherung einer NH3-Abgaskomponente zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßer H2S-Katalysator zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine weist zunächst zumindest eine katalytische Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente zur Freisetzung einer SO2-Abgaskomponente auf.
  • Bei der Brennkraftmaschine handelt es sich vorzugsweise um einen direkt einspritzenden Ottomotor oder um einen Dieselmotor.
  • Katalytische Komponenten zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente zur Freisetzung einer SO2-Abgaskomponente werden insbesondere im Zusammenhang mit der beim Betrieb von Abgaskatalysatoren auftretenden reversiblen Verschlechterung der Konvertierungsleistung durch im Kraftstoff enthaltenen Schwefel eingesetzt. Um dieser Verschlechterung der Konvertierungsleistung des Katalysators zu begegnen, ist es üblich, NOX-Katalysatoren in bestimmten Abständen bei Abgastemperaturen in einem Bereich oberhalb 620° zu entschwefeln. Üblicherweise erfolgt die Entschwefelung durch Umschalten der Verbrennungskraftmaschine von Mager- auf Fettbetrieb, wobei im der reduzierenden Abgas des Fettbetriebs das geruchsintensive H2S gebildet werden, welches wiederum wirksam durch die erwähnte katalytischen Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente aus dem Abgas entfernt wird. Die H2S-Abgaskomponente wird dabei während des Fettbetriebes gespeichert und in einem anschließenden Magerbetrieb als eine SO2 Abgaskomponente freisetzt. Der Fettbetrieb wird vorzugsweise durch innermotorische Maßnahmen, wie Androsselung der Luftmenge oder Nacheinspritzungen von Kraftstoff eingestellt.
  • Der erfindungsgemäße H2S-Katalysator zeichnet sich durch zumindest eine zusätzliche Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente aus. Damit wird eine Freisetzung von NH3 in die Umwelt reduziert oder verhindert, sowie die Möglichkeit geschaffen, zu einem geeigneten Zeitpunkt gespeichertes NH3 zur katalytischen Reinigung des Abgases einzusetzen. Im Unterschied zum Stand der Technik erfolgt bei dem erfindungsgemäßen H2S-Katalysator keine oder nur eine geringe Oxydation von gespeichertem NH3 zu NOx.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zumindest 20% Gew. der katalytischen Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente und zumindest 20% Gew. der Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Durch diese Anordnung wird die Fertigung des Katalysators sowie sein Einbau in das Abgasreinigungssystem erleichtert und der Platzbedarf reduziert.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die katalytische Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente ein oder mehrere Mitglieder der Gruppe Nickel, Zink, Kobalt, Calcium, Silber, Eisen, Kupfer umfasst, die im Fettbetrieb H2S speichern und in einem anschließendem Magerbetrieb als SO2 freisetzen.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die katalytische Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente edelmetallfrei ist oder eine maximale Edelmetallbeladung von < 30 g/ft3 aufweist, da hiermit die Oxidation von im H2S-Katalysator gespeichertem oder freigesetztem NH3 zu NOx vermieden oder reduziert werden kann.
  • Die Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente umfasst zweckmäßigerweise ein Zeolithmaterial.
  • Die katalytische Komponente zur Oxydation von H2S sowie die Speicherkomponente für NH3 sind zweckmäßigerweise auf einem Washcoat mit einem keramischen, beispielsweise aus Aluminimoxid oder einem metallischen Träger angeordnet.
  • Bevorzugt werden bis zu 3 g/l H2S und/oder NH3 in dem erfindungsgemäßen H2S-Katalysator gespeichert.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Katalysatoreinrichtung, welche in dem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist oder anordenbar ist, mit einem NOx-Speicherkatalysator und einem stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten oder anordenbaren H2S-Katalysator nach einem der Ansprüche 1–7.
  • Ein NOx-Speicherkatalysator enthält üblicherweise Erdalkali- und Alkalimetalle, mittels derer Stickoxyd im Magerbetrieb gespeichert werden kann. In einem Fettbetrieb wird gespeichertes Stickstoffdioxyd sorbiert und mit im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffen mittels Edelmetallkatalysatoren zu Stickstoff umgesetzt. Bei einem kleineren Luftverhältnis und einer längeren Regenerationsdauer erfolgt in einem NOx-Speicherkatalysator zunehmend eine Bildung von NH3.
  • Eine erfindungsgemäße Katalysatoreinrichtung mit einem stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordneten H2S-Katalysator mit zumindest einer Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente ermöglicht es, im Fettbetrieb des NOx-Speicherkatalysators freigesetztes NH3 zu speichern und in einem Magerbetrieb NOx mit dem zwischengespeicherten NH3 zu Stickstoff umzusetzen. Damit kann mittels des zwischengespeicherten NH3 auch ein Magerbetrieb verlängert werden, da im NOx- Speicherkatalysator bei einem NOx-Durchbruch nicht mehr umgesetztes NOx vom zwischengespeicherten NH3 im nach geschalteten H2S-Katalysator umgesetzt werden kann. Im Unterschied zu der Situation bei einer Zwischenspeicherung von NH3 in einem NOx-Speicherkatalysator mit hoher Edelmetall-, insbesondere Platinbeladung wird eine Oxydation bei der erfindungsgemäßen Katalysatoreinrichtung weitestgehend vermieden, da der stromab des NOx-Speicherkatalysators angeordnete H2S-Katalysator edelmetallfrei oder nur mit einer geringen Edelmetallbeladung ausgebildet sein kann.
  • NOx-Speicherkatalysator und H2S-Katalysator können jeweils in separaten Gehäusen angeordnet sein, womit eine höhere Flexibilität bei der Ausnutzung des für die Unterbringung des Abgassystems bei einem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Raums ermöglicht wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind NOx-Speicherkatalysator und H2S-Katalysator in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine, in der das Abgas durch einen H2S-Katalysator nach einem der Ansprüche 1–7 oder eine Katalysatoreinrichtung nach Anspruch 8 geleitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Freisetzung von NH3 in die Umwelt zu verhindern und schafft die Möglichkeit gespeichertes NH3 zur katalytischen Reinigung von Abgas einzusetzen.
  • Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen aus der folgenden Beschreibung mit Hilfe von Zeichnungen.
  • Es zeigen
  • 1 und 2 jeweils eine Brennkraftmaschine mit einem zugeordneten Abgasreinigungssystem.
  • Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise ein direkt einspritzender, insbesondere schichtladefähiger Ottomotor oder ein Dieselmotor mit eines Abgasreinigungssystem mit einem Abgasstrang 2 und einer Katalysatoreinrichtung mit einem NOx-Speicherkatalysator 3 sowie einem stromab des NOx-Speicherkatalysator angeordneten H2S-Katalysator 4 mit einer katalytischen Komponente zur Oxydation von H2S auf. Die Katalysatoren 3 und 4 sind in separaten Gehäusen 3a bzw. 4a angeordnet, welche voneinander einen geeignet zu wählenden Abstand aufweisen. Im Abgasstrang 2 zwischen NOx-Speicherkatalysator 3 und H2S-Katalysator 4 ist zumindest ein Abgassensor 5 angeordnet, der ein Signal einer Steuereinrichtung 6 zur Verfügung stellt. Ein weiterer (optionaler) Sensor 5a ist stromab des H2S-Katalysators 4 im Abgasstrang 2 angeordnet und stellt ebenfalls der Steuereinrichtung 6 ein Signal zur Verfügung. Bei den Abgassensoren 5, 5a kann es sich um eine Sprung- oder Breitbandlambdasonde oder einen NOx-Sensor handeln. Letzterer weist vorzugsweise auch einen Lambdasignalausgang auf. Die Signale der Sensoren 5 und/oder 5a können zur Steuerung des Betriebs der Speichereinrichtungen 3 und 4 verwendet werden. Es versteht sich, dass weitere Sensoren zur Erfassung von motor- und abgasrelevanten Betriebsparametern, wie Drehzahl des Motors, Sauerstoff- und/oder Schadstoffgehalt des Abgases an verschiedenen Orten des Abgasstrangs 2, der Temperatur des Abgases und/oder der Speichereinrichtungen 3, 4 vorgesehen sein können, die in 2 nicht explizit dargestellt sind. Das gleiche gilt für weitere Katalysatoren, insbesondere einen 3-Wege-Katalysator stromauf des NOx-Speicherkatalysators 3, und für Aktuatoren zur Beeinflussung der Brennkraftmaschine 1 sowie des Abgasreinigungssystems durch Signale der Steuereinrichtung. Insbesondere können nicht dargestellte Dosiereinheiten zur Zuführung von Reduktionsmitteln RGM vorgesehen sein.
  • Der NOx-Speicherkatalysator weist zusätzlich zu 3-Wege-Katalysator-Komponenten eine NOx-Speicherkomponente auf. Die Katalysatoren 3 und 4 weisen ferner vorzugsweise eine Speicherfähigkeit für Sauerstoff (O2) auf.
  • Die katalytische Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente umfasst ein oder mehrere Mitglieder der Gruppe Nickel, Zink, Kobalt, Calcium, Silber, Eisen, Kupfer, die im Fettbetrieb H2S speichern und in einem anschließendem Magerbetrieb als SO2 freisetzen.
  • Die katalytische Komponente zur Oxydation einer H2S-Abgaskomponente ist edelmetallfrei oder weist eine maximale Edelmetallbeladung von < 30 g/ft3 auf.
  • Der H2S-Katalysator zeichnet sich neben der katalytischen Komponente zur Oxydation von H2S durch zumindest eine zusätzliche Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente aus. Die Speicherkomponente für eine NH3-Abgaskomponente umfasst zweckmäßigerweise ein Zeolithmaterial.
  • Bevorzugt sind jeweils zumindest 20% Gew. der katalytischen Komponente zur Oxydation der H2S-Abgaskomponente und zumindest 20% Gew. der Speicherkomponente für die NH3-Abgaskomponente auf einem gemeinsamen Träger angeordnet.
  • Der NOx-Speicherkatalysator 3 wird diskontinuierlich regeneriert. Während eines Magerbetriebs wird in dem NOx-Speicherkatalysator 3 NOx gespeichert (NOx-Speicherphase) und in einem Fettbetrieb (NOx-Regenerationsphase) ausgespeichert und reduziert. Während des Magerbetriebs wird der ggfs vorhandene Sauerstoffspeicher des H2S-Katalysator 4 vollständig beladen. Der H2S-Katalysator 4 wird in der NOx-Speicherphase dagegen höchstens teilweise mit Sauerstoff beladen. Während einer Entschwefelung gebildetes H2S wird im H2S Katalysator zwischengespeichert und im anschließenden Magerbetrieb katalytisch in SO2 umgesetzt.
  • Nach Füllung des NOx-Speicherkatalysator 3 mit NOx und O2 wird der Magerbetrieb beendet und eine NOx-Regenerationsphase der NOx-Speicherkatalysator 3 eingeleitet. Bei einem kleineren Luftverhältnis und einer längeren Regenerationsdauer erfolgt in dem NOx-Speicherkatalysator zunehmend eine Bildung von NH3.
  • Nach Beendigung der NOx-Regenerationsphase kann erneut eine Magerphase mit einer NOx-Einspeicherung in die NOx-Speicherkatalysator 3 eingeleitet werden. Wie an sich bekannt ist, erfolgt die Umschaltung von einer Speicher- in eine Regenerationsphase und von einer Regenerations- in eine Speicherphase vorzugsweise in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert der NOx-Konzentration oder des Lambdawerts stromab der NOx-Speicherkatalysator 3, welche sich in einem entsprechenden Signal des Abgassensors 5 widerspiegeln.
  • Erfindungsgemäß wird das insbesondere in einer NOx-Regenerationsphase und bei einer Entschwefelung des NOx-Speicherkatalysators 3 auftretende NH3 auf dem stromab der NOx-Speicherkatalysator 3 angeordneten H2S-Katalysator 4 eingelagert. Bei einem Magerbetrieb erfolgt durch dieses NH3 eine Reduktion von NOx und Bildung von Stickstoff.
  • Mit der Abgassonde 5 stromab der NOx-Speicherkatalysator 3 wird dessen vollständige Regeneration überwacht.
  • In 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der NOx-Speicherkatalysator 3 und der H2S-Katalysator 4 in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet sind. Die Katalysatoren 3 und 4 sind in diesem Fall als Bricks mit einem Zwischenraum zur Separation ausgebildet. Gleiche Komponenten sind im übrigen in den 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Abgassensor 5 ist im Ausführungsbeispiel der 2 in dem erwähnten Zwischenraum angeordnet und hat grundsätzlich die gleiche Funktion wie im Ausführungsbeispiel der 1.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1674682 B1 [0003]

Claims (15)

  1. H2S-Katalysator zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer katalytischen Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente zur Freisetzung einer SO2-Abgaskomponente, welcher in dem Abgasreinigungssystem der Brennkraftmaschine angeordnet oder anordnenbar ist, gekennzeichnet durch zumindest eine Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente.
  2. H2S-Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest 20% Gew. der katalytischen Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente und zumindest 20% Gew. der Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.
  3. H2S-Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente ein oder mehrer Mitglieder der Gruppe Nickel, Zink, Kobalt, Calcium, Silber, Eisen, Kupfer umfasst.
  4. H2S-Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente ein Zeolithmaterial umfasst.
  5. H2S-Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente als Speicherkomponente für die H2S-Abgaskomponente und/oder die Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente als katalytische Komponente für die Umsetzung von NH3 und NOx in Stickstoff ausgebildet ist.
  6. H2S-Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Komponente zur Oxidation einer H2S-Abgaskomponente edelmetallfrei ist oder eine Edelmetall-Beladung von nicht mehr als < 30 g/ft3 aufweist.
  7. H2S-Katalysator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher-Komponente für eine NH3-Abgaskomponente edelmetallfrei ist oder eine Edelmetall-Beladung von nicht mehr als < 30 g/ft3 aufweist.
  8. Katalysatoreinrichtung, welche in dem Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine angeordnet ist oder anordbar ist, mit einem NOx-Speicherkatalysator und einem stromabwärts nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten oder anordbaren H2S-Katalysator, gekennzeichnet, durch einen H2S-Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Verfahren zur Reinigung eines Abgases einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas durch einen H2S-Katalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder durch eine Katalysatoreinrichtung nach Anspruch 8 geleitet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine alternierend mit einem Abgas mit einem Luftverhältnis Lambda < 1 und einem Luftverhältnis Lambda > 1 betrieben wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit einem Luftverhältnis Lambda < 1 die Abgaskomponenten H2S und/oder NH3 in Speicherkomponenten des H2S-Katalysators gespeichert werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit einem Luftverhältnis Lambda > 1 eine katalytische Umsetzung der gespeicherten H2S-Abgaskomponente zur Freisetzung von SO2 erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit einem Luftverhältnis Lambda > 1 eine katalytische Umsetzung der gespeicherten NH3-Abgaskomponente mit einer Abgaskomponente NOx zur Erzeugung von Stickstoff erfolgt
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der H2S-Katalysator edelmetallfrei ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der H2S-Katalysator eine Edelmetall-Beladung von nicht mehr als < 30 g/ft3 aufweist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0315402A1 (de) * 1987-11-03 1989-05-10 Engelhard Corporation Katalytisches System zur Unterdrückung von Schwefelwasserstoff
DE19813654A1 (de) * 1998-03-27 1999-09-30 Degussa Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage enthaltend eine Schwefelfalle und einen Stickoxid-Speicherkatalysator
EP1411029A1 (de) * 2001-06-15 2004-04-21 David Systems &amp; Technology S.L. Katalytischer membranreaktor für die zersetzung von schwefelwasserstoff zu wasserstoff und schwefel und die abtrennung der produkte dieser zersetzung
EP1674682B1 (de) 2004-12-27 2007-04-18 HONDA MOTOR CO., Ltd. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102006038367A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-28 Volkswagen Ag Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0315402A1 (de) * 1987-11-03 1989-05-10 Engelhard Corporation Katalytisches System zur Unterdrückung von Schwefelwasserstoff
DE19813654A1 (de) * 1998-03-27 1999-09-30 Degussa Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage enthaltend eine Schwefelfalle und einen Stickoxid-Speicherkatalysator
EP1411029A1 (de) * 2001-06-15 2004-04-21 David Systems &amp; Technology S.L. Katalytischer membranreaktor für die zersetzung von schwefelwasserstoff zu wasserstoff und schwefel und die abtrennung der produkte dieser zersetzung
EP1674682B1 (de) 2004-12-27 2007-04-18 HONDA MOTOR CO., Ltd. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102006038367A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-28 Volkswagen Ag Entschwefelung eines NOx-Speicherkatalysators

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