DE102004045178A1 - Diesel engine vehicle exhaust system has a pre-filter which removes a fixed proportion of particulates and to enable its continual partial regeneration by nitrogen oxides is heated by mounting close to the engine - Google Patents

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Abstract

Exhaust system for a diesel vehicle comprises a storage pre-filter (24) mounted near to the engine (10) and upstream of a particulates filter (36) to retain an essentially constant proportion of larger particles. The high temperature of the pre-filter allows on-going partial regeneration by NO 2 oxidation of deposited carbon; an oxidation catalyst may be incorporated to increase the temperature.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage eines Kfzs mit Dieselmotor, die eine Partikelfiltereinheit aufweist.The Invention relates to an exhaust system of a motor vehicle with a diesel engine, having a particle filter unit.

Derartige Partikelfilter, vereinfacht auch Rußfilter genannt, sollen die partikelförmigen Emissionen der Abgase reduzieren. Die Partikelfiltereinheiten haben als Kernstück ein Substrat, insbesondere aus SiC, welches in einem eigenen Außengehäuse untergebracht ist, wobei die Abgasrohrleitung stromabwärts und stromaufwärts der Partikelfiltereinheit in das Gehäuse mündet. Der Partikelfiltereinsatz selbst, d.h. das Substrat, muß von Zeit zu Zeit regeneriert werden, indem die auf der Filteroberfläche angesammelten Partikel abgebrannt werden. Eine der vielversprechendsten Möglichkeiten der Regeneration besteht darin, unmittelbar vor der Partikelfiltereinheit Kraftstoff in das Abgas einzuleiten, möglichst in Dampfform, unter anderem um das Abgas nicht zu stark abzukühlen. Dies ist beispielsweise in der EP 1 369 557 A1 beschrieben.Such particle filters, also referred to as soot filters, are intended to reduce the particulate emissions of the exhaust gases. The particle filter units have as their core a substrate, in particular of SiC, which is accommodated in its own outer housing, wherein the exhaust pipe opens downstream and upstream of the particulate filter unit in the housing. The particulate filter cartridge itself, ie the substrate, must be regenerated from time to time by burning off the particulates accumulated on the filter surface. One of the most promising possibilities of regeneration is to introduce fuel into the exhaust gas, preferably in vapor form, immediately before the particulate filter unit, in order, among other things, not to cool the exhaust gas too much. This is for example in the EP 1 369 557 A1 described.

Darüber hinaus gibt es Bestrebungen, die Partikelfiltereinheiten kostengünstiger zu gestalten. Die hohen Kosten der Partikelfiltereinheiten ergeben sich beispielsweise durch das sehr teure SiC-Material des Substrats und durch die aufwendige Lagerung des Substrats über Lagermatten im Außengehäuse der Dieselpartikelfiltereinheit. Was die Einbindung in das Gehäuse anbelangt, so liegt der Aufwand unter anderem darin, daß die Partikelfiltereinheiten wegen des NO2- Oxidationseffekts möglichst nahe an dem Motor angebracht werden sollen oder mit Heizeinrichtungen versehen sind. Der NO2-Oxidationseffekt besteht darin, daß Kohlenstoff mit dem NO2 im Abgas bei Temperaturen oberhalb 230°C oxidiert, wobei Stickstoff und CO2 entsteht. Dieser im Vergleich zur Verbrennung mit Sauerstoff weniger effektive Regenerationseffekt soll aber in der Partikelfiltereinheit ausgenutzt werden. Ordnet man allerdings die Partikelfiltereinheit motornah an, so sind aufgrund der hohen Schwingungen im motornahen Abschnitt der Abgasanlage extreme Anforderungen bezüglich der Lagerung des Substrats und der Haltbarkeit von Substrat und Gehäuse zu erfüllen. Darüber hinaus ist in der Abgasanlage nahe des Motors wenig Platz für die voluminösen Partikelfiltereinheiten vorgesehen. Es gibt folglich ein Bündel von sich teilweise widersprechenden und auf den ersten Blick ausschließenden Faktoren bezüglich der Ausführung und Anordnung der Partikelfiltereinheit im Hinblick auf eine kostengünstigere Ausbildung.In addition, there are efforts to make the particulate filter units more cost-effective. The high cost of the particulate filter units arise, for example, by the very expensive SiC material of the substrate and by the complex storage of the substrate via bearing mats in the outer housing of the diesel particulate filter unit. As far as the integration into the housing, the effort is, inter alia, that the particle filter units are to be mounted as close to the engine or provided with heaters because of the NO 2 - oxidation effect. The NO 2 oxidation effect is that carbon oxidizes with the NO 2 in the exhaust gas at temperatures above 230 ° C, producing nitrogen and CO 2 . However, this regeneration effect, which is less effective than combustion with oxygen, should be exploited in the particle filter unit. If, however, one arranges the particle filter unit close to the engine, extreme requirements with regard to the storage of the substrate and the durability of substrate and housing are to be met due to the high vibrations in the section of the exhaust system close to the engine. In addition, the exhaust system near the engine provides little space for the voluminous particulate filter units. There is thus a bundle of partially contradictory and, at first glance, factors that exclude the design and arrangement of the particulate filter unit for a more cost effective design.

Ideen, in der Partikelfiltereinheit selbst, d.h. im selben Außengehäuse, einen Haupt- und einen Vorfilter unterzubringen, sind z.B. aus der US 5 053 062 und der EP 1 205 228 A1 sowie der EP 0 957 241 A1 bekannt. Diese Ideen sorgen aber nicht für eine wirklich deutliche Verringerung der Kosten einer Partikelfiltereinheit und für eine deutlich vereinfachte Unterbringung der Abgasanlage im Fahrzeug.Ideas for accommodating a main filter and a prefilter in the particle filter unit itself, ie in the same outer housing, are, for example, from US 5 053 062 and the EP 1 205 228 A1 as well as the EP 0 957 241 A1 known. However, these ideas do not provide for a really significant reduction in the cost of a particulate filter unit and for a significantly simplified placement of the exhaust system in the vehicle.

Die Erfindung schafft diese angestrebten Vorteile bei einer Abgasanlage der eingangs genannten Art dadurch, daß stromaufwärts der Partikelfiltereinheit ein motornaher Partikelaufnahmespeicher angeordnet ist, der eine Teilmenge der im Abgasstrom enthaltenen Partikel bindet und durch den eine andere Teilmenge der im Abgasstrom enthaltenen Partikel zur Partikelfiltereinheit strömt, wobei der Partikelaufnahmespeicher so nahe am Motor angeordnet ist, daß er aufgrund des NO2-Oxidationseffekts im Betrieb regeneriert wird.The invention provides these desired advantages in an exhaust system of the type mentioned in that upstream of the particulate filter unit, a close-coupled particulate receiving memory is arranged, which binds a subset of the particles contained in the exhaust stream and flows through the other subset of the particles contained in the exhaust stream to the particulate filter unit, said the particulate receiving accumulator is located so close to the engine that it is regenerated during operation due to the NO 2 oxidation effect.

Im Gegensatz zum vorerwähnten Stand der Technik mit einem in der Partikelfiltereinheit nahe des Substrats angeordneten Vorfilter sieht die Erfindung einen Partikelaufnahmespeicher baulich getrennt und außerhalb der Partikelfiltereinheit angeordnet vor, der einen Teil der Partikel bindet und diese über den NO2-Oxidationseffekt „umgewandelt" wieder ausstößt. Der Filtereinsatz der Partikelfiltereinheit (Substrat) und der Einsatz in dem Partikelaufnahmespeicher sind in Größenordnungen von wenigstens 300 mm voneinander getrennt. Der Partikelaufnahmespeicher nimmt stetig eine Teilmenge der ankommenden Partikel auf, um einen Teil hiervon als CO2 wieder abzugeben. Diese Teilmenge an Partikeln muß von der Partikelfiltereinheit nicht mehr aufgenommen werden, so daß sich diese deutlich langsamer mit Partikeln füllt und auch deutlich seltener regeneriert werden muß. Dies erlaubt es, die Partikelfiltereinheit deutlich weiter von dem Motor entfernt anzuordnen als es eigentlich angestrebt wird. Mit zunehmendem Abstand vom Motor gibt es auch weniger Schwingungen in der Abgasanlage, so daß die Partikelfiltereinheit einerseits mit einem kostengünstigeren Substrat ausgestattet sein kann und andererseits ein geringerer Aufwand für die Gehäuseeinbindung erforderlich ist. Durch die bauliche Trennung von Partikelaufnahmespeicher und Partikelfiltereinheit ist es möglich, diese Teile an völlig verschiedenen Orten im Fahrzeug unterzubringen, was aufgrund des ohnehin geringen, zur Verfügung stehenden Bauraums sehr erwünscht ist. Da es auch in dem Partikelaufnahmespeicher zu einer gewissen, wenn auch nicht aktiv durch eine separate Einrichtung initiierten Verbrennung einer gewissen Menge an Ruß kommt, wird bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage eine durch die Verbrennung hervorgerufene Erhöhung der Abgastemperatur stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers stattfinden.In contrast to the aforementioned prior art with a pre-filter disposed in the particulate filter unit near the substrate, the invention provides a particulate receiving reservoir structurally separate and disposed outside the particulate filter unit, which binds a portion of the particulate and expels it again via the NO 2 oxidation effect The filter cartridge of the particulate filter unit (substrate) and the insert in the particulate trap are separated by at least 300 mm, and the particulate trap steadily absorbs a subset of the incoming particulates to release a portion of it as CO 2. This subset of particulates must are no longer taken up by the particle filter unit, so that it fills with particles much more slowly and must also be regenerated much less frequently, which allows the particle filter unit to be arranged much further away from the engine than actually started With increasing distance from the engine, there are also fewer vibrations in the exhaust system, so that the particulate filter unit can be equipped on the one hand with a less expensive substrate and on the other hand less effort for housing integration is required. Due to the structural separation of particle receiving storage and particle filter unit, it is possible to accommodate these parts at completely different locations in the vehicle, which is very desirable due to the already low, available space. Since combustion of a certain amount of soot, although not actively initiated by a separate device, also occurs in the particulate receiving reservoir, an increase in the exhaust gas temperature caused by the combustion will take place downstream of the particulate matter reservoir in the exhaust gas system according to the invention.

Der Partikelaufnahmespeicher läßt bevorzugt unabhängig vom Füllgrad, d.h. von der Menge an Partikeln in ihm, immer eine gewisse Teilmenge an Abgas samt Partikel durch, die erst in der Partikelfiltereinheit aufgefangen werden. Das heißt, der Partikelaufnahmespeicher kann nicht verblocken. Insofern unterscheidet sich der Partikelaufnahmespeicher von einem herkömmlichen Vorfilter im Stand der Technik, bei dem größere Partikel im Vorfilter aufgefangen werden sollen und nur kleinere Partikel zum Hauptfilter gelangen. Der Partikelaufnahmespeicher soll möglichst große und kleine Partikel speichern können und auch bei einem hohen Füllgrad große Partikel durchlassen. Dieser Effekt führt auch dazu, daß es bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage nicht zu einem hohen Gegendruck (back pressure) aufgrund eines motornahen, nahezu vollständig mit Ruß gefüllten Filters kommen kann.The particle receiving memory allows before regardless of the degree of filling, ie of the amount of particles in it, always a certain subset of exhaust gas including particles, which are collected only in the particle filter unit. That is, the particle receiving memory can not lock. In this respect, the particle receiving memory differs from a conventional pre-filter in the prior art, in which larger particles are to be collected in the pre-filter and only smaller particles reach the main filter. The particle storage tank should be able to store particles as large and small as possible and allow large particles to pass through even with a high degree of filling. This effect also means that it can not come to a high back pressure (back pressure) due to a near-engine, almost completely filled with soot filter in the exhaust system according to the invention.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Partikelaufnahmespeicher nur in der Lage, eine geringere Partikelmenge zu binden als die Partikelfiltereinheit. Der Partikelaufnahmespeicher ist darüber hinaus vorzugsweise so ausgeführt, daß er die kleinere Teilmenge (weniger als 50 Gewichtsprozent) der in ihn einströmenden Partikel bindet. Dies erlaubt es, den Partikelaufnahmespeicher baulich relativ klein auszuführen, so daß er tatsächlich sehr motornah angeordnet werden kann. Mit zunehmender Motornähe hat er jedoch eine höhere Temperatur, was wiederum den NO2-Oxidationseffekt verbessert, so daß der Partikelaufnahmespeicher eine hohe Leistungsfähigkeit bezogen auf die Aufnahmekapazität für Partikel aufweist. Die geringere Größe und das geringe Gewicht stellen für die Lagerung im motornahen Bereich geringere Anforderungen dar. Darüber hinaus kann aufgrund der geringeren Größe und des geringeren Volumenbedarfs höherwertiges Material verwendet werden. Umgekehrt erlaubt die motorferne Anordnung der Partikelfiltereinheit die Verwendung von kostengünstigerem Substratmaterial, insbesondere Cordierit.According to the preferred embodiment, the particulate receiving accumulator is only able to bind a smaller amount of particulates than the particulate filter unit. The particulate receiving reservoir is also preferably designed to bind the smaller portion (less than 50 weight percent) of the particles flowing into it. This makes it possible to construct the particulate receiving memory structurally relatively small, so that it can actually be arranged very close to the engine. However, as the motor becomes closer, it has a higher temperature, which in turn improves the NO 2 oxidation effect, so that the particulate receiving memory has a high performance in terms of the particulate uptake capacity. The smaller size and lower weight make smaller requirements for storage in the near-engine range. In addition, due to the smaller size and the lower volume requirements higher quality material can be used. Conversely, the motor remote arrangement of the particulate filter unit allows the use of less expensive substrate material, in particular cordierite.

Der Partikelaufnahmespeicher ist, wie bereits erwähnt, vorzugsweise durch eine Abgasrohrleitung mit der Partikelfiltereinheit strömungsmäßig verbunden bzw. baulich getrennt. Die Abgasrohrleitung hat natürlich einen wesentlich geringeren Außenquerschnitt als die Partikelfiltereinheit.Of the Particle storage is, as already mentioned, preferably by a Exhaust pipe connected to the particulate filter unit fluidly or structurally separated. Of course, the exhaust pipe has one much smaller outer cross-section as the particulate filter unit.

Zwischen der Partikelfiltereinheit und dem Partikelaufnahmespeicher ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform eine Schwingungsentkoppelungseinrichtung in der Abgasrohrleitung vorgesehen, die die Abschnitte mit Partikelfiltereinheit und Partikelaufnahmespeicher miteinander verbindet. Diese Schwingungsentkoppelungseinrichtung ist per se bereits bekannt, sie trennt vorzugsweise den Krümmerabschnitt der Abgasanlage von dem sogenannten Unterbodenabschnitt. Diese Ausführungsform erlaubt es noch vielmehr, die dann weitgehend vom Motor schwingungsentkoppelte Partikelfiltereinheit kostengünstiger aus zuführen, was das Material des Substrats als auch die Einbindung ins Außengehäuse und die Ausführung des Außengehäuses selbst anbelangt.Between the particulate filter unit and the particulate receiving memory is according to the preferred embodiment a vibration decoupling device in the exhaust pipe provided the sections with particle filter unit and particle receiving memory connects with each other. This vibration decoupling device is already known per se, it preferably separates the manifold section the exhaust system of the so-called underbody section. This embodiment it allows even more, then the vibration largely decoupled from the engine Particle filter unit cheaper out, what the material of the substrate as well as the integration into the outer casing and execution of the outer casing itself As.

Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Partikelaufnahmespeicher im Krümmerbereich oder unmittelbar an diesen angrenzend angeordnet ist.The preferred embodiment provides that the Particulate storage in the manifold area or is arranged directly adjacent to this.

Die Partikelfiltereinheit sollte jedoch im Unterbodenabschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung positioniert sein, wo mehr Platz für diese großvolumige Einheit zur Verfügung steht.The However, the particulate filter unit should be positioned in the underbody portion of the exhaust gas purifier be where more space for this large volume Unit available stands.

In der Abgasanlage sitzt bevorzugt ein Turbolader. Der Partikelaufnahmespeicher sollte unmittelbar vor dem Turbolader angeordnet sein, um dessen Belastung durch Partikel zu verringern, oder unmittelbar nach diesem angeordnet sein. Diese Anordnung sorgt in jedem Fall dafür, daß der Partikelaufnahmespeicher motornah angeordnet ist.In the exhaust system is preferably a turbocharger. The particle receiving storage should be located immediately in front of the turbocharger to its Reduce exposure to particulate matter, or immediately after it be arranged. This arrangement ensures in each case that the particle receiving memory is arranged close to the engine.

Stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers und möglichst unmittelbar stromaufwärts der Partikelfiltereinheit kann gegebenenfalls eine Regenerationseinrichtung vorgesehen sein, die die Partikelfiltereinheit diskontinuierlich und vorzugsweise vom Beladungsgrad des Substrats abhängig, sensorgesteuert regeneriert. Dies soll zu einer möglichst vollständigen Regeneration des Substrats in der Partikelfiltereinheit führen.Downstream of the Particle storage and if possible immediately upstream the particle filter unit may optionally have a regeneration device be provided, which the particle filter unit discontinuously and preferably dependent on the loading level of the substrate, sensor-controlled regenerated. This should lead to a complete regeneration of the substrate in the particulate filter unit.

Die Regenerationseinrichtung ist insbesondere ein Fluid- oder Kraftstoffeinleitungssystem, bei dem z.B. CO oder HC zur katalytischen exothermen Oxidation und Verbrennung des sich angesammelten Kohlenstoffs eingeleitet wird.The Regeneration device is in particular a fluid or fuel introduction system, at the e.g. CO or HC for catalytic exothermic oxidation and Combustion of accumulated carbon is initiated.

Bevorzugt kann natürlich ein Fluidverdampfer eingesetzt werden.Prefers can of course a fluid evaporator can be used.

Zur Erhöhung der Temperatur in der Partikelfiltereinheit ist dieser ein Oxidationskatalysator zugeordnet.to increase the temperature in the particulate filter unit is this an oxidation catalyst assigned.

Dieser Oxidationskatalysator kann entweder als vorgeschaltete Einheit oder als Abschnitt der Partikelfiltereinheit ausgeführt sein.This Oxidation catalyst can either be upstream unit or be designed as a section of the particulate filter unit.

Auch dem Partikelaufnahmespeicher kann ein Oxidationskatalysator zugeordnet sein, um zur Erhöhung der Abgastemperatur im Partikelaufnahmespeicher zu führen. Auch hier wäre natürlich ein Teil des Speichermaterials entsprechend zu beschichten, oder es kann dem Partikelaufnahmespeicher ein eigener Oxidationskatalysator vorgeschaltet werden.Also the particle receiving memory can be assigned to an oxidation catalyst be to raise the exhaust gas temperature in the particle receiving memory to lead. Also here would be Naturally to coat a part of the storage material accordingly, or It may be the particulate receiving memory a separate oxidation catalyst upstream.

Die Erfindung sorgt auch für Vorteile bei Abgasanlagen mit Abgasrückführung, über die Abgas dem Motor wieder zugeführt werden kann. Der Partikelaufnahmespeicher ist nämlich vorzugsweise so in der Abgasanlage angeordnet, daß das rückgeführte Abgas den Partikelaufnahmespeicher passiert. Das bedeutet, daß mit weniger Partikeln versehenes Abgas und vor allem noch heißes Abgas wieder dem Motor zugeführt werden kann.The Invention also ensures Advantages of exhaust systems with exhaust gas recirculation, via the exhaust gas to the engine again supplied can be. Namely, the particulate receiving memory is preferably so in the Exhaust system arranged that the recirculated exhaust gas passes the particulate receiving memory. This means that with less Particles provided exhaust gas and especially hot exhaust gas fed back to the engine can be.

Der Partikelaufnahmespeicher sollte stromaufwärts eines in einer Abgasrückführleitung sitzenden Kühlers angeordnet sein, möglichst sogar stromaufwärts eines dem Kühler vorgeschalteten Bypassventils. Damit wird die Belastung von Kühler und Ventil durch Partikel reduziert.Of the Particulate storage should be upstream of one in an exhaust gas recirculation line sitting radiator be arranged as possible even upstream one of the radiator upstream bypass valve. This will reduce the load on radiator and Valve reduced by particles.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn dem Partikelaufnahmespeicher ein NOx-Speicher nachgeschaltet ist.Further, it is advantageous if the particulate receiving memory is followed by a NO x storage.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Partikelaufnahmespeichers besteht darin, einen geschäumten Keramik- oder Metalleinsatz zum Speichern der Partikel zu verwenden.A preferred embodiment of the particle receiver is a foamed ceramic or metal insert to store the particles.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and from the following drawings, to the reference is taken. In the drawings show:

1 eine schematische Ansicht eines Kfz-Dieselmotors mit einer erfindungsgemäßen Abgasanlage und 1 a schematic view of a motor vehicle diesel engine with an exhaust system according to the invention and

2 ein Flußdiagramm eines Kfz-Dieselmotors mit einer Abgasanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 a flowchart of a diesel engine with an exhaust system according to a second embodiment.

1 zeigt einen Dieselmotor 10 eines Kraftfahrzeuges und eine nachgeschaltete Abgasanlage 12. Die Abgasanlage 12 hat einen bis zu einem Flansch 14 reichenden Krümmerabschnitt 16 sowie einen sich stromabwärts des Krümmerabschnitts 16 anschließenden Unterbodenabschnitt 18, die über eine Schwingungsentkoppelungseinrichtung 20 miteinander verbunden sind. 1 shows a diesel engine 10 a motor vehicle and a downstream exhaust system 12 , The exhaust system 12 has one up to a flange 14 reaching elbow section 16 and one downstream of the manifold section 16 subsequent underbody section 18 , which via a vibration decoupling device 20 connected to each other.

An den Dieselmotor 10 schließt sich eine Abgasleitung mit einem ersten Rohrabschnitt 22 an, der zu einem Partikelaufnahmespeicher 24 führt, welcher motornah in der Abgasanlage 12 angeordnet ist.To the diesel engine 10 closes an exhaust pipe with a first pipe section 22 to a particle receptacle 24 leads, which close to the engine in the exhaust system 12 is arranged.

Der Partikelaufnahmespeicher 24 enthält einen Einsatz 26 aus geschäumtem Keramik oder Metall, der in einem Außengehäuse 28 des Partikelaufnahmespeichers 24 angeordnet ist. Stromaufwärts des Einsatzes 26 sitzt ein Oxidationskatalysator 30. Üblicherweise jedoch wird der Oxidationskatalysator 30 weggelassen, da der stromaufwärtige Teil des Einsatzes 26 entsprechend beschichtet ist. Der Oxidationskatalysator 30 ist also normalerweise in dem Einsatz 26 integriert.The particle receiving storage 24 contains a bet 26 made of foamed ceramic or metal, in an outer casing 28 of the particulate receiving memory 24 is arranged. Upstream of the insert 26 sits an oxidation catalyst 30 , Usually, however, the oxidation catalyst 30 omitted since the upstream part of the insert 26 coated accordingly. The oxidation catalyst 30 So it's usually in the mission 26 integrated.

Unmittelbar stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers 24 sitzt ein Turbolader 32 im Krümmerabschnitt 16. Alternativ könnten die Positionen von Partikelaufnahmespeicher 24 und Turbolader 32 auch vertauscht werden. Ebenfalls im Krümmerabschnitt 16, und zwar nach dem Partikelaufnahmespeicher 24 und dem Turbolader 32 ist ein NOx-Speicher 33 angeordnet. Aufgrund der stromabwärtigen Lage des NOx-Speichers 33 zum Partikelaufnahmespeicher 24 wird ersterer weniger stark mit Stickoxiden beladen, da der Partikelaufnahmespeicher 24 schon eine gewisse Menge an NOX reduziert.Immediately downstream of the particle receiving reservoir 24 a turbocharger sits 32 in the manifold section 16 , Alternatively, the positions of particulate trapping memory could 24 and turbocharger 32 also be reversed. Also in the manifold section 16 , after the particulate receiving memory 24 and the turbocharger 32 is a NO x memory 33 arranged. Due to the downstream location of the NO x storage tank 33 to the particle receiving memory 24 the former is less heavily loaded with nitrogen oxides, since the particle receiving memory 24 already reduced a certain amount of NO X.

Die Schwingungsentkoppelungseinrichtung 20 besteht aus solch flexiblem Material, daß die in den Krümmerabschnitt 16 eingeleiteten Motorschwingungen möglichst nicht in den Unterbodenabschnitt 18 oder zumindest stark gedämpft an diesen Abschnitt weitergeleitet werden. Der Unterbodenabschnitt 18 umfaßt eine langgestreckte Abgasrohrleitung 34, die zu einer Partikelfiltereinheit 36 führt. Bei der Partikelfiltereinheit 36 handelt es sich um einen üblichen Dieselpartikel- oder auch Rußfilter, mit einem Substrat oder Filtereinsatz 38 aus Cordierit und einem vorgeschalteten Oxidationskatalysator 40. Auch hier kann der Oxidationskatalysator 40 entfallen, wenn der stromaufwärtige Teil des Filtereinsatzes 38 entsprechend beschichtet ist. Die Partikelfiltereinheit 36 ist nach außen hin durch ein eigenes Außengehäuse 42 abgeschlossen, welches deutlich größere Querschnittsabmaße als die Abgasrohrleitung 34 und das sich anschließende Rohrstück 36 der Abgasrohrleitung hat. Die Außengehäuse 28, 42 sind somit weit voneinander beabstandet und durch wenigstens eine einfache Abgasrohrleitung 34 voneinander getrennt.The vibration decoupling device 20 consists of such a flexible material that in the elbow section 16 if possible not initiated engine vibrations in the underbody section 18 or at least strongly subdued be forwarded to this section. The underbody section 18 includes an elongated exhaust pipe 34 leading to a particle filter unit 36 leads. In the particle filter unit 36 it is a conventional diesel particulate or soot filter, with a substrate or filter cartridge 38 made of cordierite and an upstream oxidation catalyst 40 , Again, the oxidation catalyst 40 omitted when the upstream part of the filter cartridge 38 coated accordingly. The particle filter unit 36 is outwardly by its own outer housing 42 completed, which significantly larger cross-sectional dimensions than the exhaust pipe 34 and the subsequent piece of pipe 36 the exhaust pipe has. The outer case 28 . 42 are thus widely spaced and through at least one simple exhaust pipe 34 separated from each other.

Unmittelbar stromaufwärts des Oxidationskatalysators 40 sitzt eine Regenerationseinrichtung 43 für die Partikelfiltereinheit 36, mit einem Verdampfer 44 für eingeleiteten Dieselkraftstoff. Alternativ könnte die Regenerationseinrichtung 43 auch in die Partikelfiltereinheit 36 integriert sein.Immediately upstream of the oxidation catalyst 40 sits a regeneration device 43 for the particulate filter unit 36 , with an evaporator 44 for introduced diesel fuel. Alternatively, the regeneration device could 43 also in the particle filter unit 36 be integrated.

In die Abgasanlage 12 können natürlich auch noch weitere Filtereinheiten eingebaut werden, auf die es im folgenden jedoch nicht unmittelbar ankommt, weshalb sie zur Vereinfachung weggelassen wurden.In the exhaust system 12 Of course, even more filter units can be installed, to which it does not matter directly in the following, so they have been omitted for simplicity.

Das Abgas strömt über die Rohrleitung 22 in den Oxidationskatalysator 30 und anschließend in den Einsatz 26. Dieser ist so ausgebildet, daß er eine Teilmenge der sich im Abgas befindlichen Partikel, insbesondere Rußpartikel, aufnimmt und speichert. Der Einsatz 26 läßt unabhängig von seinem Partikelfüllgrad immer Abgas durch sich hindurchströmen, unter anderem auch Partikel, die nicht vom Einsatz 26 gebunden werden. Die Partikelaufnahmekapazität des Einsatzes 26 ist also begrenzt. Damit der Einsatz 26 aber in jedem Fall Partikel durchläßt, besitzt er Kanäle, die einen größeren Durchmesser haben als die größten sich im Abgas befindlichen Rußpartikel. Man kann sich die unregelmäßigen Innenwandungen des Einsatzes z.B. wie Wände vorstellen, die abstehende, stromaufwärts gerichtete, offene Kiemen haben, an denen sich Partikel unabhängig von ihrer Größe anlagern können.The exhaust gas flows over the pipeline 22 in the oxidation catalyst 30 and then in the insert 26 , This is designed so that it is a subset of the particles located in the exhaust gas, especially soot particles, absorbs and stores. The use 26 regardless of its Partikelfüllgrad always exhaust gas flow through it, including particles that are not used 26 be bound. The particle absorption capacity of the insert 26 is so limited. Thus the use 26 but in any case passes particles, he has channels that have a larger diameter than the largest in the exhaust gas soot particles. For example, the irregular inner walls of the insert can be thought of as walls that have protruding, upstream, open gills that can accumulate particles regardless of their size.

Aufgrund der Nähe des Partikelaufnahmespeichers 24 zum Motor 10 haben das Abgas und damit der Partikelaufnahmespeicher 24 im Betrieb eine hohe Temperatur. Diese hohe Temperatur, die jenseits von 250°C liegt, fördert den sich im Einsatz 26 einstellenden NO2-Oxidationseffekt. Dieser führt dazu, daß der Partikelaufnahmespeicher 24 stetig im Betrieb regeneriert wird.Due to the proximity of the particulate matter storage 24 to the engine 10 have the exhaust and thus the particulate matter storage 24 in operation a high temperature. This high temperature, which is beyond 250 ° C, promotes use 26 adjusting NO 2 oxidation effect. This causes the particle receiving memory 24 is constantly regenerated during operation.

Der vorgesehene Oxidationskatalysator 30 erhöht noch die Temperatur im Abgas und damit die Temperatur des Einsatzes 26. Der Einsatz 26 nimmt permanent weniger als 50 % der ankommenden Partikel auf und läßt die übrigen Partikel durch sich hindurchströmen. Das Abgas gelangt zum Turbolader 32.The proposed oxidation catalyst 30 increases the temperature in the exhaust and thus the temperature of the insert 26 , The use 26 permanently absorbs less than 50% of the incoming particles and allows the remaining particles to flow through them. The exhaust gas reaches the turbocharger 32 ,

Das Abgas mit den verbliebenen Partikel gelangt über die Abgasrohrleitung 34 zur Partikelfiltereinheit 36, in deren Außengehäuse 42 ja ggf. bereits der Oxidationsfilter 40 untergebracht sein kann. Im Filtereinsatz 38 werden dann so gut wie alle übrigen Partikel aus dem Abgas ausgefiltert. Diese Partikel setzen sich in Einlaßkanälen 50 ab und können die Zwischenwände zu Auslaßkanälen 52 nicht durchdringen.The exhaust gas with the remaining particles passes over the exhaust pipe 34 to the particle filter unit 36 , in their outer casing 42 yes, if necessary already the oxidation filter 40 can be accommodated. In the filter insert 38 Then almost all other particles are filtered out of the exhaust gas. These particles settle in inlet channels 50 From and can the partitions to exhaust ports 52 do not penetrate.

Da die Partikelfiltereinheit 36 im Unterbodenabschnitt 18 angeordnet ist, wird der Filtereinsatz 38 nur auf eine weitaus geringere Temperatur gebracht als der Einsatz 26. Das bedeutet, daß der NO2-Oxidationseffekt in deutlich geringerem Ausmaß oder, bevorzugt, überhaupt nicht stattfindet. Es ist deshalb eine gezielte diskontinuierliche Regeneration der Partikelfiltereinheit 36 notwendig. Wenn im Filtereinsatz 38 ein NO2-Oxidationseffekt vorliegen würde, käme es an den Stellen, an denen zuerst Kohlenstoff oxidiert werden würde, zu einer übermäßigen weiteren Kohlenstoffoxidation, zu Strömungsschwankungen und schließlich zu „hot spots", die schädigend für den Filtereinsatz werden können.Because the particle filter unit 36 in the underbody section 18 is arranged, the filter element 38 only brought to a much lower temperature than the insert 26 , This means that the NO 2 -oxidation effect takes place to a much lesser extent or, preferably, not at all. It is therefore a purposeful discontinuous regeneration of the particulate filter unit 36 necessary. When in the filter cartridge 38 There would be an NO 2 oxidation effect, where carbon would first be oxidized, excessive carbon oxidation, flow fluctuations, and eventually "hot spots" that could be detrimental to the filter cartridge.

Sobald deshalb der Filtereinsatz 38 seine Aufnahmekapazität erschöpft hat, wird über die Regenerationseinrichtung 43 und ein Kraftstoffeinleitungssystem 54 verdampfter Kraftstoff in die Abgasrohrleitung 34 eingeleitet. Der verdampfte Kraftstoff enthält HC und CO, was im Oxidationskatalysator 40 zu einer kataly tischen Oxidation des Kraftstoffs führt und die Abgastemperatur deutlich erhöht, was wiederum zur Verbrennung der Partikel im Filtereinsatz 38 führt.As soon as therefore the filter cartridge 38 has exhausted its capacity is via the regeneration device 43 and a fuel introduction system 54 vaporized fuel into the exhaust pipe 34 initiated. The vaporized fuel contains HC and CO, which is in the oxidation catalyst 40 leads to a catalytic catalytic oxidation of the fuel and the exhaust gas temperature significantly increased, which in turn leads to the combustion of the particles in the filter cartridge 38 leads.

Bei einer Ausführungsform nach 2 ist eine Abgasrückführung vorgesehen. Der Partikelaufnahmespeicher 24 sitzt stromaufwärts oder stromabwärts des Turboladers 32. Auch hier ist die separate, vom Partikelaufnahmespeicher 24 räumlich getrennte Partikelfiltereinheit 36 im Unterbodenabschnitt vorgesehen. Der Partikelfiltereinheit 36 wiederum ist ein Schalldämpfer 60 nachgeschaltet. Stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers 24 lenkt eine Abgasrückführleitung 62 Abgas, das bereits eine geringere Menge an Partikeln aufgrund des Partikelaufnahmespeichers 24 hat, zu einem Kühler-Bypassventil 64. Von dort aus kann Abgas entweder über einen Kühler 66 oder direkt zu einem sogenannten EGR-Ventil 68 strömen. Das Abgas gelangt dann über die Abgasrückführleitung 62 in eine Luftzuführleitung 72 zwischen dem Lufteinlaß 74 und einem Luft-Massenstromsensor 76, dem ein Luft-Temperatursensor 78 nachgeschaltet ist.In one embodiment according to 2 an exhaust gas recirculation is provided. The particle receiving storage 24 is located upstream or downstream of the turbocharger 32 , Again, the separate, from the particle receiving memory 24 spatially separated particle filter unit 36 provided in the underbody section. The particle filter unit 36 turn is a muffler 60 downstream. Downstream of the particulate matter storage 24 directs an exhaust gas recirculation line 62 Exhaust, which already has a smaller amount of particles due to the particulate matter storage 24 has, to a radiator bypass valve 64 , From there, exhaust can either through a radiator 66 or directly to a so-called EGR valve 68 stream. The exhaust gas then passes through the exhaust gas recirculation line 62 in an air supply line 72 between the air intake 74 and an air mass flow sensor 76 which is an air temperature sensor 78 is downstream.

Durch den Partikelaufnahmespeicher 24 gelingt es, Abgas mit deutlich weniger Partikeln als bisher dem Motor 10 wieder zurückzuführen. Damit verringert sich die Gefahr, daß die Partikel in Systemen der Luftzuführleitung 72 wie dem Luft-Massenstromsensor 76 oder dem Luft-Temperatursensor 78 zu Schäden führen. Auch die Ventile 64, 68 und die Leistungsfähigkeit des Kühlers 66 werden aufgrund der geringeren Partikel- oder Rußbeladung im Abgasrückführsystem verringert. Es ergibt sich eine höhere Zuverlässigkeit und eine höhere Lebensdauer der Teile in der Luftzuführleitung 72 und in der Abgasanlage, was insgesamt die Kosten verringert.Through the particle receiving storage 24 Manages to exhaust with significantly fewer particles than before the engine 10 attributed again. This reduces the risk that the particles in systems of the air supply 72 like the air mass flow sensor 76 or the air temperature sensor 78 cause damage. Also the valves 64 . 68 and the performance of the cooler 66 are reduced due to the lower particulate or soot loading in the exhaust gas recirculation system. It results in a higher reliability and a longer life of the parts in the air supply line 72 and in the exhaust system, which reduces overall costs.

Claims (20)

Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Dieselmotor (10), die eine Partikelfiltereinheit (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts der Partikelfiltereinheit (36) ein motornaher Partikelaufnahmespeicher (24) angeordnet ist, der eine Teilmenge der im Abgasstrom enthaltenen Partikel bindet und durch den eine andere Teilmenge der im Abgasstrom enthaltenen Partikel zur Partikelfiltereinheit (36) strömt, wobei der Partikelaufnahmespeicher (24) so nahe am Motor (10) angeordnet ist, daß er aufgrund des NO2-Oxidationseffekts im Betrieb wenigstens teilweise regeneriert wird.Exhaust system of a motor vehicle with diesel engine ( 10 ) containing a particulate filter unit ( 36 ), characterized in that upstream of the particulate filter unit ( 36 ) a close-coupled particulate receiving memory ( 24 ) is arranged, which binds a subset of the particles contained in the exhaust stream and by the other subset of the particles contained in the exhaust stream to the particle filter unit ( 36 ) flows, wherein the particle receiving memory ( 24 ) so close to the engine ( 10 ) is arranged to be at least partially regenerated during operation due to the NO 2 oxidation effect. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) so ausgebildet ist, daß er unabhängig von seinem Füllgrad eine Teilmenge der im Abgasstrom enthaltenen Partikel zur Partikelfiltereinheit (36) gelangen läßt.Exhaust system according to claim 1, characterized in that the particulate receiving reservoir ( 24 ) is designed so that it is independent of filling level, a subset of the particles contained in the exhaust gas flow to the particle filter unit ( 36 ). Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) eine geringere Partikelmenge bindet als die Partikelfiltereinheit (36).Exhaust system according to claim 1 or 2, characterized in that the particulate receiving memory ( 24 ) binds a smaller amount of particles than the particle filter unit ( 36 ). Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) über eine Abgasrohrleitung (34) mit der Partikelfiltereinheit (36) strömungsmäßig verbunden ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particulate receiving reservoir ( 24 ) via an exhaust pipe ( 34 ) with the particle filter unit ( 36 ) is fluidly connected. Abgasanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Partikelaufnahmespeicher (24) und der Partikelfiltereinheit (36) eine Schwingungsentkoppelungseinrichtung (20) an einer zwischen Partikelaufnahmespeicher (24) und Partikelfiltereinheit (36) angeordneten Abgasrohrleitung (34) vorgesehen ist.Exhaust system according to claim 4, characterized in that between the particulate receiving memory ( 24 ) and the particulate filter unit ( 36 ) a vibration decoupling device ( 20 ) at a between particle receiving memory ( 24 ) and particle filter unit ( 36 ) arranged exhaust pipe ( 34 ) is provided. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) im Krümmerabschnitt (16) der Abgasanlage oder unmittelbar an diesen anschließend angeordnet ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particulate receiving reservoir ( 24 ) in the manifold section ( 16 ) of the exhaust system or directly to these is subsequently arranged. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelfiltereinheit (36) im Unterbodenabschnitt (18) der Abgasanlage angeordnet ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particle filter unit ( 36 ) in the underbody section ( 18 ) of the exhaust system is arranged. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasanlage ein Turbolader (32) vorgesehen und der Partikelaufnahmespeicher (24) unmittelbar vor oder nach dem Turbolader (32) angeordnet ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that in the exhaust system a turbocharger ( 32 ) and the particulate receiving memory ( 24 ) immediately before or after the turbocharger ( 32 ) is arranged. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelfiltereinheit (36) einen Cordierit aufweisenden Filtereinsatz (38) aufweist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particle filter unit ( 36 ) a cordierite-containing filter cartridge ( 38 ) having. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers (24) eine der Partikelfiltereinheit (36) zugeordnete Regenerationseinrichtung (43) vorgesehen ist, die die Partikelfiltereinheit (36) diskontinuierlich regeneriert.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the particulate receiving memory ( 24 ) one of the particle filter unit ( 36 ) associated regeneration device ( 43 ) is provided, which the particle filter unit ( 36 ) is regenerated discontinuously. Abgasanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationseinrichtung (43) ein Fluid-, insbesondere Kraftstoffeinleitungssystem (54) hat.Exhaust system according to claim 10, characterized in that the regeneration device ( 43 ) a fluid, in particular fuel introduction system ( 54 ) Has. Abgasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationseinrichtung (43) einen Fluidverdampfer (44) umfaßt, um Dampf in das Abgas einzuleiten.Exhaust system according to claim 11, characterized in that the regeneration device ( 43 ) a fluid evaporator ( 44 ) to introduce steam into the exhaust gas. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfiltereinheit (36) ein Oxidationskatalysator (40) zur Erhöhung der Temperatur in der Partikelfiltereinheit (36) zugeordnet ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particle filter unit ( 36 ) an oxidation catalyst ( 40 ) to increase the temperature in the particulate filter unit ( 36 ) assigned. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Partikelaufnahmespeicher (24) ein Oxidationskatalysator (30) zur Erhöhung der Temperatur des Abgases im Partikelaufnahmespeicher (24) zugeordnet ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particulate receiving memory ( 24 ) an oxidation catalyst ( 30 ) for increasing the temperature of the exhaust gas in the particle receiving storage ( 24 ) assigned. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Abgasrückführung ausgestattet ist, über die Abgas dem Motor (10) zugeführt werden kann, wobei der Partikelaufnahmespeicher (24) so in der Abgasanlage angeordnet ist, daß das rückgeführte Abgas den Partikelaufnahmespeicher (24) passiert.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that it is equipped with an exhaust gas recirculation, via the exhaust gas to the engine ( 10 ) can be supplied, wherein the particulate receiving memory ( 24 ) is arranged in the exhaust system, that the recirculated exhaust gas, the particulate receiving memory ( 24 ) happens. Abgasanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) stromaufwärts eines in einer Abgasrückführleitung (62) sitzenden Kühlers (66) angeordnet ist.Exhaust system according to claim 15, characterized in that the particulate receiving memory ( 24 ) upstream of an exhaust gas recirculation line ( 62 ) sitting radiator ( 66 ) is arranged. Abgasanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) stromaufwärts eines in der Abgasrückführleitung (62) angeordneten, dem Kühler (66) vorgeschalteten Bypassventils (64) sitzt.Exhaust system according to claim 16, characterized in that the particulate receiving memory ( 24 ) upstream of a in the exhaust gas recirculation line ( 62 ), the radiator ( 66 ) upstream bypass valve ( 64 ) sits. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelaufnahmespeicher (24) einen geschäumten Keramik- oder Metalleinsatz zum Speichern der Partikel hat.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particulate receiving reservoir ( 24 ) has a foamed ceramic or metal insert for storing the particles. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein NOx-Speicher (33) stromabwärts des Partikelaufnahmespeichers (24) vorgesehen ist.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that a NO x reservoir ( 33 ) downstream of the particle receiver ( 24 ) is provided. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelfiltereinheit (36) im Betrieb so entfernt von Dieselmotor (10) angeordnet ist, daß in ihr aufgrund zu tiefer Betriebstemperatur kein stetiger NO2-Oxidationseffekt stattfindet.Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the particle filter unit ( 36 ) in operation so removed from diesel engine ( 10 ) is arranged that takes place in her due to low operating temperature no steady NO 2 Oxidationsseffekt.
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DE102004045178A Withdrawn DE102004045178A1 (en) 2004-09-17 2004-09-17 Diesel engine vehicle exhaust system has a pre-filter which removes a fixed proportion of particulates and to enable its continual partial regeneration by nitrogen oxides is heated by mounting close to the engine

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