DE102004052107B4 - Exhaust system and associated operating method - Google Patents

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Abstract

Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (3), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem NOx-Speicherkatalysator (13), der in einem Abgasstrang (2) der Abgasanlage (1) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass im Abgasstrang (2) stromauf des NOx-Speicherkatalysators (13) ein Wärmespeicher (5) angeordnet ist, der so ausgestaltet ist, dass er den Abgasen der Brennkraftmaschine (3) Wärme entzieht, wenn die Abgase eine Abgastemperatur aufweisen, die größer ist als eine vorbestimmte Speichertemperatur des Wärmespeichers (5), und dass er den Abgasen Wärme zuführt, wenn die Abgastemperatur kleiner ist als die Speichertemperatur,
– dass der Wärmespeicher (5) so ausgestaltet ist, dass die Speichertemperatur in einem oberen Grenztemperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators (13) liegt.Exhaust system for an internal combustion engine (3), in particular in a motor vehicle, with a NO x storage catalytic converter (13) which is arranged in an exhaust line (2) of the exhaust system (1),
characterized,
- That in the exhaust line (2) upstream of the NO x storage catalytic converter (13) a heat accumulator (5) is arranged which is designed such that it extracts the exhaust gases of the internal combustion engine (3) heat when the exhaust gases have an exhaust gas temperature, the greater is as a predetermined storage temperature of the heat accumulator (5), and that it supplies heat to the exhaust gases when the exhaust gas temperature is less than the storage temperature,
- That the heat accumulator (5) is designed so that the storage temperature is in an upper limit temperature range of the NO x storage catalytic converter (13).

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung eines Wärmespeichers in einer solchen Abgasanlage.The The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a use of a Heat storage in such an exhaust system.

Um Schadstoffemissionen einer Brennkraftmaschine zu reduzieren, ist es grundsätzlich bekannt, in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine einen Oxidationskatalysator anzuordnen. Damit ein solcher Oxidationskatalysator die erwünschte Oxidationswirkung in den Abgasen erreichen kann, muss er zumindest eine sogenannte „Anspringtemperatur" erreichen, die je nach verwendetem Katalysatormaterial z.B. zwischen 180°C und 280°C liegen kann. Beim Starten der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kaltstart, muss also der Oxidationskatalysator erst auf die Anspringtemperatur aufgeheizt werden, damit er seine abgasreinigende Wirkung entfalten kann.Around To reduce pollutant emissions of an internal combustion engine is it basically known, in an exhaust system of the internal combustion engine, an oxidation catalyst to arrange. Thus, such an oxidation catalyst the desired oxidation effect reach in the exhaust gases, he must achieve at least a so-called "light-off temperature" ever after used catalyst material e.g. between 180 ° C and 280 ° C lie can. When starting the internal combustion engine, especially at a Cold start, so the oxidation catalyst must first on the light-off temperature be heated so that it unfold its exhaust gas cleaning effect can.

Auf der einen Seite fordern immer strengere Umweltschutzbestimmungen die Einhaltung immer kleinerer Grenzwerte für die Schadstoffemissionen, insbesondere auch beim Kaltstart der Brennkraftmaschinen. Auf der anderen Seite besitzen moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, einen relativ hohen Wirkungsgrad, was unter anderem zu einer Absenkung der Abgastemperaturen führt. Darüber hinaus besitzen große Brennkraftmaschine eine entsprechend große Wärmespeicherkapazität. Des weiteren werden häufig Abgasturbolader verwendet, die regelmäßig stromauf des Oxidationskatalysators im Abgasstrang angeordnet sind und ebenfalls eine vergleichsweise große Wärmespeicherkapazität aufweisen. Diese gegenläufigen Entwicklungen erschweren es, die Emissionsgrenzwerte, insbesondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine einzuhalten.On On the one hand, more stringent environmental regulations are calling for more and more compliance with ever smaller limits for pollutant emissions, in particular also when cold starting the internal combustion engines. On the other hand own modern internal combustion engines, especially diesel engines, a relatively high efficiency, which among other things, to a reduction the exhaust gas temperatures leads. About that In addition, have large Internal combustion engine a correspondingly large heat storage capacity. Furthermore become common Exhaust gas turbocharger used regularly upstream of the oxidation catalyst are arranged in the exhaust system and also a comparatively size Have heat storage capacity. These opposing ones Developments make it difficult, the emission limits, in particular to comply with the cold start of the internal combustion engine.

Um den Oxidationskatalysator zur Verkürzung der Kaltstartphase schneller auf seine Anspringtemperatur bringen zu können, ist es grundsätzlich möglich, die Abgase stromauf des Oxidationskatalysators mit Hilfe eines Brenners aufzuheizen. Nachteilig ist hierbei, dass auch ein solcher Brenner eine gewisse Zeit benötigt, um anzuspringen und die gewünschte Abgasaufheizung zu bewirken. Des weiteren beeinträchtigt das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bei Lastwechsel den Betrieb des Brenners. Außerdem führt der Brenner zu vergleichsweise hohen Abgastemperaturen, was am Einlass des Oxidationskatalysators eine hohe Temperaturbelastung und eine vorschnelle Alterung bewirkt. Außerdem benötigt ein derartiger Brenner ebenfalls Brennstoff, was die Gesamtemission, insbesondere an CO2, der Brennkraftmaschine erhöht.In order to bring the oxidation catalyst to shorten the cold start phase faster to its light-off, it is in principle possible to heat the exhaust gases upstream of the oxidation catalyst by means of a burner. The disadvantage here is that even such a burner takes a certain amount of time to start and to effect the desired Abgasaufheizung. Furthermore, the dynamic behavior of the internal combustion engine, especially in a motor vehicle, adversely affects the operation of the burner during load changes. In addition, the burner leads to comparatively high exhaust gas temperatures, which causes a high temperature load and premature aging at the inlet of the oxidation catalyst. In addition, such a burner also requires fuel, which increases the total emission, in particular of CO 2 , the internal combustion engine.

Alternativ ist es grundsätzlich möglich, den Oxidationskatalysator elektrisch zu beheizen. Hierbei ist nachteilig, dass eine dazu geeignete Heizeinrichtung einen vergleichsweise hohen Stromverbrauch besitzt, was bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug eine erhöhte Batteriekapazität erfordert. Darüber hinaus wird auch hier zusätzlich Energie verbraucht, was den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine reduziert.alternative it is basically possible, to heat the oxidation catalyst electrically. This is disadvantageous that a suitable heating device for a comparatively high Power consumption has what, when used in a motor vehicle an increased battery capacity requires. About that In addition, here is additional Energy consumed, which is the overall efficiency of the internal combustion engine reduced.

Aus der DE 197 46 658 A2 ist eine Abgasanlage der eingangs genannten Art bekannt, bei der in einem Abgasstrang ein NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist. Bei der bekannten Abgasanlage ist stromauf des NOx-Speicherkatalysators ein Wärmeübertrager in den Abgasstrang eingebunden. Mit Hilfe dieses Wärmeübertragers ist es möglich, stromauf des NOx-Speicherkatalysators dem Abgas Wärme zu entziehen, also das Abgas zu kühlen, um dadurch den NOx-Speicherkatalysator vor einer Überhitzung zu schützen.From the DE 197 46 658 A2 an exhaust system of the aforementioned type is known, in which an NO x storage catalytic converter is arranged in an exhaust line. In the known exhaust gas system, a heat exchanger is integrated into the exhaust gas line upstream of the NO x storage catalytic converter. With the aid of this heat exchanger, it is possible to extract heat from the exhaust gas upstream of the NO x storage catalytic converter, ie to cool the exhaust gas, thereby protecting the NO x storage catalytic converter against overheating.

Aus der DE 39 18 596 A1 ist eine andere Abgasanlage bekannt, bei der stromauf eines Katalysators ein Wärmespeicher im Abgasstrang angeordnet ist. Durch Wärmeabgabe des Wärmespeichers an das Abgas kann die Katalysatorwirkung initiiert oder aufrecht erhalten werden. Mit Hilfe des Wärmespeichers kann somit bedarfsabhängig Wärme an das Abgas abgegeben werden, um dadurch die Abgastemperatur anzuheben.From the DE 39 18 596 A1 is another exhaust system is known in which upstream of a catalyst, a heat accumulator is arranged in the exhaust system. By dissipating heat from the heat accumulator to the exhaust gas, the catalyst effect can be initiated or maintained. With the help of the heat accumulator heat can thus be released depending on demand to the exhaust gas, thereby increasing the exhaust gas temperature.

Die DE 100 48 518 A1 offenbart einen Katalysator mit integriertem Wärmespeicher, der so ausgestaltet ist, dass mit ihm eine reversible chemische Reaktion durchführbar ist. Zum Aufheizen des Katalysators wird einem Speichermaterial Wasser zugeführt, wobei dann eine Kalklösch-Reaktion abläuft, die stark exotherm ist und den Katalysator aufheizt. Bei einer Betriebstemperatur des Katalysators von mindestens 447°C kehrt sich die genannte Reaktion um und das Wasser wird wieder abgeschieden.The DE 100 48 518 A1 discloses a catalyst with integrated heat storage, which is designed so that with him a reversible chemical reaction is feasible. Water is added to a storage material for heating the catalyst, in which case a descaling reaction takes place, which is highly exothermic and heats the catalyst. At an operating temperature of the catalyst of at least 447 ° C, the said reaction is reversed and the water is separated again.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einer Brennkraftmaschine die Gefahr von Schadstoffemissionen, insbesondere beim Kaltstart, sowie von Beschädigungen zu reduzieren.The present invention employs with the problem in an internal combustion engine the risk of Pollutant emissions, especially during cold start, as well as damage to reduce.

Dieses Problem wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is caused by the objects of independent claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Abgasstrang stromauf eines NOx-Speicherkatalysators einen Wärmespeicher anzuordnen, der so ausgestaltet ist, dass er eine Temperaturglättung der dem NOx-Speicherkatalysator zugeführten Abgase bewirkt. Auf diese Weise kann der NOx-Speicherkatalysator vor einer Überhitzung geschützt werden. Ebenso ist es möglich, den NOx-Speicherkatalysator auf ein gewünschtes Temperaturniveau aufzuheizen. Erreicht wird dies durch eine Ausgestaltung des Wärmespeichers, derart, dass er den Abgasen der Brennkraftmaschine Wärme entzieht, wenn die Abgase eine Abgastemperatur aufweisen, die größer ist als eine vorbestimmte Speichertemperatur des Wärmespeichers, und dass er den Abgasen Wärme zuführt, wenn die Abgastemperatur kleiner ist als die genannte Speichertemperatur. In besonderer Weise eignet sich hierfür wieder ein als Latentwärmespeicher ausgestalteter Wärmespeicher, der mit einem Speichermaterial arbeitet, das bei der vorbestimmten Speichertemperatur seine Phasenwechseltemperatur besitzt.The invention is based on the general idea to arrange a heat storage in the exhaust line upstream of a NO x storage catalytic converter, which is designed such that it causes a temperature smoothing of the NO x storage catalytic converter supplied exhaust gases. In this way, the NO x storage catalyst can be protected from overheating. It is also possible to heat the NO x storage catalyst to a desired temperature level. This is achieved by an embodiment of the heat accumulator, such that it extracts heat from the exhaust gases of the internal combustion engine, if the exhaust gases have an exhaust gas temperature which is greater than a predetermined storage temperature of the heat accumulator, and that it supplies heat to the exhaust gases, if the exhaust gas temperature is lower as the said storage temperature. In a special way, this is again a designed as a latent heat storage heat storage, which operates with a storage material that has its phase change temperature at the predetermined storage temperature.

Besondere Bedeutung erlangt die erfindungsgemäße Abgasanlage bei einer Ausführungsform, bei welcher stromauf des Wärmespeichers ein Partikelfilter im Abgasstrang angeordnet ist. Bei der Regeneration eines derartigen Partikelfilters kommt es zu einer starken Temperaturanhebung im Abgas. Der dem Partikelfilter nachgeordnete Wärmespeicher kann nun den Abgasen soviel Wärme entziehen und zwischenspeichern, dass dadurch eine Beschädigung durch Überhitzung des nachfolgenden NOx-Speicherkatalysators vermieden werden kann. Nach der Regeneration des Partikelfilters kann der Wärmespeicher bei entsprechend reduzierten Abgastemperaturen und entsprechend abgestimmter Speichertemperatur wieder nach und nach entladen werden, um neue Speicherkapazität für eine weitere Partikelfilterregeneration zu schaffen.Particular importance is given to the exhaust system according to the invention in an embodiment in which upstream of the heat accumulator, a particulate filter is arranged in the exhaust line. In the regeneration of such a particulate filter, there is a strong increase in temperature in the exhaust gas. The heat accumulator arranged downstream of the particle filter can now remove and buffer so much heat from the exhaust gases that damage due to overheating of the following NO x storage catalytic converter can thereby be avoided. After regeneration of the particulate filter, the heat accumulator can be gradually discharged again at correspondingly reduced exhaust gas temperatures and correspondingly matched storage temperature in order to create new storage capacity for a further particulate filter regeneration.

Bevorzugt ist der Wärmespeicher als Latentwärmespeicher ausgestaltet, der mit einem Speichermaterial arbeitet, das bei einer vorbestimmten Speichertemperatur beim Aufladen des Wärmespeichers schmilzt und bei der Wärmeabgabe, also beim Entladen des Wärmespeichers erstarrt. Die Speichertemperatur entspricht dabei einer Phasenwechseltemperatur des Speichermaterials. Auf diese Weise wird die Wärme auf dem Temperaturniveau der Speichertemperatur gespeichert, was es ermög licht, die Wärme auch auf diesem hohen Temperaturniveau abzurufen.Prefers is the heat storage as latent heat storage configured, which works with a storage material that at a predetermined storage temperature when charging the heat storage melts and during the heat release, so when unloading the heat storage stiffens. The storage temperature corresponds to a phase change temperature of the storage material. In this way, the heat is on the temperature level of the storage tank stored what it is allows light, the Heat too to retrieve at this high temperature level.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or functionally same or similar Refer to components.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 bis 8 jeweils eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Abgasanlage nach der Erfindung bei unterschiedlichen Ausführungsformen, 1 to 8th each a circuit diagram-like schematic diagram of an exhaust system according to the invention in different embodiments,

9 und 10 jeweils einen Querschnitt durch einen Wärmespeicher, bei unterschiedlichen Ausführungsformen. 9 and 10 in each case a cross section through a heat accumulator, in different embodiments.

Entsprechend den 1 bis 6 umfasst eine erfindungsgemäße Abgasanlage 1 einen Abgasstrang 2, der im Betrieb einer Brennkraftmaschine 3 Abgase der Brennkraftmaschine 3 abführt. Die Brennkraftmaschine 3 ist dabei vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Bei der Brennkraftmaschine 3 kann es sich um einen Ottomotor handeln, vorzugsweise kommt die vorliegende Erfindung jedoch bei einem Dieselmotor zur Anwendung.According to the 1 to 6 includes an exhaust system according to the invention 1 an exhaust system 2 in the operation of an internal combustion engine 3 Exhaust gases of the internal combustion engine 3 dissipates. The internal combustion engine 3 is preferably arranged in a motor vehicle. In the internal combustion engine 3 it may be a gasoline engine, but preferably the present invention is applied to a diesel engine.

Im Abgasstrang 2 ist ein Oxidationskatalysator 4 angeordnet, der in einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 3 dazu dient, den Schadstoffgehalt der Abgase, z.B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe, durch entsprechende Oxidationsreaktionen zu verringern. Erfindungsgemäß ist nun die Abgasanlage 1 mit einem Wärmespeicher 5 ausgestattet, der so in die Abgasanlage 1 eingebunden ist, dass er mittels Abwärme aufgeladen werden kann und dass mittels darin gespeicherter Wärme der Oxidationskatalysator 4 bei Bedarf erwärmt werden kann.In the exhaust system 2 is an oxidation catalyst 4 arranged in a normal operation of the internal combustion engine 3 serves to reduce the pollutant content of the exhaust gases, such as unburned hydrocarbons, by appropriate oxidation reactions. According to the invention is now the exhaust system 1 with a heat storage 5 equipped, so in the exhaust system 1 is involved, that it can be charged by means of waste heat and that stored therein by means of heat, the oxidation catalyst 4 can be heated if necessary.

Zweckmäßig handelt es sich beim Wärmespeicher 5 um einen Latentwärmespeicher. Der Latentwärmespeicher kann beispielsweise mit einem Speichermaterial arbeiten, das bei einer vorbestimmten Speichertemperatur beim Aufladen des Wärmespeichers 5 schmilzt und beim Entladen des Wärmespeichers 5, also bei der Wärmeabgabe erstarrt. Die Speichertemperatur des Wärmespeichers 5 entspricht dabei einer Phasenwechseltemperatur des jeweils verwendeten Speichermaterials. Durch eine geeignete Auswahl dieses Speichermaterials kann eine gewünschte Speichertemperatur gezielt vorgegeben werden. Beispielsweise kann die Speichertemperatur zweckmäßig so gewählt werden, dass sie oberhalb einer Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 4 liegt, ab welcher der Oxidationskatalysator 4 die gewünschten Oxidationsreaktionen ordnungsgemäß durchführen kann.Appropriately, it is the heat storage 5 to a latent heat storage. The latent heat storage, for example, work with a storage material at a predetermined storage temperature when charging the heat storage 5 melts and when unloading the heat storage 5 , so solidified in the heat release. The storage temperature of the heat accumulator 5 corresponds to a phase change temperature of the storage material used in each case. By a suitable selection of this storage material, a desired storage temperature can be specified. For example, the memory temperature suitably be chosen so that they are above a light-off temperature of the oxidation catalyst 4 is, starting from which the oxidation catalyst 4 can properly perform the desired oxidation reactions.

Ein Speichermaterial, das sich zur Verwendung in einem derartigen Hochtemperatur-Latentwärmespeicher 5 eignet, kann beispielsweise ein Salz sein, das bei oder oberhalb der Anspringtemperatur seine Phasenwechseltemperatur besitzt. Beispielsweise eignen sich hierzu KNO3, NaNO3 und andere Salze. Die Schmelztemperatur von NaNO3 liegt bei 308°C, während die von KNO3 bei 336°C liegt. Mit anderen Speichermaterialien, insbesondere Salzen, können auch Phasenwechseltemperaturen in Bereichen zwischen 200°C und 280°C abgedeckt werden. Die genannten Temperaturen bzw. Temperaturbereiche sind für die Anwendung des Wärmespeichers 5 bei einem Dieselmotor besonders günstig, da sie zum einen deutlich über der Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 4 liegen und sich zum anderen in einem Temperaturbereich bewegen, der auch im Teillastbetrieb von Dieselmotoren erreicht werden kann. Bei einer Auslegung des Wärmespeichers 5 mit einer zu hohen Speichertemperatur besteht zumindest bei modernen Dieselmotoren die Gefahr, dass im Teillastbetrieb die Speichertemperatur nicht erreicht wird, das heißt, der Wärmespeicher 5 kann dann nicht aufgeladen werden.A memory material suitable for use in such high temperature latent heat storage 5 may be, for example, a salt which has its phase change temperature at or above the light-off temperature. For example, KNO 3 , NaNO 3 and other salts are suitable for this purpose. The melting temperature of NaNO 3 is 308 ° C, while that of KNO 3 is 336 ° C. With other storage materials, in particular salts, phase change temperatures in ranges between 200 ° C and 280 ° C can be covered. The temperatures or temperature ranges mentioned are for the application of the heat accumulator 5 in a diesel engine particularly favorable, since they are on the one hand significantly above the light-off temperature of the oxidation catalyst 4 lie and move to the other in a temperature range that can be achieved even in part-load operation of diesel engines. In a design of the heat storage 5 with too high a storage tank temperature there is a risk, at least in modern diesel engines, that in partial load operation the storage tank temperature will not be reached, that is, the heat accumulator 5 can not be charged then.

Ein wesentlicher Vorteil eines Latentwärmespeichers gegenüber einem herkömmlichen sensiblen Wärmespeicher wird in Verbindung mit dem Phasenwechsel des Speichermaterials darin gesehen, dass die gespeicherte Wärme bei einem vergleichsweise konstanten Temperaturniveau gespeichert und freigesetzt werden kann. Selbstverständlich speichert der Latentwärmespeicher unterhalb der Phasenwechseltemperatur im vollständig festen Speichermaterial die Wärme sensibel, also temperaturabhängig, und oberhalb der Phasenwechseltemperatur im vollständig flüssigen Speichermaterial ebenfalls sensibel.One significant advantage of a latent heat storage over a usual sensitive heat storage becomes in connection with the phase change of the storage material therein seen that the stored heat stored at a comparatively constant temperature level and can be released. Of course, stores the latent heat storage below the phase change temperature in the completely solid memory material the heat sensitive, ie temperature-dependent, and above the phase change temperature in the completely liquid storage material also sensitive.

Der Wärmespeicher 5 ist mit dem Abgasstrang 2 wärmeübertragend gekoppelt, derart, dass er während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine 3, also außerhalb eines Kaltstartbetriebs, insbesondere bei Teillast und Volllast, mittels Abwärme aufladbar ist, und dass zum anderen während eines Vorwärmbetriebs der Brennkraftmaschine 3 mittels gespeicherter Wärme, die dabei dem Wärmespeicher 5 entzogen wird, der Oxidationskatalysator 4 erwärmt werden kann. Bevorzugt wird hier als Abwärme die in den Abgasen der Brennkraftmaschine 3 enthaltene Wärmeenergie verwendet. Dementsprechend erfolgt die wärmeübertragende Kopplung des Wärmespeichers 5 mit dem Abgasstrang 2 zweckmäßig so, dass zum einen die Abgase der Brennkraftmaschine 3 den Wärmespeicher 5 aufladen können und dass zum anderen die gespeicherte Wärme vom Wärmespeicher 5 an die Abgase der Brennkraftmaschine 3 rückgeführt werden kann und zwar stromauf des Oxidationskatalysators 4.The heat storage 5 is with the exhaust system 2 heat coupled, such that during normal operation of the internal combustion engine 3 So outside of a cold start operation, in particular at partial load and full load, by means of waste heat can be charged, and that on the other during a Vorwärmbetriebs the internal combustion engine 3 by means of stored heat, the heat storage 5 is withdrawn, the oxidation catalyst 4 can be heated. Preference is given here as waste heat in the exhaust gases of the internal combustion engine 3 contained heat energy used. Accordingly, the heat transfer coupling of the heat accumulator takes place 5 with the exhaust system 2 appropriate so that, on the one hand, the exhaust gases of the internal combustion engine 3 the heat storage 5 can charge and that on the other hand, the stored heat from the heat storage 5 to the exhaust gases of the internal combustion engine 3 can be recycled, namely upstream of the oxidation catalyst 4 ,

Bei den Ausführungsformen der 1 bis 5 weist der Abgasstrang 2 eine Abzweigung 6 auf, die bei den Varianten der 1 und 2 direkt zum Oxidationskatalysator 4 führt, z.B. an dessen Einlauftrichter (nicht gezeigt) angeschlossen ist, oder die entsprechend den 3 bis 5 stromauf des Oxidationskatalysators 4 in den Abgasstrang 2 rückgeführt ist. Bei den Ausführungsformen der 1 und 2 ist im Abgasstrang 2 ein steuerbares Stellglied 7 angeordnet, und zwar stromab oder wie hier an einer Abzweigstelle 8 der Abzweigung 6 sowie stromauf des Oxidationskatalysators 4 oder stromauf einer Rückführstelle (vgl. Pos. 9 in den 3 bis 5), wenn die Abzweigung 6 stromauf des Oxidationskatalysators 4 in den Abgasstrang 2 rückgeführt ist. Mit Hilfe dieses Stellglieds 7 kann der Abgasstrang 2 geöffnet und gesperrt werden; zweckmäßig lassen sich auch beliebige Zwischenstellungen einstellen. Bei geöffnetem Stellglied 7 strömen die Abgase nahezu ausschließlich nicht durch den Wärmetauscher 5, da dieser einen gegenüber dem parallelen Abschnitt des Abgasstrangs 2 erhöhten Strömungswiderstand aufweist. Durch zunehmendes Schließen des Abgasstrangs 2 durch eine entspre chende Betätigung des Stellglieds 7 können die Abgase zunehmend durch den Wärmespeicher 5 geleitet werden.In the embodiments of the 1 to 5 indicates the exhaust system 2 a turnoff 6 on, which in the variants of 1 and 2 directly to the oxidation catalyst 4 leads, for example, at the inlet funnel (not shown) is connected, or according to the 3 to 5 upstream of the oxidation catalyst 4 in the exhaust system 2 is returned. In the embodiments of the 1 and 2 is in the exhaust system 2 a controllable actuator 7 arranged, downstream or as here at a branch point 8th the turnoff 6 and upstream of the oxidation catalyst 4 or upstream of a recycling point (see Pos. 9 in the 3 to 5 ) when the turnoff 6 upstream of the oxidation catalyst 4 in the exhaust system 2 is returned. With the help of this actuator 7 can the exhaust system 2 be opened and locked; It is also expedient to set any intermediate positions. With open actuator 7 the exhaust gases almost do not flow through the heat exchanger 5 because of this one opposite the parallel section of the exhaust system 2 has increased flow resistance. By increasing closing of the exhaust line 2 by a corre sponding operation of the actuator 7 The exhaust gases can increasingly through the heat storage 5 be directed.

Die Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 dadurch, dass das Stellglied 7 eindeutig stromab der Abzweigstelle 8 im Abgasstrang 2 angeordnet ist.The embodiment according to 2 differs from the one according to 1 in that the actuator 7 clearly downstream of the branch point 8th in the exhaust system 2 is arranged.

Bei den Ausführungsformen der 3 bis 5 ist im Abgasstrang 2 stromauf des Oxidationskatalysators 4 eine Turbine 10 eines Abgasturboladers 11 angeordnet. Die Abzweigung 6 ist dann so angeordnet, dass sie die Turbine 10 umgeht. Da sich im Betrieb der Brennkraftmaschine 3 stromauf der Turbine 10 ein Staudruck einstellt, kann bei diesen Ausführungsformen das Stellglied 7 in der Abzweigung 6 angeordnet werden und zwar gemäß 3 stromab des Wärmespeichers 5 oder gemäß 4 stromauf des Wärmespeichers 5. Durch Öffnen und Sperren der Abzweigung 6 kann dann die Durchflussmenge der Abgase durch den Wärmespeicher 5 eingestellt bzw. geregelt werden. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, zusätzlich in dem von der Abzweigung 6 umgangenen Abschnitt des Abgasstrangs 2 ein weiteres steuerbares Stellglied 7', angedeutet durch Punktlinien, anzuordnen, um die Durchströmung des Abgasturboladers 11 zusätzlich zu drosseln bzw. zu sperren. Auf diese Weise kann zum einen vermieden werden, dass sich die Abgase beim Kaltstart bei der Durchströmung des kalten Turboladers 11 weiter abkühlen. Zum anderen kommt es zu keiner oder nur zu einer reduzierten Durchmischung der durch den Wärmespeicher 5 aufgewärmten Abgase mit den durch die Turbine 10 hindurchströmenden kälteren Abgasen. Somit steht ein erhöhtes Temperaturniveau zum Aufwärmen des Oxidationskatalysators 4 zur Verfügung, was gleichzeitig die Aufwärmung des Oxidationskatalysators 4 beschleunigt. Sobald dann der Oxidationskatalysator 4 seine Anspringtemperatur erreicht hat, kann durch entsprechendes Öffnen dieses zusätzlichen Stellglieds 7' die Durchströmung des Turboladers 11 entsprechend erhöht werden, solange bis der Gesamtstrom durch den Turbolader 11 hindurchgeleitet werden kann.In the embodiments of the 3 to 5 is in the exhaust system 2 upstream of the oxidation catalyst 4 a turbine 10 an exhaust gas turbocharger 11 arranged. The turnoff 6 is then arranged so that it is the turbine 10 bypasses. Since during operation of the internal combustion engine 3 upstream of the turbine 10 adjusts a back pressure, in these embodiments, the actuator 7 in the turnoff 6 be arranged according to 3 downstream of the heat accumulator 5 or according to 4 upstream of the heat accumulator 5 , By opening and locking the diversion 6 Then the flow rate of the exhaust gases through the heat storage 5 be set or regulated. In addition, it may be appropriate, in addition to that of the branch 6 bypassed section of the exhaust line 2 another controllable actuator 7 ' , indicated by dotted lines, to arrange the flow through the exhaust gas turbocharger 11 in addition to throttle or block. In this way it can be avoided on the one hand that the exhaust gases during cold start when flowing through the cold turbocharger 11 continue to cool. On the other hand, there is no or only a reduced mixing of the through the heat storage 5 warmed up exhaust gases with those through the turbine 10 passing colder exhaust gases. Thus, there is an elevated temperature level for warming up the oxidation catalyst 4 available, which at the same time the warming of the oxidation catalyst 4 accelerated. As soon as the oxidation catalyst 4 has reached its light-off temperature, by appropriately opening this additional actuator 7 ' the flow through the turbocharger 11 be increased accordingly, until the total flow through the turbocharger 11 can be passed through.

5 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung für den Wärmespeicher 5, der hier mit einem doppelwandigen Gehäuse 12 ausgestattet ist. Ein derartiges doppelwandiges Gehäuse 12 verbessert die thermische Isolierung des Wärmespeichers 5. Beispielsweise kann das doppelwandige Gehäuse 12 mit einer Luftspalt-Isolierung arbeiten, um den Wärmeübergang vom Wärmespeicher 5 an die Außenseite des Gehäuses 12 zu reduzieren. Um die Isolationswirkung zu verbessern kann das Doppelwandgehäuse 12 außerdem mit einem Isolationsmaterial befüllt sein. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, das Gehäuse 12 mit einer evakuierten Doppelwand zu versehen, die sich durch einen besonders niedrigen Wärmeübergang auszeichnet. Des weiteren ist bei der hier gezeigten Ausführungsform vorgesehen, in der Abzweigung 6 sowohl stromauf als auch stromab des Wärmespeichers 5 ein Stellglied 7 anzuordnen, wobei die Stellglieder 7 hier außerdem in das Gehäuse 12 integriert sind. Auf diese Weise kann bei beladenem Wärmespeicher 5 das Gehäuse 12 eingangsseitig und ausgangsseitig hermetisch verschlossen werden, um auch auf diese Weise Wärmever luste zu reduzieren. Es ist klar, dass diese Ausgestaltung des Wärmespeichers 5 auch bei allen anderen gezeigten Ausführungsformen grundsätzlich realisierbar ist. 5 shows an advantageous embodiment of the heat storage 5 who is here with a double-walled case 12 Is provided. Such a double-walled housing 12 improves the thermal insulation of the heat accumulator 5 , For example, the double-walled housing 12 work with an air gap insulation to the heat transfer from the heat storage 5 to the outside of the case 12 to reduce. To improve the insulation effect, the double wall housing 12 also be filled with an insulating material. Additionally or alternatively, it is possible the housing 12 provided with an evacuated double wall, which is characterized by a particularly low heat transfer. Furthermore, it is provided in the embodiment shown here, in the branch 6 both upstream and downstream of the heat accumulator 5 an actuator 7 to arrange, with the actuators 7 here also in the case 12 are integrated. In this way, when loaded heat storage 5 the housing 12 hermetically sealed on the input side and output side, in order to reduce Wärmever losses in this way. It is clear that this embodiment of the heat storage 5 is basically feasible in all other embodiments shown.

Bei der in 6 vorgesehenen Ausführungsform ist der Wärmespeicher 5 nicht in einer Abzweigung 6 sondern direkt im Abgasstrang 2 angeordnet, und zwar stromauf des Oxidationskatalysators 4. Bei dieser Anordnung wird der Wärmespeicher 5 beim Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 3 aufgeladen und speichert die Wärme nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 3. Beim späteren Starten der Brennkraftmaschine 3 werden die Abgase der Brennkraftmaschine 3 bei der Durchströmung des Wärmespeichers 5 erwärmt, so dass der nachfolgend angeordnete Oxidationskatalysator 4 rasch seine Anspringtemperatur erreicht.At the in 6 provided embodiment is the heat storage 5 not in a turnoff 6 but directly in the exhaust system 2 arranged, upstream of the oxidation catalyst 4 , In this arrangement, the heat storage 5 during normal operation of the internal combustion engine 3 charged and stores the heat after stopping the engine 3 , When later starting the internal combustion engine 3 become the exhaust gases of the internal combustion engine 3 at the flow through the heat accumulator 5 heated so that the subsequently arranged oxidation catalyst 4 quickly reaches its light-off temperature.

Die hier gezeigte Anordnung des Wärmespeichers 5 im Abgasstrang 2 hat außerdem den Vorteil, dass während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine 3 auftretende Schwankungen der Abgastemperatur effektiv gedämpft bzw. geglättet werden können. Zum einen können dadurch hohe Temperaturspitzen im Abgas, z.B. bei Beschleunigungsphasen (Volllast), gedämpft werden, was die Temperaturbelastung des Oxidationskatalysators 4 reduziert. Zum anderen kann dadurch gleichzeitig verhindert werden, dass die Temperatur des Oxidationskatalysators 4 bei Leerlaufphasen oder im Schubbetrieb (Schwachlast oder Nulllast) unter die Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 4 absinkt. Die Glättung von Temperaturspitzen im Abgas kann die Alterung des Oxidationskatalysators 4 ver zögern, wodurch dieser eine höhere Standzeit erreicht. Außerdem kann das Katalysatorvolumen reduziert werden, da durch reduzierte Alterung eine sogenannte „Auslegungsreserve" kleiner dimensioniert werden kann.The arrangement of the heat accumulator shown here 5 in the exhaust system 2 also has the advantage that during normal operation of the internal combustion engine 3 occurring fluctuations in the exhaust gas temperature can be effectively damped or smoothed. On the one hand, this can dampen high temperature peaks in the exhaust gas, for example during acceleration phases (full load), which is the temperature load of the oxidation catalytic converter 4 reduced. On the other hand, this can simultaneously be prevented that the temperature of the oxidation catalyst 4 during idle periods or in overrun mode (low load or no load) below the light-off temperature of the oxidation catalytic converter 4 decreases. The smoothing of temperature peaks in the exhaust gas can alter the aging of the oxidation catalyst 4 hesitate, whereby this reaches a longer service life. In addition, the catalyst volume can be reduced because reduced aging allows a so-called "design reserve" to be smaller.

Bei längeren Leerlaufphasen oder Schubphasen kann sich die Abgastemperatur, insbesondere bei einem modernen Dieselmotor, unter die Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 4 absenken, so dass dieser ohne gegenwirkende Maßnahmen ebenfalls unter seiner Anspringtemperatur abkühlen würde. Bei einem nachfolgenden Normalbetrieb könnte der Oxidationskatalysator 4 seine Abgasreinigungswirkung nicht entfalten. Dies wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 5 verhindert, indem bei niedrigen Abgastemperaturen dem Abgas Wärme zugeführt wird, um den Oxidationskatalysator 4 auf einem hinreichend hohen Temperaturniveau, also oberhalb seiner Anspringtemperatur zu halten. Dies lässt sich selbstverständlich auch bei den Ausführungsformen der 1 bis 5 realisieren, indem das jeweilige Stellglied 7 entsprechend angesteuert wird.For longer idle periods or coasting phases, the exhaust gas temperature, in particular in a modern diesel engine, below the light-off temperature of the oxidation catalyst 4 lower, so that it would also cool below its light-off temperature without counteractive measures. In a subsequent normal operation of the oxidation catalyst could 4 do not deploy its emission control effect. This is done with the aid of the heat exchanger according to the invention 5 prevented by the heat is supplied to the exhaust gas at low exhaust gas temperatures to the oxidation catalyst 4 to keep it at a sufficiently high temperature level, ie above its light-off temperature. This can of course also in the embodiments of 1 to 5 Realize by the respective actuator 7 is controlled accordingly.

7 zeigt eine weitere vorteilhafte Abgasanlage 1 nach der Erfindung. Im Abgasstrang 2 ist ein NOx-Speicherkatalysator 13 angeordnet sowie stromauf davon ein Wärmespeicher 5. Dieser Wärmespeicher 5 kann grundsätzlich identisch zu einem der Wärmespeicher 5 aus den 1 bis 6 aufgebaut sein. Der dem NOx-Speicherkatalysator 13 vorgeschaltete Wärmespeicher 5 führt zu einer Glättung der Abgastemperaturen stromauf des NOx-Speicherkatalysators 13. Dem entsprechend kann auch für den temperaturempfindlichen NOx-Speicherkatalysator 13 die thermische Belastung reduziert werden. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn stromauf des Wärmespeichers 5 im Abgasstrang ein Partikelfilter 14 angeordnet ist. Ein derartiges Partikelfilter 14, insbesondere ein Rußfilter, wird in zeitlichen Abständen regeneriert, was mit einer relativ hohen Wärmeabgabe und Temperaturerhöhung im Abgas einhergeht. Derartigen Temperaturen ist ein NOx-Speicherkatalysator 13 regelmäßig nicht gewachsen, so dass bisher die Anordnung des NOx-Speicherkatalysators 13 stromab des Partikelfilters 14 vermieden wird. Durch den erfindungsgemäß vorgeschalteten Wärmespeicher 5 können die bei der Partikelfilterregeneration entstehenden heißen Abgase hinreichend abgekühlt werden, um eine Überhitzung des NOx-Speicherkatalysators 13 zu vermeiden. Der Wärmespeicher 5 wird hier somit als Überhitzungsschutz für den NOx-Speicherkatalysator 13 verwendet. 7 shows a further advantageous exhaust system 1 according to the invention. In the exhaust system 2 is a NO x storage catalyst 13 arranged and upstream of a heat storage 5 , This heat storage 5 can be basically identical to one of the heat storage 5 from the 1 to 6 be constructed. The NO x storage catalytic converter 13 upstream heat storage 5 leads to a smoothing of the exhaust gas temperatures upstream of the NO x storage catalytic converter 13 , Accordingly, also for the temperature-sensitive NO x storage catalyst 13 the thermal load can be reduced. This is of particular advantage when upstream of the heat accumulator 5 in the exhaust system a particle filter 14 is arranged. Such a particle filter 14 , in particular a soot filter is regenerated at intervals, which is accompanied by a relatively high heat emission and temperature increase in the exhaust gas. Such temperatures is a NO x storage catalyst 13 not grown regularly, so that so far the arrangement of the NO x storage catalytic converter 13 downstream of the particulate filter 14 is avoided. By the present invention upstream heat storage 5 For example, the hot exhaust gases produced during the particulate filter regeneration can be cooled sufficiently to overheat the NO x storage catalytic converter 13 to avoid. The heat storage 5 is thus here as overheating protection for the NO x storage catalytic converter 13 used.

Beispielsweise wird dazu der Wärmetauscher 5, insbesondere hinsichtlich seines Speichermaterials, so ausgestaltet, dass seine Speichertemperatur, also die Phasenwechseltemperatur des Speichermaterials in einem oberen Grenztemperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators 13 liegt, wobei dieser oberer Grenztemperaturbereich nach oben von einer oberen Grenztemperatur des NOx-Speicherkatalysators 13 begrenzt ist. Mit anderen Worten, die Auslegung des Wärmetauscheres 5 erfolgt so, dass seine Speichertemperatur bzw. die Phasenwechseltemperatur seines Speichermaterials in der Nähe der oberen Grenztemperatur des NOx-Speicherkatalysators 13 liegt.For example, to the heat exchanger 5 , in particular with regard to its memory material, designed such that its storage temperature, ie the phase change temperature of the storage material in an upper limit temperature range of the NO x storage catalytic converter 13 is, wherein this upper limit temperature range upward from an upper limit temperature of the NO x storage catalytic converter 13 is limited. In other words, the design of the heat exchanger 5 takes place such that its storage temperature or the phase change temperature of its storage material in the vicinity of the upper limit temperature of the NO x storage catalytic converter 13 lies.

Stromauf des Partikelfilters 14 kann außerdem ein Oxidationskatalysator 4 im Abgasstrang 2 angeordnet sein.Upstream of the particulate filter 14 may also be an oxidation catalyst 4 in the exhaust system 2 be arranged.

Während bei den Ausführungsformen der 1 bis 7 der Wärmetauscher 5 jeweils so angeordnet ist, dass er direkt mit dem Abgas der Brennkraftmaschine 3 beaufschlagbar ist, um einen direkten Wärmeentzug bzw. eine direkte Wärmerückführung zu ermöglichen, ist bei der Ausführungsform gemäß 8 der Wärmespeicher 5 über einen Wärmetauscher 15 mit dem Abgasstrang 2 wärmeübertragend gekoppelt. Dabei ist dieser Wärmetauscher 15 stromauf des Oxidationskatalysators 4 im Abgasstrang 2 angeordnet. Desweiteren ist ein Speicherkreis 16 vorgesehen, in den einerseits der Wärmetauscher 15 und andererseits der Wärmespeicher 5 eingebunden ist. Im Speicherkreis 16 sind im Vorlauf und im Rücklauf jeweils ein Stellglied 7 angeordnet, um den Wärmespeicher 5 gegebenenfalls vollständig vom Wärmetauscher 15 trennen zu können.While in the embodiments of 1 to 7 the heat exchanger 5 Each is arranged so that it directly with the exhaust gas of the internal combustion engine 3 is acted upon to allow a direct heat extraction or a direct heat return, is in the embodiment according to 8th the heat storage 5 via a heat exchanger 15 with the exhaust system 2 coupled heat transfer. This is this heat exchanger 15 upstream of the oxidation catalyst 4 in the exhaust system 2 arranged. Furthermore, a memory circuit 16 provided, in the one hand, the heat exchanger 15 and on the other hand, the heat storage 5 is involved. In the storage circuit 16 are each an actuator in the flow and in the return 7 arranged to the heat storage 5 if necessary, completely from the heat exchanger 15 to be able to disconnect.

Bei dieser Ausführungsform wird im Speicherkreis 16 ein geeignetes Wärmeträgermedium verwendet. Zwar führt die hier gezeigte Ausführungsform zu einem erhöhten Aufwand, jedoch lässt sich der Wärmespeicher 5 hier leichter vom Abgasstrang 2 abkoppeln, indem z.B. der Wärmekreis 16 mit Hilfe der Stellglieder 7 vom Wärmetauscher 15 gesperrt wird. Desweiteren kann der Wärmespeicher 5 hier einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweisen. Beispielsweise können im Wärmespeicher 5 makroverkapselte Speichermaterialien in Form einer Schüttung angeordnet werden. Diese Schüttung kann dann von einem flüssigen Wärmeträgermedium durchströmt werden, ohne dass es hierbei zu einem wesentlichen Druckverlust kommt. Eine Pumpe zum Antrieb des Wärmeträgermediums im Speicherkreis 16 ist hier nicht dargestellt.In this embodiment, in the memory circuit 16 used a suitable heat transfer medium. Although the embodiment shown here leads to increased expense, but can the heat storage 5 easier here from the exhaust system 2 decouple, eg by the heat circle 16 with the help of the actuators 7 from the heat exchanger 15 is locked. Furthermore, the heat storage 5 have a comparatively simple structure here. For example, in the heat storage 5 arranged macroencapsulated storage materials in the form of a bed. This bed can then be flowed through by a liquid heat transfer medium, without this leading to a significant pressure drop. A pump for driving the heat transfer medium in the storage circuit 16 is not shown here.

Entsprechend den 9 und 10 kann der Wärmespeicher 5, insbesondere bei einer Ausführung als Latentwärmespeicher, in seinem Gehäuse 12 eine Vielzahl paralleler Abgaskanäle 17 aufweisen, die vom Abgas durchströmbar sind. Die Abgaskanäle 17 können grundsätzlich beliebige Strömungsquerschnitte besitzen. Bei der Ausführungsform gemäß 9 sind die Abgaskanäle 17 exemplarisch mit kreisförmigen Querschnitten dargestellt. Im Unterschied dazu besitzen die Abgaskanäle 17 bei der Variante gemäß 10 rechteckförmige, langgestreckte Querschnitte.According to the 9 and 10 can the heat storage 5 , Especially in a design as latent heat storage, in its housing 12 a plurality of parallel exhaust channels 17 have, which are traversed by the exhaust gas. The exhaust ducts 17 can basically have any desired flow cross sections. In the embodiment according to 9 are the exhaust ducts 17 exemplified with circular cross sections. In contrast, have the exhaust ducts 17 in the variant according to 10 rectangular, elongated cross sections.

Bei der Ausführungsform gemäß 9 sind die Abgaskanäle 17 in Speichermaterial 18 eingebettet, wodurch sich eine direkte wärmeübertragende Kopplung zwischen Speichermaterial 18 und den Abgaskanälen 17 ergibt.In the embodiment according to 9 are the exhaust ducts 17 in storage material 18 embedded, resulting in a direct heat transfer coupling between memory material 18 and the exhaust ducts 17 results.

Bei der Variante gemäß 10 enthält der Wärmespeicher 5 in seinem Gehäuse 12 außerdem eine Vielzahl von Speicherkanälen 19, die abwechselnd zu den Abgaskanälen 17 angeordnet sind. Diese Speicherkanäle 19 sind mit dem Speichermaterial 18 befüllt. Dabei können die Abgaskanäle 17 mit nicht gezeigten Spacerstrukturen ausgestattet sein. Derartige Spacerstrukturen dienen zum einen zur Erhaltung eines definierten Abstands zwischen den benachbarten Wänden der Spei cherkanäle 19 und der Abgaskanäle 17. Zum andern können die Spacerstrukturen den Wärmeübergang vom Abgas an die benachbarten Wände und umgekehrt verbessern. Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 12 außen außerdem mit einer Isolierung 20 versehen.In the variant according to 10 contains the heat storage 5 in his case 12 In addition, a variety of memory channels 19 alternating to the exhaust ducts 17 are arranged. These memory channels 19 are with the storage material 18 filled. This can be the exhaust ducts 17 be equipped with Spacerstrukturen not shown. Such Spacerstrukturen serve on the one hand to maintain a defined distance between the adjacent walls of Spei cherkanäle 19 and the exhaust ducts 17 , On the other hand, the spacer structures can improve the heat transfer from the exhaust gas to the adjacent walls and vice versa. At the in 10 the embodiment shown is the housing 12 outside as well with an insulation 20 Mistake.

Die erfindungsgemäße Abgasanlage 1 arbeitet wie folgt:
Während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine 3 wird der Wärmespeicher 5 mit Hilfe von Abwärme, die zweckmäßig den Abgasen der Brennkraftmaschine 3 entnommen wird, aufgeladen. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 7 wird hierzu der Wärmespeicher 5 von den Abgasen der Brennkraftmaschine 3 durchströmt. Erreicht wird dies beispielsweise durch eine entsprechende Betätigung des jeweiligen Stellglieds 7. Bei der Ausführungsform gemäß 8 wird die Wärme aus den Abgasen mit Hilfe des Wärmetauscher 15 abgezogen und über den Speicherkreis 16 dem Wärmespeicher 5 zugeführt. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 5 und 8 kann die Aufladung des Wärmespeicher 5 mit Hilfe der Stellglieder 7 gezielt gesteuert werden. Insbesondere kann die Aufladung beendet werden, wenn der Wärmespeicher 5 „voll" ist.The exhaust system according to the invention 1 works as follows:
During normal operation of the internal combustion engine 3 becomes the heat storage 5 with the help of waste heat, which expedient the exhaust gases of the internal combustion engine 3 taken, charged. In the embodiments of the 1 to 7 this is the heat storage 5 from the exhaust gases of the internal combustion engine 3 flows through. This is achieved, for example, by a corresponding actuation of the respective actuator 7 , In the embodiment according to 8th The heat from the exhaust gases with the help of the heat exchanger 15 deducted and over the storage circuit 16 the heat storage 5 fed. In the embodiments of the 1 to 5 and 8th can charge the heat storage 5 with the help of the actuators 7 be controlled specifically. In particular, the charge may have ended be det when the heat storage 5 Is "full".

Eine hier nicht gezeigte Steuerung kann nun einen Vorwärmbetrieb der Brennkraftmaschine 3 realisieren, bei dem dem Wärmespeicher 5 Wärme entzogen wird und diese zum Aufwärmen des Oxidationskatalysators 4 verwendet wird. Dieser Vorwärmbetrieb kann beispielsweise vor einem Kaltstart der Brenn kraftmaschine 3 durchgeführt werden. Ebenso kann dieser Vorwärmbetrieb zu Beginn eines Kaltstartbetriebs stattfinden.A controller not shown here can now Vorwärmbetrieb the internal combustion engine 3 realize, in which the heat storage 5 Heat is removed and this to warm up the oxidation catalyst 4 is used. This preheating can, for example, before a cold start of the internal combustion engine 3 be performed. Likewise, this preheat operation can take place at the beginning of a cold start operation.

Desweiteren ist es grundsätzlich möglich, den Vorwärmbetrieb in Abhängigkeit der Temperatur des Oxidationskatalysators 4 durchzuführen. Eine entsprechende Sensorik zur Erfassung der hierzu erforderlichen Temperaturen ist nicht eingezeichnet. Auf diese Weise wird der Vorwärmbetrieb automatisch beim Kaltstart der Brennkraftmaschine 3 aktiviert. Desweiteren erfolgt die Aktivierung des Vorwärmbetriebs dann auch bei längerem Lehrlaufbetrieb oder längerem Schubbetrieb, bei dem sich der Oxidationskatalysator 4 sonst unter seine Anspringtemperatur abkühlen könnte.Furthermore, it is possible in principle, the preheating operation in dependence of the temperature of the oxidation catalyst 4 perform. A corresponding sensor for detecting the temperatures required for this purpose is not shown. In this way, the preheat operation automatically during cold start of the internal combustion engine 3 activated. Furthermore, the activation of the preheating operation then takes place even during prolonged idling operation or prolonged overrun operation, in which the oxidation catalytic converter 4 otherwise it could cool below its light-off temperature.

Zweckmäßig erfolgt die Vorwärmung des Oxidationskatalysators 4 während des Vorwärmbetriebs so, dass der Oxidationskatalysator 4 eine vorbestimmte Vorwärmtemperatur erreicht, die bei oder oberhalb der Anspringtemperatur des Oxidationskatalysators 4 liegt. Das bedeutet, dass durch den Vorwärmbetrieb der Oxidationskatalysator 4 zumindest auf seine Anspringtemperatur aufgeheizt wird, was die Kaltstartphase der Brennkraftmaschine 3 extrem verkürzt.Advantageously, the preheating of the oxidation catalyst takes place 4 during the preheat operation so that the oxidation catalyst 4 reaches a predetermined preheating temperature which is at or above the light-off temperature of the oxidation catalyst 4 lies. This means that the preheating operation of the oxidation catalyst 4 is heated to at least its light-off temperature, which is the cold start phase of the internal combustion engine 3 extremely short.

Claims (9)

Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (3), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem NOx-Speicherkatalysator (13), der in einem Abgasstrang (2) der Abgasanlage (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass im Abgasstrang (2) stromauf des NOx-Speicherkatalysators (13) ein Wärmespeicher (5) angeordnet ist, der so ausgestaltet ist, dass er den Abgasen der Brennkraftmaschine (3) Wärme entzieht, wenn die Abgase eine Abgastemperatur aufweisen, die größer ist als eine vorbestimmte Speichertemperatur des Wärmespeichers (5), und dass er den Abgasen Wärme zuführt, wenn die Abgastemperatur kleiner ist als die Speichertemperatur, – dass der Wärmespeicher (5) so ausgestaltet ist, dass die Speichertemperatur in einem oberen Grenztemperaturbereich des NOx-Speicherkatalysators (13) liegt.Exhaust system for an internal combustion engine ( 3 ), in particular in a motor vehicle, with a NO x storage catalytic converter ( 13 ) located in an exhaust line ( 2 ) of the exhaust system ( 1 ), characterized in that - in the exhaust line ( 2 ) upstream of the NO x storage catalytic converter ( 13 ) a heat storage ( 5 ) is arranged, which is designed so that it the exhaust gases of the internal combustion engine ( 3 ) Removes heat when the exhaust gases have an exhaust gas temperature which is greater than a predetermined storage temperature of the heat accumulator ( 5 ), and that it supplies heat to the exhaust gases, if the exhaust gas temperature is lower than the storage temperature, - that the heat storage ( 5 ) is configured so that the storage temperature in an upper limit temperature range of the NO x storage catalytic converter ( 13 ) lies. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (5) als Latentwärmespeicher ausgestaltet ist.Exhaust system according to claim 1, characterized in that the heat accumulator ( 5 ) is designed as latent heat storage. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Latentwärmespeicher ausgestaltete Wärmespeicher (5) ein Speichermaterial (18) aufweist, das bei einer Temperatur unterhalb der Speichertemperatur fest ist und das bei einer Temperatur oberhalb der Speichertemperatur flüssig ist.Exhaust system according to claim 2, characterized in that the designed as a latent heat storage heat storage ( 5 ) a memory material ( 18 ) which is solid at a temperature below the storage temperature and which is liquid at a temperature above the storage temperature. Abgasanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als Latentwärmespeicher ausgestaltete Wärmespeicher (5) ein Speichermaterial (18) aufweist, das bei einer vorbestimmten Speichertemperatur beim Aufladen des Wärmespeichers (5) schmilzt und bei der Wärmeabgabe erstarrt.Exhaust system according to claim 2 or 3, characterized in that the designed as a latent heat storage heat storage ( 5 ) a memory material ( 18 ), which at a predetermined storage temperature when charging the heat storage ( 5 ) melts and solidifies in the heat release. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als Latentwärmespeicher ausgestaltete Wärmespeicher (5) mehrere vom Abgas parallel durchströmbare Abgaskanäle (17) enthält, die in Speichermaterial (18) eingebettet sind oder die wärmeübertragend mit Speicherkanälen (19) gekoppelt sind, die mit Speichermaterial (18) befüllt sind.Exhaust system according to one of claims 2 to 4, characterized in that the designed as a latent heat storage heat storage ( 5 ) multiple flue gas passages through the exhaust gas ( 17 ) stored in memory material ( 18 ) or heat transferring with memory channels ( 19 ) coupled with memory material ( 18 ) are filled. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstrang (2) stromauf des Wärmespeichers (5) ein Partikelfilter (14) angeordnet ist.Exhaust system according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the exhaust system ( 2 ) upstream of the heat accumulator ( 5 ) a particle filter ( 14 ) is arranged. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (5) ein doppelwandiges Gehäuse (12) aufweist, das mit Luftspalt-Isolierung arbeitet und/oder mit Isolationsmaterial befüllt ist und/oder evakuiert ist.Exhaust system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat storage ( 5 ) a double-walled housing ( 12 ), which works with air gap insulation and / or is filled with insulation material and / or evacuated. Verwendung eines Wärmespeichers (5) in einem Abgasstrang (2) einer Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine (3), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, als Überhitzungsschutz eines stromab des Wärmespeichers (5) angeordneten NOx-Speicherkatalysators (13).Use of a heat accumulator ( 5 ) in an exhaust gas line ( 2 ) an exhaust system ( 1 ) an internal combustion engine ( 3 ), in particular in a motor vehicle, as overheating protection of a downstream of the heat accumulator ( 5 ) arranged NO x storage catalytic converter ( 13 ). Verwendung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 7.Use according to claim 8, characterized by the characterizing features of at least one of claims 1 to 7th
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