DE102010008277B4 - Exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents
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- F01N3/101—Three-way catalysts
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Abstract
Abgasanlage (10) einer Brennkraftmaschine, mit einem einer ersten Zylindergruppe (11) der Brennkraftmaschine zugeordneten ersten Abgasstrang (13) und mit einem einer zweiten Zylindergruppe (12) der Brennkraftmaschine zugeordneten zweiten Abgasstrang (14), wobei jeder Abgasstrang (13, 14) mindestens eine der jeweiligen Zylindergruppe nachgeordnete Abgasreinigungseinrichtung (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b) und mindestens einen der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtung (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b) nachgeordneten Schalldämpfer (17, 18) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dassjeder Abgasstrang (13, 14) einen dem jeweiligen Schalldämpfer (17, 18) nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator (19, 20) umfasst;jeder Abgasstrang (13, 14) eine Bypassleitung (29, 30) umfasst, über die unter Umgehung des jeweiligen Schalldämpfers (17, 18) Abgas von der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtung (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b) dem jeweiligen NOx-Speicherkatalysator (19, 20) zuführbar ist;jeder Abgasstrang (13, 14) eine zwischen die jeweilige Abgasreinigungseinrichtung (15, 16; 15a, 15b, 16a, 16b) und den jeweiligen Schalldämpfer (17, 18) geschaltete Absperreinrichtung (31, 32; 31a, 31b, 32a, 32b) umfasst, die abhängig von einem Betriebspunkt, in welchem die Abgasanlage (10) und/oder die Brennkraftmaschine betrieben wird, geschlossen oder geöffnet ist.Exhaust system (10) of an internal combustion engine, with a first exhaust line (13) assigned to a first cylinder group (11) of the internal combustion engine and with a second exhaust line (14) assigned to a second cylinder group (12) of the internal combustion engine, each exhaust line (13, 14) being at least an exhaust gas purification device (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b) downstream of the respective cylinder group and at least one silencer (17, 18) downstream of the respective exhaust gas purification device (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b), characterized in that that each exhaust line (13, 14) comprises a NOx storage catalytic converter (19, 20) arranged downstream of the respective silencer (17, 18); each exhaust line (13, 14) comprises a bypass line (29, 30), via which the respective silencer is bypassed (17, 18) exhaust gas from the respective exhaust gas purification device (15, 16; 15a, 15b; 16a, 16b) can be fed to the respective NOx storage catalytic converter (19, 20); each exhaust gas line (13, 14) has one between the respective exhaust gas purification device (15 , 16; 15a, 15b, 16a, 16b) and the respective silencer (17, 18) switched shut-off device (31, 32; 31a, 31b, 32a, 32b), which depends on an operating point in which the exhaust system (10) and / or the internal combustion engine is operated, is closed or open.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Aus der
Die nachveröffentlichten
Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine neuartige Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit verbesserter Abgasreinigung zu schaffen.Based on this, the present invention is based on the object of creating a new type of exhaust system for an internal combustion engine with improved exhaust gas purification.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst jeder Abgasstrang der Abgasanlage: einen dem jeweiligen Schalldämpfer nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator; eine Bypassleitung, über die unter Umgehung des jeweiligen Schalldämpfers Abgas von der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtung dem jeweiligen NOx-Speicherkatalysator zuführbar ist; und eine zwischen die jeweilige Abgasreinigungseinrichtung und den jeweiligen Schalldämpfer geschaltete Absperreinrichtung, die abhängig von einem Betriebspunkt, in welchem die Abgasanlage und/oder die Brennkraftmaschine betrieben wird, geschlossen oder geöffnet ist.This object is achieved by an exhaust system of an internal combustion engine according to claim 1. According to the invention, each exhaust system of the exhaust system comprises: a NOx storage catalytic converter arranged downstream of the respective silencer; a bypass line via which exhaust gas from the respective exhaust gas purification device can be fed to the respective NOx storage catalytic converter, bypassing the respective silencer; and a shut-off device connected between the respective exhaust gas purification device and the respective silencer, which is closed or opened depending on an operating point in which the exhaust system and/or the internal combustion engine is operated.
Die erfindungsgemäße Abgasanlage erlaubt eine effektivere, verbesserte Abgasreinigung. Insbesondere ist es möglich NOx-Speicherkatalysatoren, die auch als DeNOx-Katalysatoren bezeichnet werden, in einem optimalen Temperaturbereich zu betreiben, wodurch einerseits die Abgasreinigung verbessert und andererseits die Lebensdauer der temperaturempfindlichen NOx-Speicherkatalysatoren erhöht werden kann.The exhaust system according to the invention allows more effective, improved exhaust gas purification. In particular, it is possible to operate NOx storage catalysts, which are also referred to as DeNOx catalysts, in an optimal temperature range, which, on the one hand, improves exhaust gas purification and, on the other hand, increases the service life of the temperature-sensitive NOx storage catalysts.
Nach einer vorteilhaften Weiterbindung der Erfindung umfasst jeder Abgasstrang eine weitere Bypassleitung, über die unter Umgehung des NOx-Speicherkatalysators des jeweiligen Abgasstrangs Abgas über mindestens ein Abgasendrohr in die Umgebung ableitbar ist. Hierdurch ist eine weitere Verbesserung der Abgasreinigung und Erhöhung der Lebensdauer der temperaturempfindlichen NOx-Speicherkatalysatoren möglich, da der zum Betreiben der NOx-Speicherkatalysatoren optimale Temperaturbereich besser eingehalten werden kann.According to an advantageous further development of the invention, each exhaust line comprises a further bypass line, via which exhaust gas can be discharged into the environment via at least one exhaust tailpipe, bypassing the NOx storage catalytic converter of the respective exhaust line. This makes it possible to further improve exhaust gas purification and increase the service life of the temperature-sensitive NOx storage catalytic converters, since the optimal temperature range for operating the NOx storage catalytic converters can be better maintained.
Vorzugsweise weisen die Bypassleitungen, über die unter Umgehung der Schalldämpfer Abgas von der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtung dem jeweiligen NOx-Speicherkatalysator zuführbar ist, einen kleineren Strömungsquerschnitt auf als andere abgasführende Leitungen. Auch hierdurch ist eine weitere Verbesserung der Abgasreinigung und Erhöhung der Lebensdauer der temperaturempfindlichen NOx-Speicherkatalysatoren möglich, da der zum Betreiben der NOx-Speicherkatalysatoren optimale Temperaturbereich besser eingehalten werden kann.The bypass lines, via which exhaust gas from the respective exhaust gas purification device can be fed to the respective NOx storage catalytic converter while bypassing the silencer, preferably have a smaller flow cross section than other exhaust gas-carrying lines. This also makes it possible to further improve exhaust gas purification and increase the service life of the temperature-sensitive NOx storage catalytic converters, since the optimal temperature range for operating the NOx storage catalytic converters can be better maintained.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgasanlage einer Brennkraftmaschine; -
2 eine schematisierte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgasanlage; und -
3 eine schematisierte Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abgasanlage.
-
1 a schematic representation of a first exemplary embodiment of an exhaust system according to the invention of an internal combustion engine; -
2 a schematic representation of a second embodiment of an exhaust system according to the invention; and -
3 a schematic representation of a third embodiment of an exhaust system according to the invention.
Jeder Zylindergruppe 11, 12 der Brennkraftmaschine ist ein Abgasstrang 13, 14 der Abgasanlage 10 zugeordnet, nämlich der Zylindergruppe 11 der Abgasstrang 13 und der Zylindergruppe 12 der Abgasstrang 14.Each
Jeder Abgasstrang 13 bzw. 14 umfasst eine Abgasreinigungseinrichtung 15 bzw. 16, einen der jeweiligen Abgasreinigungseinrichtung 15 bzw. 16 nachgeordneten Schalldämpfer 17 bzw. 18 und einen dem jeweiligen Schalldämpfer 17 bzw. 18 nachgeordneten NOx-Speicherkatalysator 19 bzw. 20. NOx-Speicherkatalysatoren werden auch als DeNOx-Katalysatoren bezeichnet.Each
Im Ausführungsbeispiel der
Aus den Abgasreinigungseinrichtungen 15, 16 austretendes Abgas kann im Bereich jedes Abgasstrangs 13, 14 in den jeweiligen Schalldämpfer 17 bzw. 18 eintreten, wobei im Ausführungsbeispiel der
Jeder Abgasstrang 13, 14 der im
Jeder Abgasstrang 13, 14 der Abgasanlage 10 verfügt weiterhin über eine Absperreinrichtung 31 bzw. 32, die zwischen die jeweilige Abgasreinigungsanlage 15, 16 des jeweiligen Abgasstrangs 13, 14 und den jeweiligen Schalldämpfer 17, 18 derselben geschaltet ist, wobei die Absperreinrichtungen 31, 32 abhängig von einem Betriebspunkt, in welchem die Abgasanlage 10 und/oder die Brennkraftmaschine betrieben wird, geschlossen oder geöffnet sind.Each
Vorzugsweise ist jedem NOx-Speicherkatalysator 19, 20 ein Temperatursensor 33 bzw. 34 zugeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel dem jeweiligen NOx-Speicherkatalysator vorgelagert ist und eine Temperatur des Abgases unmittelbar vor dem jeweiligen NOx-Speicherkatalysator 19, 20 erfasst, wobei die obigen Absperreinrichtungen 31, 32 abhängig von einem Messwert, den der jeweilige Temperatursensor 33 bzw. 34 bereitstellt, geschlossen oder geöffnet sind.Preferably, each NOx storage
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder der NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 einem weiteren Schalldämpfer 35 bzw. 36 zugeordnet, wobei dem NOx-Speicherkatalysator 19, 20 des jeweiligen Abgasstrangs 13 bzw. 14 Abgas über eine individuelle Schalldämpfervorkammer 37 bzw. 38 des jeweiligen weiteren Schalldämpfer 35 bzw. 36 zugeführt werden kann. Im Ausführungsbeispiel der
Gemäß
Die in das Abgasendrohr 43 integrierte Absperreinrichtung 44 ist ebenso wie die Absperreinrichtungen 31, 32 abhängig vom Betriebspunkt, in welchem die Abgasanlage 10 und/oder die Brennkraftmaschine betrieben wird, geschlossen oder geöffnet, vorzugsweise abhängig von den Messwerten der Temperatursensoren 33, 34.The shut-off
Zusätzlich zu den oben erwähnten Baugruppen sind in
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei den NOx-Speicherkatalysatoren 19 und 20 um temperaturempfindliche Baugruppen, die zur Gewährleistung einer guten Reinigungsqualität für das Abgas sowie zur Gewährleistung einer hohen Lebensdauer der NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 in einem optimalen Temperaturbereich betrieben werden sollen.As already mentioned, the
Um dies zu gewährleisten, ist insbesondere bei einem so genannten Kaltstart der Abgasanlage bzw. der Brennkraftmaschine im Bereich beider Abgasstränge 13 bzw. 14 die jeweilige Absperreinrichtung 31, 32 sowie die Absperreinrichtung 44 geschlossen, wobei dann Abgas ausgehend von den Abgasreinigungseinrichtungen 15, 16 über die Bypassleitungen 29, 30 unmittelbar sowie auf kürzestem Weg den NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 zugeführt werden kann, um dieselben möglichst schnell auf eine optimale Betriebstemperatur zu erhitzen.In order to ensure this, the respective shut-off
Vorzugsweise erfolgt dies abhängig von dem Messwert, den die Temperatursensoren 33, 34 bereitstellen, wobei dann, wenn der von den Temperatursensoren 33, 34 bereitgestellte Messwert kleiner als ein erster Grenzwert ist, die Absperreinrichtungen 31, 32 und 44 allesamt geschlossen sind, wohingegen dann, wenn die von den Temperatursensoren 33, 34 erfassten Messwerte größer als dieser erste Grenzwert sind, ausschließlich die Absperreinrichtung 44 geschlossen, hingegen die Absperreinrichtungen 31 und 32 geöffnet sind. Dieser erste Grenzwert beträgt vorzugsweise 250°C, kann jedoch auch einen anderen Wert annehmen.This preferably takes place depending on the measured value that the
Dann, wenn die von den Temperatursensoren 33, 34 erfasste Temperatur größer als ein zweiter Grenzwert ist, der oberhalb des ersten Grenzwerts liegt, ist zusätzlich die Absperreinrichtung 44, die den weiteren Bypassleitungen 41, 42 zugeordnet ist, geöffnet, um so zu verhindern, dass die NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 auf eine unzulässig hohe Temperatur erhitzt werden. Dieser zweite Temperaturgrenzwert beträgt insbesondere 750°C, kann jedoch auch einen anderen Wert annehmen.Then, when the temperature detected by the
Ist demnach die von den Temperatursensoren 33, 34 erfasste Temperatur kleiner als der erste Grenzwert, so sind sämtliche Absperreinrichtungen 31, 32 und 44 geschlossen. In diesem Fall werden dann die NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 schnell erhitzt.If the temperature detected by the
Ist hingegen die von den Temperatursensoren 33, 34 erfasste Temperatur größer als der zweite Grenzwert, so sind die Absperreinrichtungen 31, 32 und 44 allesamt geöffnet, um so eine weitere Erhitzung der NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 zu vermeiden. Dann, wenn die Temperatur, die von den Temperatursensoren 33, 34 erfasst wird, zwischen dem ersten Grenzwert und dem zweiten Grenzwert liegt, sind die Absperreinrichtungen 31 und 32 geöffnet, die Absperreinrichtung 44 ist hingegen geschlossen.However, if the temperature detected by the
Vorzugsweise verfügen die Bypassleitungen 29, 30 über kleinere Querschnitte als die anderen abgasführenden Leitungen der Abgasanlage 10. Dies ist von Bedeutung, um beim bereits erwähnten Kaltstart ein Abkühlen des Abgases im Bereich der Bypassleitungen 29, 30 soweit wie möglich zu verhindern, damit letztendlich die NOx-Speicherkatalysatoren 19, 20 schnell auf eine Temperatur im bevorzugten, optimalen Temperaturbereich erhitzt werden können.The
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasanlage 47 zeigt
Beim Ausführungsbeispiel der
Ein weiterer Unterschied zwischen der Abgasanlage 10 des Ausführungsbeispiels der
Zwischen den Abgasreinigungseinrichtungen 15a, 15b sowie 16a, 16b der jeweiligen Abgasstränge 13 und 14 und den jeweiligen Eintrittsbereichen 25 bzw. 26 der jeweiligen Schalldämpfer 17 bzw. 18 ist jeweils eine Absperreinrichtung 31a, 31b bzw. 32a, 32b positioniert, die wiederum in Übereinstimmung zum Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasanlage 48 auf Basis des Ausführungsbeispiels der
Ferner ist gemäß
Es sind weitere Variationen von Abgasanlagen denkbar. So können auch im Ausführungsbeispiel der
Ferner können auch im Ausführungsbeispiel der
Auch dann, wenn separate Schalldämpfernachkammern 39 mit separaten Abgasendrohren 40 vorhanden sind, können die Bypassleitungen 41 und 42 in ein gemeinsames Abgasendrohr 43 münden.Even if
Eine weitere Variation der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Absperreinrichtungen 31, 32 und 44 bzw. 31a, 31b, 32a, 32b und 44 nicht nur abhängig von der von den Temperatursensoren 33, 34 erfassten Temperaturen geöffnet und geschlossen werden, sondern vielmehr auch abhängig vom Lastzustand und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine.A further variation of the invention can be seen in the fact that the shut-off
So ist es zum Beispiel möglich, dass dann, wenn die Brennkraftmaschine unter Volllast betrieben wird, sämtliche Absperreinrichtungen 31, 32, 44 bzw. 31a, 31b, 32a, 32b und 44 geöffnet sind, vorzugsweise dann, wenn in Kombination mit der Volllast die von den Temperatursensoren 33, 34 erfassten Temperaturen größer als ein definierter Grenzwert sind.For example, it is possible that when the internal combustion engine is operated under full load, all shut-off
Dann, wenn die erfindungsgemäße Abgasanlage bei einer Brennkraftmaschine mit Turboladern zum Einsatz kommt, ist je Abgasstrang vorzugsweise ein Turbolader zwischen den Zylindergruppen 11, 12 und den Schalldämpfern 17, 18 positioniert. In diesem Fall können die Abgasreinigungseinrichtungen 15, 16 bzw. 15a, 15b, 16a, 16b in den Bereich der weiteren Schalldämpfer 35, 36 verlagert werden.If the exhaust system according to the invention is used in an internal combustion engine with turbochargers, a turbocharger is preferably positioned between the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- AbgasanlageExhaust system
- 1111
- ZylindergruppeCylinder group
- 1212
- ZylindergruppeCylinder group
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