DE102010041841A1 - Exhaust gas treatment arrangement for internal-combustion engine, has exit gas line, where exit gas line has unit for producing pressure difference - Google Patents

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Abstract

The exhaust gas treatment arrangement (5) has an exit gas line (25), where the exit gas line has a unit for producing pressure difference. A bypass path (27) is arranged such that a partition of the exhaust gas flow is provided between the exit gas line and the bypass path by an electronic-control-free medium (30) at an operation of an internal-combustion engine (10). The unit has a turbine (15) of a supercharger (12).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Abgasnachbehandlungsanordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der EP1066454 ist schon eine Abgasnachbehandlungsanordnung mit einer eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung bekannt, bei der abgasstromaufwärts der Einrichtung ein Umgehungspfad für den Abgasstrom zur Umgehung der Einrichtung abzweigt. Dadurch wird zumindest ein Teil der im Abgas vor der Einrichtung enthaltenen Energie nicht in der Einrichtung verbraucht, sondern steht der Abgasnachbehandlung insbesondere zur Durchmischung des Abgases mit einem Reduktionsmittel zur Reduktion von im Abgas enthaltenen Stickoxiden zur Verfügung. Es erfolgt also eine Energieverschiebung vom Motor zur Abgasnachbehandlung des Motors. Diese Abgasnachbehandlungsanordnung benötigt jedoch ein extern ansteuerbares Stellglied zur Beeinflussung der durch den Umgehungspfad strömenden Abgasmenge, insbesondere in Abhängigkeit von Motorbetriebsdaten (lastpunktabhängige Regelung) bzw. in Abhängigkeit von Ausgabedaten eines etwaig verwendeten Stickoxidsensors. Beispielsweise kann hierzu ein Ventil verwendet werden, das baugleich auch zu Zwecken der Abgasrückführung Anwendung findet.The invention relates to an exhaust aftertreatment device according to the preamble of the independent claim. From the EP1066454 An exhaust aftertreatment arrangement with a device producing a pressure difference is already known in which a bypass path for the exhaust gas flow for bypassing the device branches off upstream of the device. As a result, at least some of the energy contained in the exhaust gas before the device is not consumed in the device, but is the exhaust aftertreatment in particular for mixing the exhaust gas with a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas available. So there is an energy shift from the engine to the exhaust aftertreatment of the engine. However, this exhaust aftertreatment arrangement requires an externally controllable actuator for influencing the amount of exhaust gas flowing through the bypass path, in particular as a function of engine operating data (control of the load point) or as a function of output data of a nitrogen oxide sensor that may be used. For example, for this purpose, a valve can be used, which also applies to the purposes of exhaust gas recirculation application.

Die Entnahme von Abgas bei Dieselmotoren und dessen Einleitung in den Ansaugtrakt als Maßnahme zur Stickoxidminderung, die sogenannte Abgasrückführung, kurz „AGR”, ist ihrerseits beispielsweise aus der DE 10 2007 028 493 bekannt. Hier wird vor der Turbine eines Abgasturboladers ein Abgasmassenstrom abgezweigt und über eine fakultativ gekühlte Rückführleitung der Ladeluft beigemischt. Der rückgeführte Abgasmassenstrom wird hierbei über ein sogenanntes Abgasrückführventil geregelt. Desweiteren ist dabei aus der DE 10 2007 028 493 bekannt, elektrisch steuerbar Abgas vor der Turbine eines ersten Abgasturboladers abzuzweigen und direkt der Turbine des nachgeordneten zweiten Turboladers zuzuführen.The removal of exhaust gas in diesel engines and its introduction into the intake system as a measure for nitrogen oxide reduction, the so-called exhaust gas recirculation, short "AGR", in turn, for example, from DE 10 2007 028 493 known. Here, an exhaust gas mass flow is branched off in front of the turbine of an exhaust gas turbocharger and admixed with the charge air via an optionally cooled return line. The recirculated exhaust gas mass flow is controlled by a so-called exhaust gas recirculation valve. Furthermore, it is from the DE 10 2007 028 493 known, electrically controllable exhaust branch off the turbine of a first exhaust gas turbocharger and feed directly to the turbine of the downstream second turbocharger.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass sie zumindest hinsichtlich der Abgasstromaufteilung keiner Applikation bzw. keiner Anpassung insbesondere softwarebasierter Regelungsmittel an die Einzelfallanwendung bedarf und dass die Steuerung des Abgasstroms durch den Umgehungspfad mittels rein mechanischer Mittel erfolgen kann. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass die rein mechanische Regelung mit einfachen Mitteln eine hinreichend genaue und hinreichend dynamische Einstellung des Abgasmassenstroms im Umgehungspfad ermöglicht. Darüber hinaus gewährleistet der Einsatz elektronikansteuerungsfreier Mittel eine pneumatische Pufferung, die Druckschwankungen im Abgas im Umgehungspfad minimiert.The exhaust aftertreatment device according to the invention with the characterizing features of the independent claim has the advantage that at least with regard to the exhaust flow distribution no application or no adaptation particular software-based control means to the individual case application requires and that the control of the exhaust gas flow can be done by the bypass path by purely mechanical means. Another advantage is to be considered that the purely mechanical control with simple means allows a sufficiently accurate and sufficiently dynamic adjustment of the exhaust gas mass flow in the bypass path. In addition, the use of electronic control-free means provides pneumatic buffering which minimizes pressure fluctuations in the exhaust gas in the bypass path.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Abgasnachbehandlungsanordnung möglich.Advantageous developments and improvements of the exhaust gas after-treatment arrangement given in the independent claim are possible by the measures listed in the dependent claims and in the description.

Umfaßt das elektronikansteuerungsfreie Mittel ein Ventil mit einem temperaturabhängigen Element, insbesondere einem Bimetallkörper, so kann in definierter Weise eine Temperaturabhängigkeit des Abgasmassenstromanteils durch den Umgehungspfad eingestellt werden.If the electronic control-free means comprises a valve with a temperature-dependent element, in particular a bimetallic element, a temperature-dependence of the exhaust-gas mass flow component through the bypass path can be set in a defined manner.

Umfaßt das elektronikansteuerungsfreie Mittel ein beidseitig federgelagertes Ventil, insbesondere ein entsprechendes Kugelventil mit einer Ventilkugel, die beispielsweise zwischen zwei Federn eingespannt ist, so können in einfacher und einstellbarer Weise gezielt Druckschwankungen insbesondere im Umgehungspfad gedämpft werden.If the electronic control-free means comprises a spring-loaded valve on both sides, in particular a corresponding ball valve with a valve ball which is clamped, for example, between two springs, pressure fluctuations, in particular in the bypass path, can be damped in a simple and adjustable manner.

Eine pneumatische Pufferung mit elektronikansteuerungsfreien, pneumatisch pufferwirksamen Mitteln ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein druckempfindliches System wie z. B. eine Brenneranordnung im Umgehungspfad eingesetzt wird, um durch Verbrennen eines Heizstoffs im Abgastrakt die Abgastemperatur zu erhöhen. Dies gewährleistet in vorteilhafter Weise einen zuverlässigen Brennerbetrieb.A pneumatic buffering with electronic control-free, pneumatic buffer effective means is particularly advantageous if a pressure-sensitive system such. B. a burner assembly is used in the bypass path to increase the exhaust gas temperature by burning a fuel in the exhaust system. This advantageously ensures a reliable burner operation.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigenShow it

1 eine Abgasnachbehandlungsanordnung mit Abgasturbolader und Umgehungspfad, 1 an exhaust aftertreatment arrangement with turbocharger and bypass path,

2 eine Rohrverzweigung und 2 a branch pipe and

3 eine Rohrverzweigung mit einer Ventilanordnung. 3 a manifold with a valve assembly.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Abgasnachbehandlungsanordnung 5 einer Brennkraftmaschine 10, deren Ansaugtrakt 22 über den Verdichter 14 eines Abgasturboladers 12 mit Frischluft versorgt wird. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 strömt durch die Abgasleitung 25 und gibt Energie teilweise an eine eine Druckdifferenz erzeugende Einrichtung ab. Diese eine Druckdifferenz erzeugende Einrichtung wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer Turbine 15 des Abgasturboladers 12 gebildet, die durch das Abgas angetrieben wird. Abgasstromabwärts der Turbine 15 sind Mittel 20 zur Abgasnachbehandlung angeordnet, insbesondere ein Dieseloxidationskatalysator, ein Partikelfilter, ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden und/oder ein Speicherkatalysator, in der für den jeweiligen Einsatzzweck geeigneten Kombination bzw. Reihenfolge. Abgasstromaufwärts der Turbine 15 befindet sich ein elektronikansteuerungsfreies Mittel 30, das eine teilweise Umleitung des von der Brennkraftmaschine 10 stammenden Abgasstroms in einen Umgehungspfad 27 ermöglicht. Der Umgehungspfad 27 leitet Abgas um die Turbine 15 herum und mündet abgasstromabwärts der Turbine in die Abgasleitung 25, so dass die nachgeordneten Mittel zur Abgasnachbehandlung von der im Vergleich zu der freien Enthalpie bzw der Energie des die Turbine passierten Abgases erhöhten freien Enthalpie bzw. Energie des den Umgehungspfad beschrittenen Abgases profitieren können. 1 shows an exhaust aftertreatment arrangement 5 an internal combustion engine 10 , whose intake tract 22 over the compressor 14 an exhaust gas turbocharger 12 is supplied with fresh air. The exhaust gas of the internal combustion engine 10 flows through the exhaust pipe 25 and partially dissipates energy to a pressure difference producing device. This pressure difference generating device is in the present embodiment of a turbine 15 the exhaust gas turbocharger 12 formed, which is driven by the exhaust gas. Exhaust downstream of the turbine 15 are means 20 arranged for exhaust aftertreatment, in particular a diesel oxidation catalyst, a particulate filter, a catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides and / or a storage catalyst, in the combination or sequence suitable for the particular application. Exhaust gas upstream of the turbine 15 is an electronic control-free means 30 that is a partial diversion of the of the internal combustion engine 10 originating exhaust stream in a bypass path 27 allows. The bypass path 27 directs exhaust gas around the turbine 15 around and flows down the exhaust gas downstream of the turbine into the exhaust pipe 25 so that the downstream exhaust aftertreatment means can benefit from the increased free enthalpy or energy of the exhaust gas passed through the bypass path as compared to the free enthalpy or the energy of the exhaust gas passing through the turbine.

Über das elektronikansteuerungsfreie Mittel 30 wird Abgas vor der Turbine des Abgasturboladers abgezweigt und direkt – unter Umgehung der Turbine – Mitteln zur Abgasnachbehandlung zugeführt. Dadurch wird die im Abgas vor der Turbine enthaltene Energie nicht der Turbine zugeführt, sondern steht der Abgasnachbehandlung zur Verfügung, es erfolgt also eine Energieverschiebung vom Motor zur Abgasnachbehandlung. Das Mittel 30 gewährleistet hierbei eine an den Betrieb der Brennkraftmaschine angepasste Aufteilung des Abgasstroms zwischen der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung und dem Umgehungspfad.About the electronic control-free agent 30 Exhaust gas is branched off in front of the turbine of the exhaust gas turbocharger and fed directly - bypassing the turbine - means for exhaust aftertreatment. As a result, the energy contained in the exhaust gas before the turbine is not supplied to the turbine, but is the exhaust aftertreatment available, so there is an energy shift from the engine to the exhaust aftertreatment. The middle 30 in this case ensures a distribution of the exhaust gas flow between the device producing a pressure difference and the bypass path adapted to the operation of the internal combustion engine.

Wahlweise kann – in Abwandlung der Anordnung gemäß 1 – ein Teil der Mittel zur Abgasnachbehandlung 20 auch zwischen der Turbine 15 und der abgasstromabwärtigen Einmündung des Umgehungspfads 27 in die Abgasleitung 25 angeordnet sein.Optionally - in a modification of the arrangement according to 1 - Part of the means for exhaust aftertreatment 20 also between the turbine 15 and the downstream exhaust port of the bypass path 27 in the exhaust pipe 25 be arranged.

Wahlweise können – wie in 1 gestrichelt dargestellt – im Umgehungspfad 27 weitere Mittel 23 zur Abgasnachbehandlung angeordnet sein, beispielsweise eine Anordnung zur Einbringung einer wässrigen Harnstofflösung zur Stickoxidreduktion oder eine Anordnung zur nachmotorischen Einbringung von Kraftstoff, wahlweise inklusive eines Oxidationskatalysators und/oder einer Brenneranordnung 24, zur Erhöhung der Abgastemperatur für die abgasstromabwärts angeordneten Mittel 20 zur Abgasnachbehandlung. Im Falle des Vorsehens einer Brenneranordnung ist diese vorzugsweise derart angeordnet, dass die Brennerflamme in den Hauptabgasstrom der Abgasleitung 25 hineinragt, mit anderen Worten, die Brenneranordnung befindet sich vorzugsweise im Bereich der Einmündung des Umgehungspfads 27 in die Abgasleitung 25 abgasstromabwärts der Turbine 15.Optionally - as in 1 dashed lines - in the bypass path 27 additional funds 23 be arranged for exhaust aftertreatment, for example, an arrangement for introducing an aqueous urea solution for nitrogen oxide reduction or an arrangement for post-engine introduction of fuel, optionally including an oxidation catalyst and / or a burner assembly 24 to increase the exhaust gas temperature for the exhaust gas downstream means 20 for exhaust aftertreatment. In the case of providing a burner arrangement, this is preferably arranged such that the burner flame in the main exhaust gas stream of the exhaust pipe 25 protruding, in other words, the burner assembly is preferably in the region of the mouth of the bypass path 27 in the exhaust pipe 25 downstream of the turbine 15 ,

2 zeigt ein als starre Rohrverzweigung 300 ausgebildetes elektronikansteuerungsfreies Mittel 30. Der von der Brennkraftmaschine 10 stammende Abgasstrom 51 wird in zwei Strömungspfade aufgeteilt. Der erste Strömungspfad bzw. Abgasteilstrom 53 führt zur eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung, der zweite Strömungspfad bzw. Abgasteilstrom 55 bildet den Abgasstrom des Umgehungspfads 27. Der Abgasstrom 51 durch die erste Querschnittsfläche 61 wird also auf den ersten Abgasteilstrom 53 durch die zweite Querschnittsfläche 63 und auf den zweiten Abgasteilstrom 55 durch die dritte Querschnittsfläche 65 aufgeteilt. Die Größe der drei Querschnittsflächen der betreffenden Abgasrohre, die ausgehend von der Brennkraftmaschine 10, von der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung 15 bzw. vom Umgehungspfad 27 an der Rohrverzweigung 300 zusammenlaufen, legen – neben den Abzweigungswinkeln der Rohrpfade der Rohrverzweigung, den Verrundungsradien und anderem – die Aufteilung des Abgasstroms fest. Dabei verhalten sich die Abgasvolumenströme 55 und 53 pro Zeiteinheit weitestgehend zueinander wie die Durchmesser der Querschnittsflächen 65 und 63, durch die sie strömen. 2 shows a rigid pipe branch 300 trained electronic control-free means 30 , The one of the internal combustion engine 10 originating exhaust stream 51 is split into two flow paths. The first flow path or partial exhaust gas flow 53 leads to a pressure difference generating device, the second flow path or exhaust partial flow 55 forms the exhaust flow of the bypass path 27 , The exhaust gas flow 51 through the first cross-sectional area 61 So it is on the first partial exhaust gas flow 53 through the second cross-sectional area 63 and on the second exhaust gas partial stream 55 through the third cross-sectional area 65 divided up. The size of the three cross-sectional areas of the respective exhaust pipes, starting from the internal combustion engine 10 from which a pressure difference generating device 15 or from the bypass path 27 at the pipe junction 300 converging, determine - in addition to the branching angles of the pipe paths of the pipe branch, the radii of curvature and others - the distribution of the exhaust gas flow. The exhaust gas volume flows behave in this case 55 and 53 per unit time as far as possible to each other as the diameter of the cross-sectional areas 65 and 63 through which they stream.

Abhängig von der Anforderung an im Umgehungspfad bzw. den Mitteln zur Abgasnachbehandlung bereitzustellender Energie kann der Anteil des Abgasvolumen- bzw. Abgasmassenstroms durch den Umgehungspfad durch geeignete Wahl der Durchmesser der Querschnittsflächen 65 und 63 eingestellt werden. Diese Art der Ausgestaltung des elektronikansteuerungsfreien Mittels 30 als starre Rohrverzweigung 300 eignet sich insbesondere für solche Anwendungen, bei denen der zur Bereitstellung einer bestimmten Energiemenge im Abgastrakt außerhalb der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung erforderliche Abgasmassenstromanteil im Umgehungspfad einen bestimmten Wert nicht überschreitet, beispielsweise 15% vom gesamten Abgasstrom, den die Brennkraftmaschine produziert, zumindest für einen großen Teil des Motorkennfelds.Depending on the requirement for energy to be provided in the bypass path or the means for the exhaust gas aftertreatment, the proportion of exhaust gas volume or exhaust gas mass flow through the bypass path can be determined by suitable selection of the diameters of the cross-sectional areas 65 and 63 be set. This type of embodiment of the electronic control-free means 30 as a rigid pipe branch 300 is particularly suitable for those applications in which the exhaust gas mass flow component in the bypass path required to provide a certain amount of energy in the exhaust tract outside the pressure difference generating device does not exceed a certain value, for example 15% of the total exhaust flow produced by the internal combustion engine, at least for a large part of the engine map.

3 zeigt ein als Rohrverzweigung 330 mit Ventilanordnung ausgebildetes elektronikansteuerungsfreies Mittel 30. Auch hier teilt sich der Abgasstrom 51 von der Brennkraftmaschine auf in einen Abgasteilstrom 53, der zur Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung bzw. zur Turbine des Abgasturboladers 12 gelangt, und in einen Abgasstrom 55 des Umgehungspfads 27. Alternativ oder wahlweise zusätzlich zu einer geeigneten Wahl der Durchmesser der entsprechenden Abgasrohre, wie in der Beschreibung zur 2 erläutert, ist hier im Umgehungspfad ein rein mechanisch wirkendes, als Kugelventil 70 ausgebildetes Ventil vorgesehen. Die Kugel 71 des Kugelventils 70 ist zwischen einem eine erste Spiralfeder 81 aus Bimetall aufweisendem Stellelement und einem weiteren eine zweite Spiralfeder 83 aufweisenden Stellelement eingespannt, wobei die zweite Spiralfeder vorzugsweise nicht aus Bimetall besteht. Die erste Spiralfeder 81 kann mittels eines eine Stellschraube aufweisenden ersten justierbaren Feststellglieds geeignet vorgespannt werden, die zweite Spiralfeder 83 kann mittels eines eine weitere Stellschraube aufweisenden zweiten justierbaren Feststellglieds 93 geeignet vorgespannt werden. 3 shows a pipe branch 330 formed with valve assembly electronically control-free means 30 , Here, too, the exhaust gas stream splits 51 from the internal combustion engine to a partial exhaust stream 53 , the pressure difference generating device or to the turbine of the exhaust gas turbocharger 12 enters, and into an exhaust stream 55 the bypass path 27 , Alternatively, or optionally, in addition to a suitable choice of the diameter of the respective exhaust pipes, as in Description to 2 explained here is in the bypass path a purely mechanical acting, as a ball valve 70 designed valve provided. The ball 71 of the ball valve 70 is between a first coil spring 81 bimetal exhibiting actuator and another a second coil spring 83 having clamped adjusting element, wherein the second coil spring is preferably not made of bimetal. The first spiral spring 81 can be suitably biased by means of a screw having a first adjustable locking member, the second coil spring 83 can by means of a further adjusting screw having second adjustable locking member 93 be suitably biased.

Abhängig von der Anforderung an im Umgehungspfad bzw. den Mitteln zur Abgasnachbehandlung bereitzustellender Energie kann der Anteil des Abgasvolumen- bzw. Abgasmassenstroms durch den Umgehungspfad durch geeignete Justage bzw. Wahl des sich selbst einstellenden Ventils festgelegt werden, so dass eine geeignete, hinreichend genaue selbsttätige Regelung des Massenstroms bzw. des Massenstromanteils im Umgehungspfad erfolgen kann. Erhöht sich die Abgastemperatur, beispielsweise bei einem Übergang auf wärmere Betriebspunkte, zum Beispiel höhere Drehmomentanforderungen, kann der Anteil des Abgases der Brennkraftmaschine, der über den Umgehungspfad geführt wird, verringert werden. Dies geschieht dadurch, dass sich die Bimetallfeder derart verbiegt bzw. ihre Federkonstante derart abnimmt, dass sie die Ventilkugel 71 näher an den im Bereich der Bimetallfeder 81 befindlichen Ventilsitz herantreten lässt, weil die Druckkraft der zweiten Feder, die nicht aus Bimetall gefertigt ist, diese dann in Richtung des genannten Ventilsitzes verschieben kann. Eine entsprechende Absenkung des Abgasmassenstromanteils durch den Umgehungspfad bei erhöhter Temperatur des direkt aus der Brennkraftmaschine strömenden Abgases, also des Abgases abgasstromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers, ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn sich im Umgehungspfad eine Brenneranordnung befindet. Eine solche Brenneranordnung dient in an sich bekannter Weise zur Erhöhung der Abgastemperatur, wenn der Motor selbst nicht hinreichend heißes Abgas liefert, um eine den gesetzlichen Anforderungen genügende Abgasnachbehandlung zu gewährleisten. Dabei wird der Brenneranordnung zugeführtes Heizmaterial, beispielsweise Kraftstoff, verbrannt. Zur Verteilung der entstehenden heißen Verbrennungsgase müssen diese fortgeblasen und mit dem Hauptabgasstrom vermischt werden. Hierzu dient u. a. eine Abzweigung von Abgas in den Umgehungspfad, das – neben der Gewährleistung der Bereitstellung einer hinreichenden Menge an im Abgas befindlichen Restsauerstoff für den Brennerbetrieb – die heißen von der Brenneranordnung stammenden Verbrennungsgase mitreissen und dem Hauptabgasstrom stromabwärts der Turbine des Abgasturboladers zuführen kann. Bei hohen Abgastemperaturen ist dieser Mechanismus nicht nötig, und der Umgehungspfad kann über das sich sozusagen sanft bzw. gedämpft schließende Bimetall-Kugelventil allmählich und ohne großen Druckschwankungen vom Hauptabgasstrom durch den Abgasturbolader entkoppelt werden; entsprechend wird der Brenner immer weniger mit Restsauerstoff aus dem Abgas versorgt und sein Hitzeeintrag in den Abgasstrom sinkt.Depending on the requirement for energy to be provided in the bypass path or the means for exhaust gas aftertreatment, the proportion of the exhaust gas volume or exhaust gas mass flow through the bypass path can be determined by suitable adjustment or selection of the self-adjusting valve, so that a suitable, sufficiently accurate automatic control the mass flow or the mass flow component can take place in the bypass path. For example, as the exhaust gas temperature increases, for example when changing to warmer operating points, for example, higher torque requirements, the proportion of exhaust gas of the internal combustion engine routed via the bypass path can be reduced. This happens because the bimetallic spring bends or decreases its spring constant such that it the valve ball 71 closer to that in the bimetal spring area 81 located valve seat can approach, because the pressure force of the second spring, which is not made of bimetal, then can move it in the direction of said valve seat. A corresponding reduction in the exhaust gas mass flow rate through the bypass path at elevated temperature of the exhaust gas flowing directly from the internal combustion engine, ie the exhaust gas upstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger, can be used advantageously in particular if a burner arrangement is located in the bypass path. Such a burner arrangement is used in a manner known per se for increasing the exhaust gas temperature when the engine itself does not supply sufficiently hot exhaust gas in order to ensure exhaust gas aftertreatment which satisfies the legal requirements. In this case, the burner assembly supplied heating material, such as fuel, is burned. To distribute the resulting hot combustion gases, they must be blown away and mixed with the main exhaust stream. This purpose is served, inter alia, a diversion of exhaust gas in the bypass path, which - in addition to ensuring the provision of a sufficient amount of residual oxygen in the exhaust gas for burner operation - entrain the hot originating from the burner assembly combustion gases and can supply the main exhaust gas downstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger. At high exhaust gas temperatures, this mechanism is not necessary, and the bypass path can be decoupled via the so-called soft or muted closing bimetallic ball valve gradually and without large pressure fluctuations of the main exhaust gas flow through the exhaust gas turbocharger; Accordingly, the burner is less and less supplied with residual oxygen from the exhaust and its heat input into the exhaust stream decreases.

In alternativen Ausführungsformen kann das Ventil auch entfernt von der Rohrverzweigung in einem mittleren Bereich des Umgehungspfads oder im Umgehungspfad nahe der Einmündung des Umgehungspfads in die Abgasleitung 25 abgasstromabwärts der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung, speziell der Turbine des Abgasturboladers, angeordnet sein.In alternative embodiments, the valve may also be remote from the manifold in a central region of the bypass path or in the bypass path near the junction of the bypass path into the exhaust conduit 25 Abgasstromabwärts the pressure difference generating means, especially the turbine of the exhaust gas turbocharger be arranged.

In alternativen Ausführungsformen kann das Ventil insbesondere auch als Klappenventil oder Hubventil mit entsprechend temperaturabhängig wirkenden Stellelementen ausgestaltet sein.In alternative embodiments, the valve may in particular also be configured as a flap valve or lift valve with correspondingly temperature-dependent actuators.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1066454 [0001] EP 1066454 [0001]
  • DE 102007028493 [0002, 0002] DE 102007028493 [0002, 0002]

Claims (11)

Abgasnachbehandlungsanordnung (5) einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Abgasleitung (25), wobei die Abgasleitung eine eine Druckdifferenz erzeugende Einrichtung (15) aufweist, und wobei abgasstromaufwärts der Einrichtung (15) von der Abgasleitung ein Umgehungspfad (27) für den Abgasstrom zur Umgehung der Einrichtung (15) abzweigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgehungspfad (27) derart eingerichtet ist, dass eine an den Betrieb der Brennkraftmaschine (10) angepasste Aufteilung des Abgasstroms zwischen der Abgasleitung (25) und dem Umgehungspfad (27) mittels eines elektronikansteuerungsfreien Mittels (30) gewährleistet ist.Exhaust after-treatment arrangement ( 5 ) an internal combustion engine ( 10 ) with an exhaust pipe ( 25 ), wherein the exhaust pipe is a pressure difference generating means ( 15 ) and wherein exhaust gas upstream of the device ( 15 ) from the exhaust pipe a bypass path ( 27 ) for the exhaust gas flow to bypass the device ( 15 ), characterized in that the bypass path ( 27 ) is set up such that a to the operation of the internal combustion engine ( 10 ) adapted division of the exhaust gas flow between the exhaust pipe ( 25 ) and the bypass path ( 27 ) by means of an electronic control-free means ( 30 ) is guaranteed. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine Turbine (15) eines Abgasturboladers (12) aufweist.Exhaust gas after-treatment arrangement according to claim 1, characterized in that the device is a turbine ( 15 ) of an exhaust gas turbocharger ( 12 ) having. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektroniksteuerungsanfreie Mittel (30) eine Rohrverzweigung (300, 330) aufweist, wobei der Umgehungspfad (27) abgasstromaufwärts der Einrichtung (15) dieser Rohrverzweigung (300, 330) entspringt.Exhaust gas after-treatment arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic control-control-free means ( 30 ) a branch pipe ( 300 . 330 ), wherein the bypass path ( 27 ) upstream of the device ( 15 ) of this branch pipe ( 300 . 330 ) springs. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Abgas durchströmbare Querschnittsfläche (65) des Umgehungspfads (27) einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser der vom Abgas durchströmbaren Querschnittsfläche (63) der Abgasleitung (25) abgasstromabwärts der Rohrverzweigung.Exhaust after-treatment arrangement according to claim 3, characterized in that the cross-sectional area through which the exhaust gas can flow ( 65 ) of the bypass path ( 27 ) has a diameter which is smaller than the diameter of the cross-sectional area through which the exhaust gas can flow ( 63 ) of the exhaust pipe ( 25 ) downstream of the pipe branch. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der beiden Durchmesser derart gewählt ist, dass einerseits ein Betrieb der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung und andererseits ein hinreichender Energieeintrag in die Abgasleitung (25) stromabwärts der eine Druckdifferenz erzeugenden Einrichtung gewährleistet ist.Exhaust gas aftertreatment arrangement according to claim 4, characterized in that the ratio of the two diameters is selected such that, on the one hand, an operation of the device generating a pressure difference and, on the other hand, a sufficient introduction of energy into the exhaust gas line ( 25 ) is ensured downstream of the pressure difference generating means. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der beiden Durchmesser so gewählt ist, dass der Umgehungspfad über weite Teile des Motorkennfelds der Brennkraftmaschine maximal 15 Prozent des gesamten Abgasstroms, den die Brennkraftmaschine produziert, abzweigt.Exhaust gas aftertreatment arrangement according to claim 5, characterized in that the ratio of the two diameters is selected so that the bypass path over a large part of the engine map of the internal combustion engine a maximum of 15 percent of the total exhaust gas flow produced by the internal combustion engine, branches off. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektroniksteuerungsanfreie Mittel ein sich selbst einstellendes Ventil (70), insbesondere ein Kugelventil, aufweist, wobei das Ventil im Umgehungspfad (27) angeordnet ist und zum Durchlaß eines an den Betrieb der Brennkraftmaschine (10) angepassten Abgasvolumenstroms dient.Exhaust after-treatment arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic control-aiding means a self-adjusting valve ( 70 ), in particular a ball valve, wherein the valve in the bypass path ( 27 ) and for the passage of a to the operation of the internal combustion engine ( 10 ) adapted exhaust gas volume flow is used. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (70) mindestens ein, insbesondere ein Bimetall aufweisendes, Stellelement (81) enthält.Exhaust after-treatment arrangement according to claim 7, characterized in that the valve ( 70 ) at least one, in particular a bimetal exhibiting, actuating element ( 81 ) contains. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellelement ein justierbares Feststellglied (91) zur Justage des Stellelements (81) aufweist.Exhaust after-treatment arrangement according to claim 8, characterized in that the at least one adjusting element is an adjustable locking member ( 91 ) for adjusting the actuating element ( 81 ) having. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgehungspfad (27) Mittel (23) zur Abgasnachbehandlung enthält.Exhaust gas after-treatment arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the bypass path ( 27 ) Medium ( 23 ) contains for exhaust aftertreatment. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23) eine Brenneranordnung (24) aufweisen.Exhaust gas after-treatment arrangement according to claim 10, characterized in that the means ( 23 ) a burner assembly ( 24 ) exhibit.
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