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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufheizen eines Partikelfilters einer Abgasanlage.
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Aus der
DE 196 26 837 A1 ist eine Abgasanlage bekannt, die stromauf eines Oxidationskatalysators, kurz Oxikat, einen elektrisch beheizbaren Katalysator, sogenannte E-Kat, aufweist, wobei außerdem stromauf des E-Kats ein Kraftstoffinjektor angeordnet ist. Beider bekannten Abgasanlage ist zwischen dem E-Kat und dem Oxikat außerdem ein NOX-Speicherkatalysator, kurz NOX-Speicherkat, angeordnet. Ferner ist bei der bekannten Abgasanlage ein Bypass vorgesehen, der die Anordnung aus Kraftstoffinjektor, E-Kat und NOX-Speicherkat umgeht und stromauf des Oxikats wieder einmündet. Bei deaktiviertem Bypass durchströmt der gesamte Abgasstrom den E-Kat und den Oxikat. Der E-Kat kann elektrisch soweit beheizt werden, dass er seine Mindestbetriebstemperatur oder Lightoff-Temperatur erreicht. Bei aufgeheiztem E-Kat kann mit dem Kraftstoffinjektor stromauf des E-Kats Kraftstoff in den Abgasstrom eingedüst werden, der im E-Kat umgesetzt wird. Die hierbei ablaufende stark exotherme Reaktion erzeugt heiße Abgase, mit deren Hilfe der NOX-Speicherkat regeneriert werden kann.
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Üblicherweise umfasst eine Abgasanlage zumindest eine Abgasleitung zum Führen von Abgasen einer Brennkraftmaschine. In dieser Abgasleitung kann zumindest ein Partikelfilter angeordnet sein, insbesondere dann, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Dieselmotor handelt. Mit Hilfe eines derartigen Partikelfilters lassen sich im Abgas mitgeführte Partikel herausfiltern, was eine Feinstaubbelastung der Umwelt reduziert. Die herausgefilterten Partikel lagern sich dabei im Partikelfilter an, wodurch dessen Durchströmungswiderstand ansteigt. Von Zeit zu Zeit ist daher eine Regeneration des Partikelfilters erforderlich.
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Für eine derartige Regeneration wird das Partikelfilter auf eine Regenerationstemperatur erhitzt, bei welcher sich die Partikelbeladung von selbst entzündet (Light-Off) und abbrennt.
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Bei modernen Brennkraftmaschinen besteht jedoch das Problem, dass die erforderliche Regenerationstemperatur nur vergleichsweise selten, zum Beispiel bei Volllast über einen längeren Zeitraum, erreicht wird, so dass es erforderlich sein kann, zum Starten der Regeneration die Aufheizung des Partikelfilters durch geeignete Maßnahmen gezielt zu realisieren. Üblich ist es hierzu, stromauf des Partikelfilters einen Oxidationskatalysator anzuordnen und stromauf des Oxidationskatalysators Kraftstoff, sogenannter Sekundär-Kraftstoff, dem Abgasstrom zuzuführen. Im Oxidationskatalysator erfolgt eine exotherme Umsetzung des Kraftstoffs, was den Abgasstrom aufheizt und dementsprechend eine Aufheizung des stromab liegenden Partikelfilters ermöglicht. Problematisch hierbei ist nun, dass auch der Oxidationskatalysator eine Mindestbetriebstemperatur benötigt, um die gewünschte Umsetzung des Kraftstoffs herbeizuführen. Zwar liegt diese Mindestbetriebstemperatur unterhalb der Regenerationstemperatur, jedoch deutlich oberhalb der üblichen Abgastemperaturen. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es grundsätzlich möglich, den jeweiligen Oxidationskatalysator mit einer elektrischen Heizung zu versehen bzw. einen elektrisch beheizbaren Oxidationskatalysator, sogenannter E-Kat, zu verwenden. Sofern der gesamte Abgasstrom durch den E-Kat geführt wird, muss dieser vergleichsweise groß bauen, um den erforderlichen Temperaturhub zu erzeugen. Dementsprechend wird vergleichsweise viel elektrische Energie benötigt, um den E-Kat auf seine Mindestbetriebstemperatur aufzuheizen. Hierdurch kann es zu einer kritischen Belastung des Bordnetzes eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs kommen und der energetische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine wird beeinträchtigt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für die Regeneration eines Partikelfilters einer Abgasanlage einen vorteilhaften Weg aufzuzeigen, der sich insbesondere durch einen reduzierten Energiebedarf auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, von einem Abgashauptstrom stromauf des Partikelfilters einen Bypassstrom abzuzweigen, mit Hilfe eines Injektors Kraftstoff in den Bypassstrom einzubringen und diesen an einem im Bypass angeordneten Zusatz-Oxidationskatalysator, der zum Beispiel elektrisch beheizt sein kann, nur teilweise und/oder partiell umzusetzen, anschließend den so aufgeheizten Bypassstrom wieder dem Abgashauptstrom stromauf eines Haupt-Oxidationskatalysators zuzuführen, wobei dann im Haupt-Oxidationskatalysator der im Abgashauptstrom mitgeführte nur teilweise bzw. partiell umgesetzte Kraftstoff vollständig umgesetzt wird. Erst anschließend gelangt der Abgashauptstrom zum Partikelfilter. Die Erfindung nutzt hier zumindest zwei Effekte. Zum einen wird im Bypass nur ein Teil des Abgashauptstroms geführt, so dass der darin angeordnete Zusatz-Oxidationskatalysator vergleichsweise klein bauen kann und dementsprechend nur eine vergleichsweise geringe thermische Masse aufweist. Folglich lässt sich der Zusatz-Oxidationskatalysator mit vergleichsweise wenig Energie auf seine Mindestbetriebstemperatur aufheizen. Zum anderen wird stromauf des Zusatz-Oxidationskatalysators so viel Kraftstoff eingebracht, dass im Zusatz-Oxidationskatalysator nur ein Teil des Kraftstoffs umgesetzt werden kann bzw. nur eine partielle Umsetzung des Kraftstoffs erfolgen kann. Folglich enthält das vom Zusatz-Oxidationskatalysator kommende Abgas weiterhin Kraftstoff bzw. reaktive Reaktionsprodukte der partiellen Umsetzung des Kraftstoffs. In der Folge kommt es im Haupt-Oxidationskatalysator zu einer weiteren exothermen Reaktion. Die Aufheizung des Partikelfilters erfolgt somit über eine gestufte Vorgehensweise. Der hinreichend aufgeheizte Zusatz-Oxidationskatalysator ermöglicht die teilweise bzw. partielle Umsetzung des Kraftstoffs, wodurch heiße Abgase entstehen, die am Haupt-Oxidationskatalysator die vollständige Umsetzung bzw. die Umsetzung des restlichen Kraftstoffs bewirken und weiter aufgeheizte Abgase erzeugen, die dann die gewünschte Aufheizung des Partikelfilters bewirken.
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Realisiert wird diese Vorgehensweise beispielsweise mit Hilfe einer Abgasanlage, bei welcher wenigstens ein Haupt-Oxidationskatalysator vorgesehen ist, der entweder unmittelbar am oder im Partikelfilter oder stromauf des Partikelfilters in der Abgasanlage ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Haupt-Oxidationskatalysator in einem eigenen Gehäuse stromauf des Partikelfilters in der Abgasanlage angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, den Haupt-Oxidationskatalysator durch eine katalytische Beschichtung eines Filterkörpers des Partikelfilters unmittelbar am bzw. im Partikelfilter zu erzeugen. Ebenso kann der Haupt-Oxidationskatalysator mit dem Partikelfilter in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.
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Der Bypass enthält den Zusatz-Oxidationskatalysator, wobei ein vom Zusatz-Oxidationskatalysator kommender Rücklauf des Bypasses stromauf des Haupt-Oxidationskatalysators an die Abgasanlage angeschlossen ist und wobei ferner ein zum Zusatz-Oxidationskatalysator führender Vorlauf des Bypasses stromauf der Anschlussstelle des Rücklaufs an die Abgasanlage angeschlossen ist. Im Bypass ist nun stromauf des Zusatz-Oxidationskatalysators zumindest ein Injektor zum Einbringen von Kraftstoff in den im Bypass geführten Teilstrom des Abgases angeordnet.
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Vorteilhaft beträgt der Bypassstrom maximal 50%, vorzugsweise maximal 33% oder maximal 25% des Abgashauptstroms.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Zusatz-Oxidationskatalysators auf eine Mindestbetriebstemperatur vorgesehen sein, um den Zusatz-Oxidationskatalysator willkürlich auf seine Mindestbetriebstemperatur aufheizen zu können. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Heizeinrichtung in den Zusatz-Oxidationskatalysator integriert ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Heizeinrichtung als elektrische Heizeinrichtung konzipiert sein. Besonders zweckmäßig ist daher eine Ausführungsform, bei welcher der Zusatz-Oxidationskatalysator als elektrisch beheizbarer Katalysator, also als sogenannter E-Kat ausgestaltet ist. Ein derartiger E-Kat baut besonders kompakt. Da nur der Bypassstrom durch den Zusatz-Oxidationskatalysator geführt werden muss, besitzt der Zusatz-Oxidationskatalysator eine vergleichsweise geringe thermische Masse, so dass nur vergleichsweise wenig elektrische Energie benötigt wird, um den Zusatz-Oxidationskatalysator auf seine Mindestbetriebstemperatur aufzuheizen.
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Zweckmäßig kann ein Bypassventil zum Steuern des durch den Bypass geführten Abgasstroms vorgesehen sein. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den Bypass für Betriebszustände, in denen keine Regeneration des Partikelfilters erforderlich ist, zu deaktivieren. Ein derartiges Bypassventil kann in der Abgasleitung zwischen einer Entnahmestelle, über welche der Vorlauf an die Abgasleitung angeschlossen ist, und einer Rückführstelle angeordnet sein, über welche der Rücklauf an die Abgasleitung angeschlossen ist. Bei einer derartigen Anordnung arbeitet das Bypassventil als Drossel, die den Abgashauptstrom zum Einstellen des jeweils gewünschten Bypassstroms androsselt. Eine Sperrfunktion ist für das in der Abgasleitung angeordnete Bypassventil nicht erforderlich.
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Grundsätzlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher das Bypassventil im Bypass angeordnet ist.
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Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann in der Abgasleitung stromauf der Anschlussstelle des Rücklaufs eine Turbine eines Abgasturboladers angeordnet sein. Der Bypassstrom wird bei dieser Ausführungsform auf der Niederdruckseite der Turbine vom Abgashauptstrom rückgeführt. Grundsätzlich kann die Anschlussstelle des Vorlaufs stromauf oder stromab der Turbine angeordnet sein. Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Turbine stromauf der Anschlussstelle des Vorlaufs angeordnet ist. In diesem Fall erfolgt die Abzweigung des Bypassstroms auf der Niederdruckseite der Turbine.
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Die Aufheizung des Partikelfilters für dessen Regeneration ist in besonderer Weise bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen von erhöhter Bedeutung, da dort vergleichsweise große Abgasvolumenströme vorliegen, die außerdem bei relativ niedrigen Temperaturen auftreten.
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Der Zusatz-Oxidationskatalysator kann entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform zumindest einen Durchtrittspfad aufweisen, durch den ein Teil des Kraftstoff-Abgas-Gemischs im Wesentlichen ohne Umsetzung den Zusatz-Oxidationskatalysator durchströmen kann. Auf diese Weise wird besonders einfach ein Durchschlag oder Schlupf des Kraftstoffs durch den Zusatz-Oxidationskatalysator erreicht.
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Ebenso sind andere geometrische Maßnahmen am Zusatz-Oxidationskatalysator vorstellbar, um die gewünschte nur teilweise Umsetzung, bzw. partielle Oxidation des Kraftstoffs zu erzielen. Beispielsweise kann der Zusatz-Oxidationskatalysator eine größere Porengröße bzw. eine geringere Porendichte aufweisen.
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Im vorliegenden Zusammenhang wird zwischen einer teilweisen Umsetzung des Kraftstoffs und einer partiellen Umsetzung des Kraftstoffs unterschieden. Bei einer teilweisen Umsetzung des Kraftstoffs wird nur ein Teil des Kraftstoffs vollständig oxidiert, so dass im Abgas des Zusatz-Oxidationskatalysators zusätzlich zum. nicht umgesetzten Kraftstoff reaktive Reaktionsprodukte nicht oder nur in Form parasitärer Effekte auftreten. Bei einer partiellen Umsetzung des Kraftstoffs erfolgt dagegen eine partielle Oxidation des gesamten zugeführten Kraftstoffs, derart, dass reaktive Zwischenprodukte, wie zum Beispiel Wasserstoff und Kohlenmonoxid entstehen. Langkettige Kohlenwasserstoffe sind dann im Abgas des Zusatz-Oxidationskatalysators nicht oder nur noch parasitär enthalten.
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Eine teilweise Umsetzung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass ein Teil des Kraftstoffs den Zusatz-Oxidationskatalysator ohne Kontakt mit Katalysatormaterial durchströmen kann. Eine partielle Umsetzung lässt sich beispielsweise erreichen, wenn dem Abgasstrom soviel Kraftstoff zugeführt wird, dass ein fettes Kraftstoff-Abgas-Gemisch entsteht, in dem also gegenüber einem stöchiometrischen Verhältnis von Luft und Kraftstoff ein Luftmangel herrscht.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 und 2 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Abgasanlage bei verschiedenen Ausführungsformen.
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Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine Abgasanlage 1 zumindest eine Abgasleitung 2, die Abgas von einer Brennkraftmaschine 3 abführt. In der Abgasleitung 2 ist zumindest ein Partikelfilter 4 angeordnet. Stromauf des Partikelfilters 4 ist ein Haupt-Oxidationskatalysator 5 in der Abgasleitung 2 angeordnet. Der Haupt-Oxidationskatalysator 5 kann bei einer anderen Ausführungsform auch in das Partikelfilter 4 integriert sein. Beispielsweise kann hierzu der Hauptoxidationskatalysator 5 in Form einer katalytisch aktiven Beschichtung auf einen Filterkörper des Partikelfilters 4 aufgebracht sein. Zur vereinfachten Darstellung ist jedoch die hier wiedergegebene Ausführungsform bevorzugt, bei welcher der Haupt-Oxidationskatalysator 5 in Form eines separaten Bauteils stromauf des Partikelfilters 4 in der Abgasanlage 2 angeordnet ist.
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Die hier vorgestellte Abgasanlage 1 umfasst außerdem, einen Bypass 6, in dem ein Zusatz-Oxidationskatalysator 7 angeordnet ist. Der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 kann entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform als elektrisch beheizbarer Katalysator, also als sogenannter E-Kat ausgestaltet sein. Dementsprechend ist der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 dann mit elektrischen Anschlüssen 8 ausgestattet, die es ermöglichen, den Zusatz-Oxidationskatalysator 7 an eine elektrische Energieversorgung anzuschließen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine beliebige andere Heizeinrichtung vorstellbar, die insbesondere elektrisch betrieben werden kann und mit deren Hilfe der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 aufgeheizt werden kann.
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Der Bypass 6 umfasst einen Vorlauf 9, der von einer vorlaufseitigen Anschlussstelle 10 bis zum Zusatz-Oxidationskatalysator 7 führt, sowie einen Rücklauf 11, der vom Zusatz-Oxidationskatalysator 7 zu einer rücklaufseitigen Anschlussstelle 12 führt. Über diese beiden Anschlussstellen 10, 12 ist der Bypass 6 an die Abgasleitung 2 angeschlossen. Dementsprechend kann Abgas von der Abgasleitung 2 über den Vorlauf 9 zum Zusatz-Oxidationskatalysator 7 gelangen und von diesem über den Rücklauf 11 zurück in die Abgasleitung 2.
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Der Bypass 6 enthält stromauf des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 einen Injektor 13, mit dessen Hilfe gemäß einem Pfeil 14 Kraftstoff in den im Bypass 6 geführten Abgasstrom eingebracht werden kann. Der im Bypass 6 geführte Abgasstrom ist in den 1 und 2 durch einen Pfeil angedeutet und wird im Folgenden als Bypassstrom 15 bezeichnet. Im Unterschied dazu wird der in der Abgasleitung 2 geführte Abgasstrom mit Abgashauptstrom bezeichnet, der in den 1 und 2 durch Pfeile 16 angedeutet ist.
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Zum Einstellen bzw. Steuern des Bypassstroms 15 ist zweckmäßig ein Bypassventil 17 vorgesehen. Im Beispiel der 1 ist das Bypassventil 17 in einem Leitungsabschnitt 18 der Abgasleitung 2 angeordnet, der sich zwischen der vorlaufseitigen Anschlussstelle 10 und der rücklaufsseitigen Anschlussstelle 12 befindet. Die vorlaufseitige Anschlussstelle 10 ist dabei stromauf der rücklaufseitigen Anschlussstelle 12 in der Abgasleitung 2 positioniert.
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Im Unterschied dazu ist im Beispiel der 2 ist das Bypassventil 17 im Bypass 6, insbesondere im Vorlauf 9, angeordnet. Hierdurch kann der Strömungswiderstand der Abgasleitung 2 reduziert werden. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der zwei Bypassventile 17 vorgesehen sind, von denen das eine im Bypass 6 und das andere im Leitungsabschnitt 18 angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Abgasanlage 1 für eine aufgeladene Brennkraftmaschine 3 vorgesehen sein. Die Abgasanlage 1 kann dann in der Abgasleitung 2 eine Turbine 19 eines Abgasturboladers 20 enthalten. Im Beispiel der 1 befindet sich diese Turbine 19 stromauf der vorlaufseitigen Anschlussstelle 10 in der Abgasleitung 2. Die rücklaufseitige Anschlussstelle 12 befindet sich in der Abgasleitung 2 stromauf des Haupt-Oxidationskatalysators 5.
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Im Unterschied dazu zeigt 2 eine vorteilhafte Ausführungsform, bei welcher die vorlaufseitige Anschlussstelle 10 stromauf der Turbine 19 in der Abgasleitung 2 angeordnet ist. Stromauf der Turbine 19 enthält das Abgas mehr Wärme, so dass dann im Bypass 6 weniger Wärme zugeführt werden muss, um den gewünschten Temperaturhub zu erzeugen.
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Der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 kann zumindest einen durch einen mit unterbrochener Linie angedeuteten Pfeil dargestellten Durchtrittspfad 21 aufweisen, der eine Durchströmung des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 für einen Teil des stromauf des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 im Bypass 6 gebildeten Kraftstoff-Abgas-Gemischs ermöglicht, ohne dass es dabei für diesen Teilstrom zu einer Umsetzung des mitgeführten Kraftstoffs im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 kommt. Ein derartiger Durchtrittspfad 21 kann beispielsweise durch wenigstens eine Durchgangsbohrung gebildet sein, die in einen Katalysatorkörper des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 eingebracht sein kann. Ebenso kann besagter Katalysatorkörper in einem Gehäuse des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 so angeordnet sein, dass er von einer gewünschten Leckageströmung umströmbar ist. Ferner kann der Katalysatorkörper des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 eine vergleichsweise große Porengröße bzw. eine vergleichsweise geringe Porendichte besitzen, so dass ein Teil der Abgasströmung den Zusatz-Oxidationskatalysator 7 durchströmen kann, ohne dass der mitgeführte Kraftstoff mit der katalytisch aktiven Oberfläche des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 in Kontakt kommt.
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Die hier vorgestellte Abgasanlage kann nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren betrieben werden:
Während eines Normalbetriebs befindet sich das Bypassventil 17 gemäß 1 in einer Offenstellung bzw. gemäß 2 in einer Schließstellung, so dass grundsätzlich der gesamte Abgashauptstrom 16 durch den Leitungsabschnitt 18 geführt ist, so dass im Wesentlichen kein Bypassstrom 15 vorhanden ist. Im Abgasstrom mitgeführte Partikel können sich dabei im Partikelfilter 4 anlagern. Sobald eine Regeneration des Partikelfilters 4 erforderlich ist, wird eine Aufheizprozedur bzw. ein Verfahren zum Aufheizen des Partikelfilters 4 wie folgt durchgeführt:
Das in der Abgasleitung 2 geführte Abgas besitzt stromauf der vorlaufseitigen Anschlussstelle 10 eine Temperatur T1. Diese Temperatur T1 liegt unterhalb einer Mindestbetriebstemperatur des Zusatz-Oxidationskatalysators 7. Zum Aufheizen des Partikelfilters 4 auf dessen Regenerationstemperatur (Light-off-Temperatur) wird mit Hilfe des Bypassventils 17 die Abgasleitung 2 im Leitungsabschnitt 18 angedrosselt bzw. der Bypass 6 im Vorlauf 9 geöffnet, so dass ein Bypassstrom 15 entsteht und durch den Bypass 6 geleitet wird. Der weiterhin durch den Leitungsabschnitt 18 strömende Anteil des Abgashauptstroms 16 wird im Folgenden mit Reststrom bezeichnet, der in den 1 und 2 durch einen Pfeil 22 angedeutet ist. Bypassstrom 15 und Reststrom 22 können im Sonderfall etwa gleich groß sein. Vorteilhaft bewegt sich der Bypassstrom 15 in einem Bereich von einschließlich 10% bis einschließlich 50% des Abgashauptstroms 16. Bevorzugt liegt er jedoch bei etwa 25% ± 5% des Abgashauptstroms 16. Im Vorlauf 9 herrscht im Abgas noch immer die Temperatur T1 bzw. eine geringfügig höhere Temperatur T1, falls der Bypass 6 gemäß 2 stromauf der Turbine 19 abgezweigt wird. Zur Vereinfachung wird im Folgenden nur noch von T1 gesprochen, unabhängig davon, ob der Bypass 6 stromauf oder stromab von der Turbine 19 abzweigt oder ob überhaupt eine solche Turbine 19 vorhanden ist.
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Sofern diese Abgastemperatur T1 kleiner ist als die Mindestbetriebstemperatur des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 kann der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 auf seine Mindestbetriebstemperatur aufgeheizt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Bestromung über die Stromanschlüsse oder über eine entsprechende andere Heizeinrichtung. Sobald der Zusatz-Oxidationskatalysator 7 seine Mindestbetriebstemperatur besitzt, kann über den Injektor 13 Kraftstoff in den Bypassstrom 15 eingedüst werden. Die Menge des eingebrachten Kraftstoffs 14, die Größe des Bypassstroms 15 und die Auslegung des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 sind so aufeinander abgestimmt, dass im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 nur ein Teil des dem Bypassstrom 15 zugeführten Kraftstoffs 14 umgesetzt wird und/oder nur eine partielle Oxidation des dem Abgasstrom zugeführten Kraftstoffs 14 erfolgt. Jedenfalls erfolgt im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 eine exotherme Reaktion, welche die Temperatur des Abgases im Rücklauf 11 auf einen Wert T2 erhöht, der größer ist als die Temperatur T1. Bei der rücklaufseitigen Anschlussstelle 12 werden der Bypassstrom 15 und der Reststrom 22 wieder zum Abgashauptstrom 16 vereint, der dann jedoch eine Mischtemperatur T3 besitzt, die größer ist als die Temperatur T1 und kleiner ist als die Temperatur T2.
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Je nach gewählter Abstimmung von Bypassstrom 15, eingespritzter Kraftstoffmenge 14 und Auslegung des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 enthält der Bypassstrom 15 stromab des Zusatz-Oxidationskatalysators 7 und enthält somit der Abgashauptstrom 16 stromab der rücklaufseitigen Anschlussstelle 12 unverbrannte Kohlenwasserstoffe und/oder reaktive Zwischenprodukte der partiellen Oxidation des Kraftstoffs. Im Haupt-Oxidationskatalysator 5 kann nun eine Umsetzung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe bzw. eine vollständige Oxidation der reaktiven Zwischenprodukte erfolgen. Eine zusätzliche Aufheizung des Haupt-Oxidationskatalysators 5 auf dessen Mindestbetriebstemperatur ist dabei nicht erforderlich, sondern erfolgt automatisch durch den auf die Temperatur T3 aufgeheizten Abgashauptstrom 16. Die Reaktion im Haupt-Oxidationskatalysator 5 ist wieder exotherm, so dass der Abgashauptstrom 16 stromab des Haupt-Oxidationskatalysators 5 dann eine Temperatur T4 besitzt, die größer ist als die Temperatur T3. Außerdem ist diese Temperatur T4 größer als die Temperatur T2 im Bypassstrom 15 stromab des Zusatz-Oxidationskatalysators 7. Insbesondere ist diese Abgastemperatur T4 stromab des Haupt-Oxidationskatalysators 5 ausreichend hoch, um das Partikelfilter 4 auf die erforderliche Regenerationstemperatur aufzuheizen. Somit kommt es zur Selbstentzündung der im Partikelfilter 4 angelagerten Partikel, wodurch die gewünschte Regeneration des Partikelfilters 4 erfolgt. Letztlich gilt für die hier voneinander unterschiedenen Temperaturen folgender Zusammenhang: T1 < T3 < T2 < T4.
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Da mit dem Zusatz-Oxidationskatalysator 7 nur ein Teil des Kraftstoffs 14 umgesetzt wird bzw. da mit im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 nur eine partielle Oxidation des Kraftstoffs 14 erfolgt, kann dem Bypassstrom 15 beispielsweise so viel Kraftstoff 14 zugeführt werden, dass ein fettes Kraftstoff-Abgas-Gemisch entsteht. Insbesondere kann dem Bypassstrom 15 mehr Kraftstoff 14 zugeführt werden als im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 in der vorgesehenen Verweildauer und/oder mit dem vorhandenen Sauerstoff umsetzbar ist.
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Sofern im Zusatz-Oxidationskatalysator 7 eine partielle Oxidation des gesamten Kraftstoffs 14 erfolgt, werden aus den Kohlenwasserstoffen des Kraftstoffs hochreaktive Reaktionszwischenprodukte erzeugt, wie zum Beispiel Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die im Haupt-Oxidationskatalysator 5 vollständig umgesetzt werden können, beispielsweise zu Wasser und Kohlendioxid.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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