DE102012011603A1 - Exhaust system and method for operating such - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (10) für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (12), umfassend einen HC-Adsorber (22) sowie einen diesem nachgeschalteten, zumindest zur Konvertierung von Kohlenwasserstoffen (HC) ausgebildeten Katalysator (20) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage (10). Es ist vorgesehen, dass stromab des HC-Adsorbers (22) und stromauf des Katalysators (20) eine mit Luft und Kraftstoff betriebene oder betreibbare Brennereinrichtung (30) angeordnet ist.The invention relates to an exhaust system (10) for a spark-ignition internal combustion engine (12), comprising an HC adsorber (22) and a catalytic converter (20) arranged downstream thereof, at least for the conversion of hydrocarbons (HC), and a method for operating an exhaust system ( 10). It is envisaged that downstream of the HC adsorber (22) and upstream of the catalytic converter (20) a burner device (30) operated with air and fuel or operable is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für fremdgezündete Brennkraftmaschinen (Ottomotoren) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgasanlage.The invention relates to an exhaust system for spark-ignited internal combustion engines (gasoline engines) and a method for operating such an exhaust system.

In dem Bestreben, Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen zu senken, werden üblicherweise motorische Maßnahmen zu Senkung der Rohemissionen ergriffen. Um die dennoch nicht vollständig vermeidbaren Rohemissionen effektiv nachmotorisch umzusetzen, werden darüber hinaus Katalysatoren und andere Abgasreinigungskomponenten in den Abgasanlagen verbaut. Katalysatoren umfassen einen vom Abgas durchströmbaren Träger, z. B. einen keramischen Monolithen oder Metallträger, mit einer, ein katalytisch aktives Material enthaltenden Beschichtung. Beispielsweise werden insbesondere bei Dieselmotoren Oxidationskatalysatoren eingesetzt, welche gezielt unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) sowie Kohlenmonoxid (CO) konvertieren. Reduktionskatalysatoren, die Stickoxide (NOX) umsetzen, kommen bei Dieselmotoren und Ottomotoren zum Einsatz. Darüber hinaus sind Drei-Wege-Katalysatoren bekannt, welche die Funktion von Oxidations- und Reduktionskatalysatoren vereinen und somit alle drei Komponenten katalytisch umsetzen und hauptsächlich bei Ottomotoren eingesetzt werden.In an effort to reduce pollutant emissions from internal combustion engines, usually motor measures are taken to reduce the raw emissions. In order to effectively convert the non-completely avoidable raw emissions post-engine, catalysts and other emission control components are also installed in the exhaust systems. Catalysts comprise a carrier through which the exhaust gas can flow, for. As a ceramic monolith or metal support, with a, containing a catalytically active material coating. For example, oxidation catalysts are used especially in diesel engines, which convert specifically unburned hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). Reduction catalysts that convert nitrogen oxides (NO X ) are used in diesel engines and gasoline engines. In addition, three-way catalysts are known which combine the function of oxidation and reduction catalysts and thus convert all three components catalytically and are used mainly in gasoline engines.

Grundsätzlich benötigen sämtliche Katalysatoren eine spezifische Mindesttemperatur, die so genannte Light-Off- oder Anspringtemperatur, bei der sie definitionsgemäß 50% ihrer maximalen Konvertierungsleistung aufweisen. Nach einem Kaltstart des Motors ist diese Temperatur üblicherweise noch nicht erreicht, so dass, wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, die als Startemissionen bezeichneten Emissionen unkonvertiert die Abgasanlage verlassen. Um die Katalysatoren schnell auf ihre Light-Off-Temperatur aufzuheizen, werden häufig motorische Maßnahmen, wie Spätzündung oder Kraftstoffnacheinspritzung, ergriffen.In principle, all catalysts require a specific minimum temperature, the so-called light-off or light-off temperature, at which they by definition have 50% of their maximum conversion performance. After a cold start of the engine, this temperature is usually not reached, so that if no further measures are taken, the emissions referred to as start emissions leave the exhaust system without conversion. In order to heat the catalysts quickly to their light-off temperature, often motor measures, such as late ignition or post fuel injection, taken.

Eine verbreitete Maßnahme zur Reduzierung der Startemissionen ist die motornahe Anordnung relativ kleinvolumiger Vorkatalysatoren, die auch als Startkatalysatoren bezeichnet werden. Aufgrund ihres geringen Volumens und ihrer motornahen Platzierung erreichen Vorkatalysatoren relativ schnell ihre Light-Off-Temperatur und übernehmen dann die Konvertierung eines Großteils der Emissionen, bis auch ein nachgeschalteter Hauptkatalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat.A common measure to reduce the starting emissions is the close-coupled arrangement of relatively small volume precatalysts, which are also referred to as start catalysts. Due to their low volume and near-to-engine placement, pre-catalysts reach their light-off temperature relatively quickly and then convert most of the emissions until a downstream main catalytic converter reaches its operating temperature.

Weiterhin ist bekannt, HC-Adsorber stromauf eines Oxidations- oder Drei-Wege-Katalysators anzuordnen, welche die HC-Emissionen zwischenspeichern. Sobald der HC-Adsorber eine spezifische, beschichtungsabhängige Desorptionstemperatur erreicht hat, werden die gespeicherten Kohlenwasserstoffe desorbiert. Damit diese auf dem nachgeschalteten Katalysator katalytisch umgesetzt werden können, muss dieser zur Zeit der Desorption seine Light-Off-Temperatur bereits erreicht haben. Problematisch ist, dass die Light-Off-Temperaturen üblicher Katalysatorbeschichtungen häufig oberhalb der Desorptionstemperaturen von HC-Adsorbern liegen, wodurch ein sicherer Umsatz der Kohlenwasserstoffe schwierig zu gewährleisten ist.Furthermore, it is known to arrange HC adsorber upstream of an oxidation or three-way catalyst, which cache the HC emissions. Once the HC adsorber has reached a specific, coating-dependent desorption temperature, the stored hydrocarbons are desorbed. For these to be catalytically reacted on the downstream catalyst, it must have already reached its light-off temperature at the time of desorption. The problem is that the light-off temperatures of conventional catalyst coatings are often above the desorption temperatures of HC adsorbers, whereby a reliable conversion of hydrocarbons is difficult to ensure.

Zur Abhilfe sind aus dem Stand der Technik Abgasanlagen bekannt, bei denen ein ringförmiger HC-Adsorber stromauf eines Abgaskonverters (z. B. eines Drei-Wege-Katalysators) angeordnet ist (siehe 1; z. B. DE 103 50 516 A , US 5,315,824 ). Dabei ist der Abgasweg durch ein Innenrohr in einen äußeren Strömungsweg, der den HC-Ringadsorber aufweist, sowie einen zentralen Strömungsweg (Bypass) unterteilt. Über geeignete Stellmittel kann der Abgasstrom durch den äußeren Strömungsweg durch den HC-Adsorber geleitet werden oder zur Umgehung derselben durch den Bypass. Solange nach einem Motorstart der Hauptkatalysator seine Arbeitstemperatur und der HC-Adsorber seine Desorptionstemperatur noch nicht erreicht hat, wird der Abgasstrom über den HC-Adsorber geleitet, der die im Abgasbefindlichen Kohlenwasserstoffe zwischenspeichert. Bevor der HC-Adsorber seine Desorptionstemperatur erreicht, wird der Abgasstrom durch den zentralen Strömungsweg geleitet, um den HC-Adsorber zu umgehen. Sobald der nachgeschaltete Katalysator seine Light-Off-Temperatur erreicht hat, erfolgt wiederum eine vollständige oder teilweise Durchleitung des Abgases durch den HC-Adsorber, um die Kohlenwasserstoffe auszutragen und in den Hauptkatalysator zu transportieren, wo diese katalytisch umgesetzt werden. Diese Anordnung erlaubt eine sehr gute Reduzierung von HC-Startemissionen. Jedoch ist die Mechanik zum Umleiten des Abgasstroms (Abgasklappe etc.) sowie die Herstellung ringförmiger Katalysatorträger relativ aufwändig. Zudem erfordert diese Anordnung ein aufwändiges Management.To remedy this, exhaust systems are known from the prior art, in which an annular HC adsorber is arranged upstream of an exhaust gas converter (for example, a three-way catalytic converter) (see 1 ; z. B. DE 103 50 516 A . US 5,315,824 ). In this case, the exhaust gas path is divided by an inner tube into an outer flow path, which has the HC ring adsorber, and a central flow path (bypass). By suitable adjusting means, the exhaust gas flow through the outer flow path through the HC adsorber can be passed or to bypass the same through the bypass. As long as the operating temperature and the HC adsorber have not yet reached its desorption temperature after an engine start of the main catalytic converter, the exhaust gas flow is conducted via the HC adsorber, which temporarily stores the hydrocarbons present in the exhaust gas. Before the HC adsorber reaches its desorption temperature, the exhaust stream is passed through the central flow path to bypass the HC adsorber. Once the downstream catalyst has reached its light-off temperature, in turn, a complete or partial passage of the exhaust gas through the HC adsorber, to discharge the hydrocarbons and transport into the main catalyst, where they are catalytically reacted. This arrangement allows a very good reduction of HC start emissions. However, the mechanism for diverting the exhaust stream (exhaust flap, etc.) and the production of annular catalyst carrier is relatively complex. In addition, this arrangement requires a complex management.

Aus DE 10 2010 027 984 A1 ist eine Abgasanlage für eine Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, welche in dieser Reihenfolge einen motornahen Dieseloxidations-Vorkatalysator, einen Dieseloxidations-Hauptkatalysator, einen Dieselpartikelfilter sowie einen SCR-Katalysator umfasst. Zum Aufheizen des Dieseloxidations-Hauptkatalysators ist stromauf von diesem ein Kraftstoffinjektor angeordnet, dem eine mit Luft und Kraftstoff betriebene Brennereinrichtung vorgeschaltet ist.Out DE 10 2010 027 984 A1 For example, an exhaust system for a diesel internal combustion engine is known, which in this order comprises a close-coupled diesel oxidation precatalyst, a main diesel oxidation catalyst, a diesel particulate filter and an SCR catalyst. For heating the main diesel oxidation catalyst, a fuel injector is arranged upstream of it and preceded by a burner device operated with air and fuel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage bereitzustellen, mit der niedrige HC-Emissionen gewährleistet werden und die gleichzeitig gegenüber bekannten Vorrichtungen mit ringförmigen HC-Adsorbern einen einfacheren Aufbau aufweist und ein erleichtertes Management erfordert.The present invention has for its object to provide an exhaust system, are ensured with the low HC emissions and at the same time over known Devices with annular HC adsorbers has a simpler structure and requires a simplified management.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage, insbesondere für fremdgezündete Brennkraftmaschinen, sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind, Gegenstand der übrigen Unteransprüche.This object is achieved by an exhaust system, in particular for spark-ignited internal combustion engines, and by a method for operating such having the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the other dependent claims.

Die erfindungsgemäße Abgasanlage für fremdgezündete Brennkraftmaschinen (Ottomotoren). umfasst einen HC-Adsorber sowie einen diesem nachgeschalteten, zumindest zur Konvertierung (Oxidation) von Kohlenwasserstoffen HC ausgebildeten Katalysator. Ferner umfasst die Abgasanlage eine stromab des HC-Adsorbern und stromauf des Katalysators mit Luft und Kraftstoff betriebene oder betreibbare Brennereinrichtung.The exhaust system according to the invention for spark-ignition internal combustion engines (gasoline engines). comprises a HC adsorber and a downstream of this, at least for the conversion (oxidation) of hydrocarbons HC catalyst formed. Furthermore, the exhaust system comprises a downstream of the HC adsorber and upstream of the catalyst with air and fuel operated or operable burner device.

Durch den zwischen HC-Adsorber und Katalysator verbauten Brenner wird ermöglicht, den Katalysator sehr schnell nach Motorstart auf ein Temperaturniveau anzuheben, das eine frühzeitige Konvertierung von Kohlenwasserstoffen ermöglicht. Insbesondere wird auf diese Weise erreicht, dass der Katalysator seine Light-Off-Temperatur erreicht, bevor der vorgeschaltete HC-Adsorber seine Desorptionstemperatur erreicht. Zum Zeitpunkt der beginnenden HC-Desorption aus dem Adsorber ist der nachgeschaltete Katalysator somit bereits betriebsbereit und gewährleistet eine sichere Konvertierung der desorbierten Kohlenwasserstoffe. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Abgasanlage durch einen Aufbau aus, der gegenüber den eingangs diskutierten Konzepten mit ringförmigen HC-Adsorbern deutlich vereinfacht ist, da konstruktive Maßnahmen zur Umlenkung des Abgasstroms, beispielsweise Abgasklappen, entfallen. Zudem umfasst die erfindungsgemäße Abgasanlage keine beweglichen Bauteile, wodurch ihre Lebensdauer verlängert wird. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Abgasanlage durch eine vereinfachte Steuerung sowie Überwachung im Wege der On-Board-Diagnose (OBD) aus.The burner installed between the HC adsorber and the catalyst makes it possible to raise the catalyst to a temperature level very quickly after engine start, which enables an early conversion of hydrocarbons. In particular, it is achieved in this way that the catalyst reaches its light-off temperature before the upstream HC adsorber reaches its desorption temperature. At the time of incipient HC desorption from the adsorber, the downstream catalyst is thus already ready for use and ensures safe conversion of the desorbed hydrocarbons. Furthermore, the exhaust system according to the invention is characterized by a structure which is significantly simplified compared to the concepts discussed at the beginning with annular HC adsorbers, since design measures for deflecting the exhaust gas flow, for example exhaust gas flaps, are eliminated. In addition, the exhaust system according to the invention comprises no moving components, whereby their life is extended. Finally, the exhaust system according to the invention is characterized by a simplified control and monitoring by means of on-board diagnostics (OBD).

Der dem HC-Adsorber nachgeschaltete Katalysator ist ausgelegt, zumindest Kohlenwasserstoffe HC katalytisch umzusetzen, nämlich zu oxidieren. Vorzugsweise ist er als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet, so dass er neben der Oxidation von Kohlenwasserstoffen auch Kohlenmonoxid CO oxidiert und zusätzlich Stickoxide NOX reduziert. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der Hauptkatalysator als so genannter Vier-Wege-Katalysator ausgebildet, das heißt er weist neben seiner Drei-Wege-Funktion eine Partikelfilterfunktion auf. Durch die drei-wege-katalytische Funktion werden sämtliche relevanten und gesetzlich limitierten gasförmigen Schadstoffkomponenten konvertiert. Die optionale Partikelfilterfunktion sorgt darüber hinaus dafür, dass die zunehmend auch bei Ottomotoren in den Fokus rückenden partikulären Bestandteile des Abgases zurückgehalten werden. Dabei wird die von Zeit zu Zeit notwendig werdende Regeneration des Partikelfilters durch die vorgeschaltete Brennereinrichtung ermöglicht.The downstream of the HC adsorber catalyst is designed to at least catalytically convert hydrocarbons HC, namely to oxidize. Preferably, it is designed as a three-way catalyst so that it also oxidizes carbon monoxide CO in addition to the oxidation of hydrocarbons and additionally reduces nitrogen oxides NO x . In a specific embodiment of the invention, the main catalytic converter is designed as a so-called four-way catalytic converter, that is to say it has a particle filter function in addition to its three-way function. The three-way catalytic function converts all relevant and legally limited gaseous pollutant components. In addition, the optional particulate filter function ensures that the particulate components of the exhaust gas, which are increasingly coming into focus in gasoline engines, are retained. In the process, the regeneration of the particle filter, which becomes necessary from time to time, is made possible by the upstream burner device.

Der HC-Adsorber ist vorzugsweise als Vollstromadsorber ausgebildet. Darunter wird vorliegend verstanden, dass der HC-Adsorber durch keine Bypassleitung umgehbar ist, insbesondere auch kein zentraler Bypass wie bei den ringförmigen HC-Adsorbern des Standes der Technik vorhanden ist. Vielmehr ist der Trägerkörper des HC-Adsorbers (abgesehen von seinen Strömungskanälen) quasi massiv ausgebildet, beispielsweise als Vollzylinder mit kreisrundem oder abgeflachtem Querschnitt. Die Ausbildung des HC-Adsorbers als Vollstromadsorber führt einerseits zu einer Vereinfachung seines Herstellungsverfahrens sowie zu einer Erhöhung seiner Langzeitstabilität. Andererseits wird auch die Konstruktion der Abgasanlage insgesamt vereinfacht.The HC adsorber is preferably designed as Vollstromadsorber. This is understood in the present case that the HC adsorber is bypassed by no bypass line, in particular no central bypass as in the annular HC adsorbers of the prior art is available. Rather, the carrier body of the HC adsorber (apart from its flow channels) quasi solid, for example, as a solid cylinder with a circular or flattened cross-section. The formation of the HC adsorber as Vollstromadsorber on the one hand leads to a simplification of its production process and to increase its long-term stability. On the other hand, the construction of the exhaust system is simplified as a whole.

Optional kann stromauf des HC-Adsorbers ein, zumindest zur Konvertierung von Kohlenwasserstoffen ausgebildeter Vorkatalysator an einer möglichst motornahen Position angeordnet sein. Beispielsweise kann dieser unmittelbar an einem Krümmerauslass oder sogar innerhalb der Krümmerrohre angeordnet sein. Der Vorkatalysator erfüllt die Funktion eines Startkatalysators, das heißt er übernimmt die Konvertierung von Schadstoffen, unmittelbar nach einem Motorstart, wenn die nachfolgenden Abgaskomponenten ihre Light-Off-Temperatur noch nicht erreicht haben. Durch die motornahe Anordnung und das üblicherweise geringere Katalysatorvolumen wird eine frühzeitige Aufheizung des Vorkatalysators erreicht. Ebenso wie der nachgeschaltete Katalysator (Hauptkatalysator), jedoch unabhängig von diesem, ist auch der Vorkatalysator vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung weist er zusätzlich eine Partikelfilterfunktion auf, das heißt er ist als so genannter Vier-Wege-Katalysator ausgebildet.Optionally, upstream of the HC adsorber, a precatalyst formed at least for the conversion of hydrocarbons can be arranged at a position close to the engine as possible. For example, this can be arranged directly on a manifold outlet or even within the manifold pipes. The precatalyst performs the function of a starting catalyst, that is, it takes over the conversion of pollutants, immediately after an engine start, when the downstream exhaust gas components have not yet reached their light-off temperature. Due to the arrangement close to the engine and the usually smaller catalyst volume, an early heating of the precatalyst is achieved. As well as the downstream catalyst (main catalyst), but independent of this, the precatalyst is preferably designed as a three-way catalyst. In one development of this embodiment, it additionally has a particle filter function, that is to say it is designed as a so-called four-way catalytic converter.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abgasanlage keinen Vorkatalysator. Durch das schnelle Aufheizen des dem HC-Adsorber nachgeschalteten Katalysators auf seine Light-Off-Temperatur sowie der HC-Adsorberfunktion ist eine wirksame HC-Konvertierung schnell nach Motorkaltstart möglich, so dass auf einen Vorkatalysator verzichtet werden kann. Hierdurch ergeben sich insbesondere Kostenvorteile.In an alternative embodiment of the invention, the exhaust system does not comprise a pre-catalyst. Due to the rapid heating of the HC adsorber downstream catalyst to its light-off temperature and the HC Adsorberfunktion an effective HC conversion is possible quickly after engine cold start, so that can be dispensed with a pre-catalyst. This results in particular cost advantages.

Mit Vorteil ist der Katalysator sowie die Brennereinrichtung an einer Unterbodenposition der Abgasanlage angeordnet. Vorteil dieser Position ist der vergleichsweise große Bauraum im Unterbodenbereich eines Fahrzeugs, der einen großen Gestaltungsraum für den Katalysator selbst sowie seine Brennereinrichtung und zugeordnete Komponenten bietet. Da der Katalysator nicht auf eine Aufheizung durch das heiße Abgas angewiesen ist, wodurch sich oftmals eine Unterbodenposition von Katalysatoren verbietet, wird diese vorteilhafte motorferne Anordnung ermöglicht.Advantageously, the catalyst and the burner device is arranged at an underfloor position of the exhaust system. Advantage of this position is the comparatively large space in the underfloor region of a vehicle, which offers a large design space for the catalyst itself and its burner device and associated components. Since the catalyst is not dependent on heating by the hot exhaust gas, which often prohibits an underbody position of catalysts, this advantageous remote motor arrangement is made possible.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Abgasanlage ferner eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Betriebs und einer Heizleistung der Brennereinrichtung. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung eingerichtet, einen der Brennereinrichtung zugeführten Luftmassenstrom und/oder Kraftstoffmassenstrom zu steuern.According to a further embodiment of the invention, the exhaust system further comprises a control device for controlling an operation and a heating power of the burner device. For this purpose, the control device is set up to control an air mass flow and / or fuel mass flow supplied to the burner device.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Abgasanlage, wobei mit oder nach einem Start der Brennkraftmaschine die Brennereinrichtung gestartet wird und solange betrieben wird, bis von dem HC-Adsorber adsorbierte Kohlenwasserstoffe wenigstens zu 90%, insbesondere wenigstens zu 95% und vorzugsweise wenigstens zu 98% desorbiert sind, oder bis der dem HC-Adsorber nachgeschaltete Katalysator eine vorbestimmte Temperaturschwelle, insbesondere seine Light-Off-Temperatur, erreicht hat. Durch die schnelle Aufheizung des dem HC-Adsorber nachgeschaltetem Katalysators, wird gewährleistet, dass dieser sehr schnell seine Light-Off-Temperatur erreicht. Somit wird bereits zum Zeitpunkt der beginnenden HC-Desorption eine zuverlässige Konvertierung erreicht.The invention further relates to a method for operating an exhaust system according to the invention, wherein with or after a start of the internal combustion engine, the burner device is started and operated until the adsorbed by the HC adsorber hydrocarbons at least 90%, in particular at least 95% and preferably at least are desorbed to 98%, or until the HC adsorber downstream catalyst has reached a predetermined temperature threshold, in particular its light-off temperature. Due to the rapid heating of the HC adsorber downstream catalyst, it is ensured that this reaches its light-off temperature very quickly. Thus, a reliable conversion is achieved already at the time of incipient HC desorption.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Brennereinrichtung nach Erfüllung der vorstehend beschriebenen Abschaltkriterien noch für eine vorbestimmte Zeitspanne weiter betrieben. Durch diese Ausgestaltung wird verhindert, dass der Katalysator durch noch vergleichsweise kaltes Abgas nach Abschalten der Brennereinrichtung wieder auskühlt. Die niedrigen Abgastemperaturen nach Motorstart werden insbesondere durch die noch kalten Bauteile der kalten Abgasanlage verursacht, die somit als Wärmesenken fungieren.According to a preferred embodiment of the method, the burner device is still operated after fulfillment of the shutdown criteria described above for a predetermined period of time. This configuration prevents the catalyst from cooling down again by still comparatively cold exhaust gas after switching off the burner device. The low exhaust gas temperatures after engine start are caused in particular by the still cold components of the cold exhaust system, which thus act as heat sinks.

Die vorbestimmte Zeitspanne kann beispielsweise so gewählt sein, dass eine bestimmte Abgasmindesttemperatur erreicht wird, welche eine erneute Auskühlung des Katalysators verhindert.The predetermined period of time, for example, be chosen so that a certain minimum exhaust gas temperature is reached, which prevents re-cooling of the catalyst.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Heizleistung der Brennereinrichtung über die der Brennereinrichtung zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert. Dabei wird die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der zugeführten Luftmenge vorgesteuert. Diese Ausgestaltung trägt dem Umstand Rechnung, dass aufgrund fluktuierender Abgasgegendrücke im Abgaskanal auch die der Brennereinrichtung zugeführte Luftmenge beeinflusst werden kann. Um somit ein gewünschtes Verbrennungsluftverhältnis (Lambda) in der Brennereinrichtung darzustellen, wird in Abhängigkeit des aktuell der Brennereinrichtung zugeführten Luftmassenstroms die zuzuführende Kraftstoffmenge ermittelt und der Brennereinrichtung zugeführt. Auf diese Weise kann stets ein gewünschtes Verbrennungsluftverhältnis und somit eine gewünschte Heizleistung sichergestellt werden, beispielsweise eine konstante Heizleistung. In weiterer Ausbildung ist stromab der Brennereinrichtung eine Lambdasonde im Angaskanal angeordnet, so dass die vorstehend beschriebene Vorsteuerung durch eine Lambdaregelung ergänzt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the heating power of the burner device is controlled by the amount of fuel supplied to the burner device. In this case, the amount of fuel is piloted depending on the amount of air supplied. This embodiment takes into account the fact that due to fluctuating exhaust back pressures in the exhaust duct and the amount of air supplied to the burner device can be influenced. In order thus to represent a desired combustion air ratio (lambda) in the burner device, the fuel quantity to be supplied is determined as a function of the air mass flow currently supplied to the burner device and fed to the burner device. In this way, always a desired combustion air ratio and thus a desired heat output can be ensured, for example, a constant heat output. In a further embodiment, a lambda probe is arranged in the intake duct downstream of the burner device, so that the feedforward control described above can be supplemented by a lambda control.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:

1 schematisch eine Abgasanlage gemäß Stand der Technik; 1 schematically an exhaust system according to the prior art;

2 schematisch eine Abgasanlage gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 schematically an exhaust system according to the present invention and

3 zeitliche Verläufe der Temperaturen sowie der HC-Konzentrationen an verschiedenen Stellen einer erfindungsgemäßen Abgasanlage in einer Prüfstandsmessung. 3 Time profiles of the temperatures and the HC concentrations at various points of an exhaust system according to the invention in a test bench measurement.

1 zeigt eine schematische Überblicksansicht einer Abgasanlage 10' einer Brennkraftmaschine 12 gemäß Stand der Technik. 1 shows a schematic overview of an exhaust system 10 ' an internal combustion engine 12 according to the prior art.

Die Abgasanlage 10' umfasst einen Abgaskanal 16, in dem an einer motornahen Position ein Vorkatalysator 18 angeordnet ist, der die Funktion eines Startkatalysators erfüllt. Stromab von dem Vorkatalysator 18, insbesondere an einer Unterbodenposition, ist ein weiterer Katalysator 20 (Hauptkatalysator) angeordnet, der insbesondere zur katalytischen Konvertierung von Kohlenwasserstoffen ausgelegt ist. Stromauf des Hauptkatalysators 20 ist ein ringförmiger HC-Adsorber 22 vorgesehen, der auf einem Innenrohr 24 gelagert ist. Im zentralen Abschnitt des HC-Adsorbers 22 sowie des Innenrohrs 24 wird somit ein Bypass 26 ausgebildet. Um den Abgasstrom wahlweise über den HC-Adsorber 22 oder durch den Bypass 26 zu leiten, sind Stellmittel 28 vorhanden, die beispielsweise eine schwenkbare oder drehbare Abgasklappe umfassen, die an beziehungsweise indem Innenrohr 24 angeordnet ist. Nicht dargestellt in 1 sind Aktuatoren für die Stellmittel 28, beispielsweise ein Elektromotor, sowie Steuerungsmittel.The exhaust system 10 ' includes an exhaust passage 16 , in which at a near-engine position, a precatalyst 18 is arranged, which fulfills the function of a starting catalyst. Downstream of the precatalyst 18 , especially at an underbody position, is another catalyst 20 (Main catalyst), which is designed in particular for the catalytic conversion of hydrocarbons. Upstream of the main catalyst 20 is a ring-shaped HC adsorber 22 provided on an inner tube 24 is stored. In the central section of the HC adsorber 22 and the inner tube 24 thus becomes a bypass 26 educated. To the exhaust gas flow either via the HC adsorber 22 or through the bypass 26 to guide are adjusting means 28 present, for example, comprise a pivotable or rotatable exhaust flap, the or in the inner tube 24 is arranged. Not shown in 1 are actuators for the actuating means 28 , For example, an electric motor, and control means.

Die in 1 dargestellte Abgasanlage 10' zeigt folgende Funktion. Nach einem Start der Brennkraftmaschine 12, wird zunächst die Abgasklappe 28 so gestellt, dass der Bypass 26 verschlossen und der Abgasstrom über den HC-Adsorber 22 geleitet wird. In dieser Phase werden die HC-Emissionen der Brennkraftmaschine 12 im HC-Adsorber 22 gespeichert. Kurz bevor der HC-Adsorber seine Desorptionstemperatur erreicht hat, wird der Bypass 26 geöffnet, so dass der Abgasstrom den HC-Adsorber 22 umgeht. Derweil findet eine Erwärmung des HC-Adsorbers 22 durch den Abgasstrom statt. Sobald der nachgeschaltete Katalysator 20 seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird die Abgasklappe 28 wieder geschlossen, so dass das heiße Abgas die desorbierten Kohlenwasserstoffe aus dem HC-Adsorber 22 austrägt und dem nachgeschaltetem Katalysator (20) zuführt, wo diese katalytisch umgesetzt werden.In the 1 illustrated exhaust system 10 ' shows the following function. After a start of the internal combustion engine 12 , first, the exhaust flap 28 placed so that the bypass 26 closed and the exhaust stream through the HC adsorber 22 is directed. In this phase, the HC emissions of the Internal combustion engine 12 in the HC adsorber 22 saved. Just before the HC adsorber has reached its desorption temperature, the bypass becomes 26 opened so that the exhaust stream the HC adsorber 22 bypasses. Meanwhile, there is a heating of the HC adsorber 22 through the exhaust gas flow instead. Once the downstream catalyst 20 has reached its operating temperature, the exhaust flap 28 closed again so that the hot exhaust gas desorbs the hydrocarbons from the HC adsorber 22 and the downstream catalyst ( 20 ), where they are catalytically converted.

Die in 1 dargestellt Abgasanlage 10' führt zwar zu einer wirksamen Reduzierung von HC-Startemissionen, jedoch ist die Konstruktion und die Steuerung vergleichsweise aufwändig.In the 1 illustrated exhaust system 10 ' While leading to effective reduction of HC startup emissions, the design and control is relatively expensive.

2 zeigt eine schematische Überblicksansicht einer Abgasanlage 10 gemäß vorliegender Erfindung. Korrespondierende Bauteile sind hier mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. 2 shows a schematic overview of an exhaust system 10 according to the present invention. Corresponding components are here with the same reference numerals as in 1 designated.

Die Brennkraftmaschine 12 ist eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (Ottomotor) mit typischerweise einer Mehrzahl von Zylindern 14.The internal combustion engine 12 is a spark-ignited internal combustion engine (gasoline engine) with typically a plurality of cylinders 14 ,

Die Abgasanlage 10 umfasst einen Abgaskanal 16, in dem vorzugsweise an einer Unterbodenposition ein HC-Adsorber 22 angeordnet ist. Der HC-Adsorber 22 ist als Vollstromadsorber ausgebildet, das heißt er umfasst keinen Bypass und wird somit stets von dem gesamten Abgasstrom durchströmt. Beispielsweise hat er die Gestalt eines Vollzylinders mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt.The exhaust system 10 includes an exhaust passage 16 in which preferably at an underbody position, an HC adsorber 22 is arranged. The HC adsorber 22 is designed as Vollstromadsorber, that is, it does not include a bypass and is thus always flows through the entire exhaust stream. For example, it has the shape of a solid cylinder with a circular or oval cross-section.

Stromab des HC-Adsorber 22 ist ein Hauptkatalysator 20 ebenfalls an einer Unterbodenposition angeordnet. Der Katalysator 20 ist vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator zur Konvertierung von Kohlenwasserstoffen HC, Kohlenmonoxid CO und Stickoxiden NOX ausgebildet. Zu diesem Zweck enthält die katalytische Beschichtung des Katalysators 20 katalytisch aktive Edelmetalle, wie Platin, Palladium und/oder Rhodium, vorzugsweise eine Kombination aus Platin und Rhodium oder Palladium und Rhodium. Optional kann der Katalysator 20 ferner eine Partikelfilterfunktion aufweisen. Zu diesem Zweck kann der Katalysator 20 wechselseitig verschlossene und geöffnete Strömungskanäle aufweisen, so dass das Abgas gezwungen ist, poröse Seitenwände der Strömungskanäle zu durchdringen. Dabei werden partikulare Bestandteile des Abgases in den Wänden zurückgehalten. Ottopartikelfilter können einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau aufweisen wie Dieselpartikelfilter.Downstream of the HC adsorber 22 is a major catalyst 20 also arranged at an underbody position. The catalyst 20 is preferably designed as a three-way catalyst for the conversion of hydrocarbons HC, carbon monoxide CO and nitrogen oxides NO X. For this purpose, contains the catalytic coating of the catalyst 20 catalytically active noble metals such as platinum, palladium and / or rhodium, preferably a combination of platinum and rhodium or palladium and rhodium. Optionally, the catalyst 20 furthermore have a particle filter function. For this purpose, the catalyst 20 have mutually closed and open flow channels, so that the exhaust gas is forced to penetrate porous side walls of the flow channels. In this case, particulate components of the exhaust gas are retained in the walls. Ottopartikelfilter can have a fundamentally similar structure as diesel particulate filter.

Optional kann die Abgasanlage 10 ferner einen Vorkatalysator 18 umfassen, der die Funktion eines Startkatalysators übernimmt und zu diesem Zweck an einer möglichst motornahen Position angeordnet ist. Der Vorkatalysator 18 ist ebenso wie der Hauptkatalysator 20 vorzugsweise als Drei-Wege-Katalysator mit optionaler zusätzlicher Partikelfilterfunktion ausgebildet.Optionally, the exhaust system 10 also a precatalyst 18 include, which takes over the function of a starting catalyst and is arranged for this purpose at a position close to the engine as possible. The precatalyst 18 is the same as the main catalyst 20 preferably designed as a three-way catalyst with optional additional particulate filter function.

In 2 ist zudem eine Turbine 32 eines nicht weiter dargestellten Abgasturboladers dargestellt. Die Abgasturbine 32 befindet sich vorzugsweise an einer Position stromauf des Vorkatalysators 18.In 2 is also a turbine 32 a not shown exhaust gas turbocharger shown. The exhaust gas turbine 32 is preferably located at a position upstream of the precatalyst 18 ,

Erfindungsgemäß ist zwischen dem HC-Adsorber 22 und dem Hauptkatalysator 20 eine Brennereinrichtung 30 angeordnet. Die Brennereinrichtung 30 verfügt über nicht dargestellte Luftfördermittel, welche die Brennereinrichtung 30 mit Verbrennungsluft aus der Umgebung versorgen. Diese Luftfördermittel können beispielsweise eine übliche Sekundärluftpumpe umfassen. Ferner weist die Brennereinrichtung 30 ebenfalls nicht dargestellte Kraftstofffördermittel auf, welche die Brennereinrichtung 30 mit Kraftstoff versorgen. Insbesondere wird die Brennereinrichtung 30 mit dem gleichen Kraftstoff versorgt, wie die Brennkraftmaschine 12. Somit umfassen die Kraftstofffördermittel der Brennereinrichtung 30 beispielsweise eine vom Kraftstofftank zur Brennereinrichtung 30 führende Kraftstoffleitung, eine Kraftstoffpumpe sowie einen Kraftstoffinjektor.According to the invention is between the HC adsorber 22 and the main catalyst 20 a burner device 30 arranged. The burner device 30 has not shown air conveyor, which the burner device 30 supply with combustion air from the environment. These air conveying means may comprise, for example, a conventional secondary air pump. Furthermore, the burner device 30 also not shown fuel conveying means, which the burner device 30 provide fuel. In particular, the burner device 30 supplied with the same fuel as the internal combustion engine 12 , Thus, the fuel delivery means comprise the burner device 30 for example, one from the fuel tank to the burner device 30 leading fuel line, a fuel pump and a fuel injector.

Die erfindungsgemäße Abgasanlage 10 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 34 zur Steuerung der Brennereinrichtung 30. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 34 die in 2 nicht dargestellten Luftfördermittel zur Zuführung von Verbrennungsluft zu der Brennereinrichtung 30 sowie die ebenfalls nicht dargestellte Kraftstofffördermittel zur Zufuhr von Kraftstoff zu der Brennereinrichtung 30.The exhaust system according to the invention 10 further comprises a control device 34 for controlling the burner device 30 , In particular, the control device controls 34 in the 2 Not shown air conveyor for supplying combustion air to the burner device 30 and also not shown fuel delivery means for supplying fuel to the burner device 30 ,

Nicht in 2 dargestellt ist eine Sensorik der Abgasanlage 10, die üblicherweise eine motornahe Lambdasonde umfasst, welche beispielsweise stromauf des Vorkatalysators 18 angeordnet ist und in bekannter Weise der Lambdaregelung der Brennkraftmaschine 12 dient. Ferner kann die Sensorik eine weitere, stromab der Brennereinrichtung 30 angeordnete Lambdasonde umfassen, welche der Steuerung des der der Brennereinrichtung 30 zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs der Brennereinrichtung 30 dient. Zudem können in der Abgasanlage 10 verschiedene Temperatursensoren angeordnet sein, beispielsweise vor, am und/oder nach dem Hauptkatalysator 20, welche der Ermittlung der Temperatur des Katalysators 20 dienen. Zudem können weitere Temperatursensoren vor, am und/oder nach dem HC-Adsorber 22 vorgesehen sein, welche die Adsorbertemperatur zu ermitteln ermöglichen. Zusätzlich können auch HC-Sensoren vorgesehen sein, insbesondere stromab des HC-Adsorbers 22 und/oder stromab des Katalysators 20. Die Signale der Temperatursensoren, die Signale der der Brennereinrichtung 30 nachgeschalteten Lambdasonde sowie die Signale der HC-Sensoren gehen in die Steuereinrichtung 34 ein. Diese weist einen Algorithmus zur Steuerung der Brennereinrichtung 30 in computerlesbarer Form auf. Zudem kann die Steuereinrichtung 34 über verschiedene gespeicherte Kennfelder verfügen.Not in 2 shown is a sensor of the exhaust system 10 , which usually includes a lambda sensor close to the engine, which, for example, upstream of the precatalyst 18 is arranged and in a known manner the lambda control of the internal combustion engine 12 serves. Furthermore, the sensor system can be another, downstream of the burner device 30 arranged lambda probe, which the control of that of the burner device 30 supplied air-fuel mixture of the burner device 30 serves. In addition, in the exhaust system 10 be arranged different temperature sensors, for example, before, on and / or after the main catalyst 20 which determines the temperature of the catalyst 20 serve. In addition, other temperature sensors before, on and / or after the HC adsorber 22 be provided, which allow to determine the Adsorbertemperatur. In addition, HC sensors may also be provided, in particular downstream of the HC adsorber 22 and / or downstream of the catalyst 20 , The signals of the temperature sensors, the signals of the burner means 30 downstream lambda probe and the signals of the HC sensors go into the control device 34 one. This has an algorithm for controlling the burner device 30 in computer readable form. In addition, the control device 34 have different stored maps.

Die in 2 dargestellte Abgasanlage 10 weist folgende Funktion auf. Unmittelbar mit einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 12 bei Erreichen einer Mindestdrehzahl startet die Steuereinrichtung 34 die Brennereinrichtung 30. Hierzu steuert sie die Luft- und Kraftstofffördermittel entsprechend an. Vorzugsweise wird die Brennereinrichtung 30 in dieser Phase mit einer höchstmöglichen Heizleistung betrieben, die mit den Bauteilen und insbesondere dem Hauptkatalysator 20 vereinbar ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Brennereinrichtung 30 mit einer konstanten hohen Heizleistung betrieben, beispielsweise mit mindestens 10 kW, vorzugsweise mindestens 15 kW und besonders bevorzugt mit etwa 20 kW. Zur Darstellung dieser Zielleistung ermittelt die Steuereinrichtung 34 den aktuellen, der Brennereinrichtung 30 zugeführten Luftmassenstrom, beispielsweise mit einem Luftmassenmesser. In Abhängigkeit von dem Luftmassenstrom ermittelt die Steuereinrichtung 34 den zuzuführenden Kraftstoffmassenstrom, der zur Darstellung des gewünschten Lambdas erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann die Steuereinrichtung 34 beispielsweise auf ein gespeichertes Kennfeld zugreifen, dass den Kraftstoffmassenstrom in Abhängigkeit des gewünschten Lambdas sowie dem aktuellen Luftmassenstrom darstellt. Sodann steuert die Steuereinrichtung 34 die Kraftstofffördermittel, insbesondere Öffnungszeiten des Injektors so an, dass die ermittelte Kraftstoffmenge zur Brennereinrichtung 30 zugeführt wird.In the 2 illustrated exhaust system 10 has the following function. Immediately with a cold start of the engine 12 when reaching a minimum speed, the controller starts 34 the burner device 30 , For this purpose, it controls the air and fuel conveying accordingly. Preferably, the burner device 30 operated in this phase with the highest possible heating power, which with the components and in particular the main catalyst 20 is compatible. In a preferred embodiment of the invention, the burner device 30 operated with a constant high heating power, for example with at least 10 kW, preferably at least 15 kW and more preferably with about 20 kW. To represent this target performance, the controller determines 34 the current, the burner device 30 supplied air mass flow, for example, with an air mass meter. Depending on the air mass flow determines the controller 34 the fuel mass flow to be supplied, which is required to represent the desired lambda. For this purpose, the control device 34 For example, access a stored map that represents the fuel mass flow as a function of the desired lambda and the current air mass flow. Then controls the controller 34 the fuel delivery, in particular opening times of the injector so that the determined amount of fuel to the burner device 30 is supplied.

Die Brennereinrichtung 30 wird mindestens so lange betrieben, bis die in dem HC-Adsorber 22 gespeicherten Kohlenwasserstoffe wenigstens zu 90% desorbiert sind und/oder bis der Hauptkatalysator 20 eine vorbestimmte Temperaturschwelle, beispielsweise seine Light-Off-Temperatur erreicht hat. Der Zeitpunkt einer ausreichenden HC-Desorption aus dem HC-Adsorber 22 kann beispielsweise mittels eines nachgeschalteten HC-Sensors erfasst werden. Ferner kann die Desorption über die Temperatur des HC-Adsorbers 22 ermittelt werden, welche wiederum mit Temperatursensoren gemessen oder rechnerisch modelliert werden kann. Schließlich kann die HC-Desorption aus dem HC-Adsorber 22 auch über eine Zeitfunktion modelliert werden. Die Temperatur des Hauptkatalysators 20 kann ebenfalls durch die Temperatursensoren gemessen werden oder über geeignete Rechenmodelle in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 12 ermittelt werden. Vorzugsweise wird die Temperatur des Katalysators 20 jedoch über Temperatursensoren ermittelt. Wenn mindestens eines der vorgenannten Abschaltkriterien erfüllt ist, wird vorzugsweise der Brennerbetrieb noch für eine vorbestimmte Zeitspanne verlängert. Diese soll gewährleisten, dass die Temperatur des Hauptkatalysators 20 durch das anfänglich noch kühle Abgas nach Abschalten der Brennereinrichtung 30 sofort wieder sinkt.The burner device 30 is operated at least until the in the HC adsorber 22 stored hydrocarbons are at least 90% desorbed and / or until the main catalyst 20 a predetermined temperature threshold, for example, has reached its light-off temperature. The time of sufficient HC desorption from the HC adsorber 22 can be detected for example by means of a downstream HC sensor. Furthermore, the desorption over the temperature of the HC adsorber 22 be determined, which in turn can be measured with temperature sensors or modeled by calculation. Finally, the HC desorption from the HC adsorber 22 can also be modeled using a time function. The temperature of the main catalyst 20 can also be measured by the temperature sensors or via suitable calculation models depending on an operating point of the internal combustion engine 12 be determined. Preferably, the temperature of the catalyst 20 but determined via temperature sensors. If at least one of the aforementioned shutdown criteria is met, the burner operation is preferably extended for a predetermined period of time. This is to ensure that the temperature of the main catalyst 20 through the initially still cool exhaust gas after switching off the burner device 30 instantly sinks again.

3 zeigt zeitliche Temperatur- und HC-Verläufe beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Abgasanlage gemäß 2. 3 shows temporal temperature and HC curves during operation of an exhaust system according to the invention according to 2 ,

Im oberen Teil der 3 ist die einem Standardzyklus folgende Fahrzeuggeschwindigkeit VFzg sowie die Periode des Betriebs der Brennereinrichtung 30 gezeigt. Im unteren Teil der 3 ist die Temperatur im Hauptkatalysator THK, die Abgastemperatur vor dem HC-Adsorber Tvor Ad sowie die Abgastemperatur stromab des HC-Adsorbers Tnach Ad zu sehen. Ferner ist die HC-Konzentration stromab des HC-Adsorbers HCnach Ad sowie die HC-Konzentration stromab des Hauptkatalysators HCnach HK dargestellt.In the upper part of the 3 is the vehicle speed V Fzg following a standard cycle as well as the period of operation of the burner device 30 shown. In the lower part of the 3 is the temperature in the main catalyst T HK to see the exhaust gas temperature before the HC adsorber T before Ad and the exhaust gas temperature downstream of the HC adsorber T to Ad . Further, the HC concentration is shown downstream of the HC adsorber HC to Ad and the HC concentration downstream of the main catalyst HC to HK .

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Start des Betriebs der Brennereinrichtung 30 mit Motorstart. Durch den Brennerbetrieb erfolgt ein sehr schneller Anstieg der Temperatur des Hauptkatalysators THK. Erst mit deutlicher Verzögerung findet hingegen ein signifikanter Anstieg der Abgastemperatur vor dem HC-Adsorber Tvor Ad statt, da die thermische Energie des Abgases zunächst für die Erwärmung der dem HC-Adsorber 22 vorgeschalteten Abgasanlage aufgezehrt wird. Noch langsamer ist der Anstieg der Abgastemperatur hinter dem HC-Adsorber Tnach Ad. Die eigentliche Adsorbertemperatur liegt typischerweise im Bereich zwischen den Verläufen Tvor Ad und Tnach Ad.In the illustrated embodiment, a start of the operation of the burner device takes place 30 with engine start. By the burner operation is a very rapid increase in the temperature of the main catalyst T HK . However, only after a considerable delay does a significant increase in the exhaust gas temperature take place before the HC adsorber T before Ad , since the thermal energy of the exhaust gas initially for the heating of the HC adsorber 22 upstream exhaust system is consumed. Even slower is the increase in the exhaust gas temperature behind the HC adsorber T after Ad . The actual adsorber temperature is typically in the range between the courses T before Ad and T after Ad .

Beim Motorstart (in 3 etwa bei 8 Sekunden) ist ein schneller Anstieg der HC-Konzentration sowohl nach dem HC-Adsorber 22 als auch nach dem Katalysator 20 zu beobachten (Kurven HCnach Ad und HCnach HK). Diese sind auf die erhöhten HC-Rohemissionen der Brennkraftmaschine 12 während des Motorstarts zurückzuführen. Die Wirkung der HC-Adsorbers 22 zeigt sich anhand der unterschiedlichen HC-Konzentrationen nach HC-Adsorber und nach Katalysator 20. In der Phase der HC-Speicherung heizt die Brennereinrichtung 30 den Hauptkatalysator 20, sodass dieser zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Brenners 30 seine Light-Off-Temperatur erreicht hat. Die Desorption der Kohlenwasserstoffe beginnt etwa bei Sekunde 50, nach Ausschalten des Brenners. Die desorbierten Kohlenwasserstoffe werden auf dem Hauptkatalysator 20 umgesetzt, was an der HC-Konzentration nach dem Katalysator 20 abzulesen ist.At engine start (in 3 at about 8 seconds) is a rapid increase in HC concentration both after the HC adsorber 22 as well as after the catalyst 20 to observe (curves HC to Ad and HC to HK ). These are due to the increased raw HC emissions of the internal combustion engine 12 due during engine start. The effect of the HC adsorber 22 is shown by the different HC concentrations after HC adsorber and after catalyst 20 , In the phase of HC storage heats the burner device 30 the main catalyst 20 so that this at the time of turning off the burner 30 has reached its light-off temperature. The desorption of hydrocarbons begins at about the second 50 , after switching off the burner. The desorbed hydrocarbons become on the main catalyst 20 reacted, indicating the HC concentration after the catalyst 20 can be read.

Die Messungen zeigen, dass mittels der erfindungsgemäßen Abgasanlage 10 eine wirksame HC-Konvertierung durch den Hauptkatalysator erzielt werden kann, so dass auf eine aufwändige Konstruktion unter Verwendung eines ringförmigen HC-Adsorbers und entsprechende Abgasstellmittel verzichtet werden kann.The measurements show that by means of the exhaust system according to the invention 10 an effective HC conversion can be achieved by the main catalyst, so that can be dispensed with a complicated construction using a ring-shaped HC adsorber and corresponding exhaust gas control means.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Abgasanlage gemäß ErfindungExhaust system according to the invention
10'10 '
Abgasanlage gemäß Stand der TechnikExhaust system according to the prior art
1212
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
1414
Zylindercylinder
1616
Abgaskanalexhaust duct
1818
Vorkatalysatorprecatalyzer
2020
Katalysator/HauptkatalysatorCatalyst / main catalyst
2222
HC-AdsorberHC adsorber
2424
Innenrohrinner tube
2626
zentraler Strömungsweg/Bypasscentral flow path / bypass
2828
Stellmittel/AbgasklappeActuating means / exhaust flap
3030
Brennereinrichtungburner means
3232
Abgasturbineexhaust turbine
3434
Steuereinrichtungcontrol device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Abgasanlage (10) für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (12), umfassend einen HC-Adsorber (22) sowie einen diesem nachgeschalteten, zumindest zur Konvertierung von Kohlenwasserstoffen (HC) ausgebildeten Katalysator (20), dadurch gekennzeichnet, dass stromab des HC-Adsorbers (22) und stromauf des Katalysators (20) eine mit Luft und Kraftstoff betriebene oder betreibbare Brennereinrichtung (30) angeordnet ist.Exhaust system ( 10 ) for a spark-ignition internal combustion engine ( 12 ) comprising an HC adsorber ( 22 ) and a downstream of this, at least for the conversion of hydrocarbons (HC) formed catalyst ( 20 ), characterized in that downstream of the HC adsorber ( 22 ) and upstream of the catalyst ( 20 ) an air and fuel operated or operable burner device ( 30 ) is arranged. Abgasanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der HC-Adsorber (22) als Vollstromadsorber ausgestaltet ist.Exhaust system ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the HC adsorber ( 22 ) is designed as Vollstromadsorber. Abgasanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des HC-Adsorbers (22) ein motornaher Vorkatalysator (18) angeordnet ist.Exhaust system ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that upstream of the HC adsorber ( 22 ) a close-coupled precatalyst ( 18 ) is arranged. Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (20) und/oder der Vorkatalysator (18) als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist bzw. sind.Exhaust system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst ( 20 ) and / or the precatalyst ( 18 ) is designed as a three-way catalyst or are. Abgasanlage (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (20) und/oder der Vorkatalysator (18) als Drei-Wege-Katalysator mit einer Partikelfilterfunktion ausgebildet ist bzw. sind.Exhaust system ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the catalyst ( 20 ) and / or the precatalyst ( 18 ) is designed as a three-way catalyst with a particle filter function or are. Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (20) und die Brennereinrichtung (30) an einer Unterbodenposition der Abgasanlage (10) angeordnet sind.Exhaust system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst ( 20 ) and the burner device ( 30 ) at an underfloor position of the exhaust system ( 10 ) are arranged. Abgasanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34) zur Steuerung eines Betriebs der Brennereinrichtung (30).Exhaust system ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a control device ( 34 ) for controlling an operation of the burner device ( 30 ). Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit oder nach einem Start der Brennkraftmaschine (12) die Brennereinrichtung (30) gestartet wird und zumindest so lange betrieben wird, bis von dem HC-Adsorber (22) adsorbierte Kohlenwasserstoffe wenigstens zu 90% desorbiert sind und/oder bis der Katalysator (20) eine vorbestimmte Temperaturschwelle erreicht hat.Method for operating an exhaust system ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, wherein with or after a start of the internal combustion engine ( 12 ) the burner device ( 30 ) is started and at least until operated by the HC adsorber ( 22 ) adsorbed hydrocarbons are at least 90% desorbed and / or until the catalyst ( 20 ) has reached a predetermined temperature threshold. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Desorption von wenigstens 90% der von dem HC-Adsorber adsorbierten Kohlenwasserstoffe und/oder nach Erreichen der vorbestimmten Temperaturschwelle (TS_UK) des Katalysators (20) die Brennereinrichtung (30) noch für eine vorbestimmte Zeitspanne weiter betrieben wird.A method according to claim 8, characterized in that after desorption of at least 90% of the hydrocarbons adsorbed by the HC adsorber and / or after reaching the predetermined temperature threshold (TS_UK) of the catalyst ( 20 ) the burner device ( 30 ) is still operated for a predetermined period of time. Verfahren nach Anspruch 8 der 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizleistung der Brennereinrichtung (30) über die der Brennereinrichtung (30) zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird, wobei die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von eines der Brennereinrichtung (30) zugeführten Luftmassenstroms vorgesteuert wird.A method according to claim 8 of 9, characterized in that a heating power of the burner device ( 30 ) over the burner device ( 30 ) is controlled, wherein the amount of fuel in dependence on one of the burner device ( 30 ) is precontrolled air mass flow supplied.
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