DE102014118813A1 - AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgassystem 1 für einen Ottomotor 2 mit einer an einen Auslasskrümmer 2.1 des Ottomotors 2 anschließbaren Abgasleitung 1.1, mit einer an einen Einlasskrümmer 2.2 des Ottomotors 2 anschließbaren Einlassleitung 1.2, mit einem in der Einlassleitung 2.1 angeordneten Verdichter 4, 4a, 4b, wobei eine Abgasrückführungsleitung 1.3 vorgesehen ist, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt und in der Einlassleitung 1.2 mündet, wobei in der Abgasrückführungsleitung 1.3 oder in der Abgasleitung 1.1 stromauf der Abgasrückführungsleitung 1.3 ein Partikelfilter 1.4 angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) für einen Ottomotor mit einer an einen Auslasskrümmer anschließbaren Abgasleitung, mit einer an einen Einlasskrümmer anschließbaren Einlassleitung für Ladeluft bzw. Verbrennungsluft. Im Falle eines turboaufgeladenen Motors ist in der Einlassleitung ein Verdichter angeordnet, der im Falle eines turboaufgeladenen Motors mit einer Turbine verbunden ist, die in der Abgasleitung angeordnet ist. Der Verdichter kann auch alternativ angetrieben werden.
  • Aus der US 5,671,600 A ist ein Abgasrückführungssystem für Dieselmotoren bekannt. Am Abgasauslass bzw. an der Abgasleitung ist ein Partikelfilter vorgesehen, an den eine Abgasrückführungsleitung anschließt. Die Abgasrückführungsleitung mündet stromauf eines Ladeluftverdichters in der Einlassleitung. Innerhalb der Abgasrückführungsleitung ist ein Ventil zur Veränderung des Abgasmassestroms vorgesehen. Der Partikelfilter dient dem Schutz des Ladeluftverdichters bzw. des Ladeluftkühlers vor Verschmutzung.
  • Die DE 10 2011 015 629 A1 beschreibt den Einsatz eines Dreiwegekatalysators innerhalb einer Abgasrückführungsleitung eines Ottomotors zur Verbesserung der Schadstoffemission, mithin eine Reduzierung von HC, NOx und CO.
  • Aus der EP 2 194 351 B1 ist ein Ladeluftkühler mit integriertem Diesel-Partikelfilter zum Schutz des Ladeluftverdichters bekannt.
  • Die DE 10 2012 107 649 B4 beschreibt einen Partikelfilter in der Abgasleitung stromauf einer Abgasrückführungsleitung zur Versorgung eines Druckwellenladers, wie er nach Kenntnis der Anmelderin für Dieselmotoren eingesetzt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein AGR-System für einen Ottomotor derart auszubilden und anzuordnen, dass eine geringere Verschmutzung von Komponenten im Ansaugsystem und eine verbesserte Verbrennung erreicht werden, die hierdurch eine erhöhte Betriebssicherheit und neben verringerten Schadstoffemissionen eine zugleich verbesserte Effizienz des Motors ermöglichen.
  • Ein AGR-System besteht in der Regel zumindest aus einer Abgasrückführungsleitung (AGR-Leitung), einem Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) und einer Abgasrückführungsklappe (AGR-Klappe).
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine AGR-Leitung vorgesehen ist, die von der Abgasleitung abzweigt und in der Einlassleitung mündet, wobei in der Abgasrückführungsleitung oder in der Abgasleitung stromauf der Abgasrückführungsleitung ein Partikelfilter angeordnet ist.
  • Im AGR-System und im Ansaugsystem von Ottomotoren sind Ablagerungen zu beobachten, die man als „wet soot” oder „fouling” bezeichnet, die gravierende Auswirkungen wie Verstopfung, schlechte Gleichverteilung sowie unregelmäßige Verbrennung zur Folge haben können. Daher kommen AGR-Systeme bei Ottomotoren bislang nur selten und mit Einschränkungen zur Anwendung.
  • Bei AGR-Systemen für Ottomotoren ist eine Kühlung des rückgeführten Abgases zur Optimierung der Verbrennung vorteilhaft, da eine Rückführung ungekühlter Abgase, insbesondere bei höheren Lasten und bei Volllast, zu höheren Ansaugtemperaturen aufgrund der zugeführten heißen Abgase führt. Dies wiederum hat Füllungsverluste und eine Erhöhung der Klopfneigung des Ottomotors zur Folge. Damit einher gehen unerwünschte Leistungsverluste des Motors. Diese Nachteile können durch das Abkühlen des zurückgeführten Abgases vermindert werden. Dies hat aber die Entstehung einer erhöhten Menge an Kondensaten – bestehend aus Wasser und unvollständig verbrannten Verbrennungsrückständen – im zurückgeführten Abgas zur Folge, was zu einem erhöhten Grad an Versottung in Form nasser, adhäsiver Ablagerungen im AGR- sowie im Ansaugluftsystem führt. Eine Kombination des Partikelfilters mit dem Ladeluftkühler, wie es nach EP 2 194 351 B1 für einen Dieselpartikelfilter beschrieben ist, kommt demnach nicht in Betracht, um eine Verstopfungsgefahr durch die zuvor beschriebenen Ablagerungen im Partikelfilter zu vermeiden. Zudem führt ein gekühlter Partikelfilter beim Ottomotor zur erheblichen Begrenzung des motorischen Betriebsbereiches, da die für die Selbstregeneration des Partikelfilters erforderliche Mindestbetriebstemperatur im Partikelfilter außerhalb dieses Bereiches ohne eine aktive Regenrationsmaßnahme nicht erreicht wird. Im Gegensatz zu den im Otto-Abgas mitgeführten nassen Bestandteilen handelt es sich bei Dieselpartikeln um trockenere Bestandteile, die eine geringere Verklebungsneigung aufweisen. Zudem sind aktive Regenerierungsmaßnahmen für den Partikelfilter beim Dieselmotor aufgrund der dort herrschenden niedrigeren Abgastemperaturen im Allgemeinen in sehr weiten motorischen Betriebsbereichen erforderlich.
  • Partikelfilter für Ottomotoren halten, wie auch Dieselpartikelfilter, Partikel zurück. Zur Regenerierung des Partikelfilters, d. h. zum Abbrand von gefilterten Partikeln sind ausreichend hohe Abgastemperaturen und Sauerstoffüberschuss erforderlich. Nach einer Erwärmungsphase stehen diese Vorausetzungen an die Abgaseigenschaften in AGR-Systemen von Ottomotoren zur Verfügung. In weiten Betriebsbereichen des Ottomotors, also im gefeuerten Zustand (Lambda = 1 bei stöchiometrisch betriebenen Ottomotoren) mangelt es aber an einem Sauerstoffüberschuss als Grundlage für eine Verbrennung der Partikel im Partikelfilter. Es werden durch den Abgasstrom also lediglich Partikel dem Partikelfilter zugeführt und dort zurückgehalten. Eine Regeneration, mithin eine Verbrennung der Partikel kann nur in Schubphasen des Motors erfolgen, wenn die Einspritzung abgeschaltet ist. In dieser Schubphase, also bei weiterhin drehendem Motor sowie Ein- und Auslassventilbetätigung, gelangt Sauerstoff bei geöffnetem AGR-Ventil in das AGR-System und durchströmt den dort integrierten Partikelfilter. Bei ausreichender Temperatur im Partikelfilter werden die Partikel dann zu CO2 verbrannt. Unter Umständen entsteht auch CO und NOx.
  • Ungeachtet dieses Reinigungsschrittes ist erst durch Kühlung des Abgases nahe an das Niveau der angesaugten Frischluft im Saugrohr eine vorteilhafte Verwendung von rückgeführtem Abgas unter Ausnutzung der genannten Vorteile möglich. Wendet man nun einen solchen Filter in der Abgasrückführungsleitung an, so führt dies nicht nur zum Schutz des Ansaugluftsystems vor Versottung durch die im Abgas mitgeführten Partikel und weitere Substanzen, sondern gewährleistet auch den weitreichenden Einsatz eines Abgaskühlers innerhalb der AGR-Leitung zur Vermeidung von Füllungsverlusten, erhöhter Klopfneigung sowie damit einhergehenden Leistungsverlusten.
  • Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn der Partikelfilter eine katalytisch wirkende Beschichtung wie eine 3-Wege-Beschichtung zur NOx-, CO- und HC-Umwandlung zu N2, CO2 und H2O oder eine Oxidations-Beschichtung zur CO- und HC-Oxidation zu CO2 und H2O aufweist. Dies wiederrum führt zu verringerten Schadstoffemissionen im Ansaugsystem, die die Verbrennung zusätzlich vorteilhaft beeinflussen können. Die Beschichtung des Partikelfilters wirkt bei gefeuertem Motorbetrieb. Gleiches gilt für die Filterwirkung des Partikelfilters. Im Schubbetrieb kann die Regeneration des Partikelfilters erfolgen. Eine katalytische Wirkung ist aufgrund des Luftüberschusses bzw. mangels Kraftstoffzufuhr in der Schubphase nicht zwingend notwendig. Durch die Kombination von Partikelfilterung und katalytischer Umwandlung weiterer unvollständiger Verbrennungsprodukte weist das dem Motor wieder zugeführte Abgas einen hohen Reinheitsgrad sowohl bezüglich der Verbrennungsprodukte als auch bezüglich der Partikel auf. Dies wirkt sich positiv auf die Bildung von Ablagerungen im Ansaugsystem sowie auf die Verbrennung, mithin die Schadstoffemission des Ottomotors aus.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn stromauf des Partikelfilters ein Abgaskatalysator wie ein Oxidationskatalysator oder ein 3-Wege-Katalysator vorgesehen ist, wobei der Katalysator innerhalb der Abgasrückführungsleitung oder innerhalb der Abgasleitung platziert ist. Durch den 3-Wege-Katalysator bzw. den Oxidationskatalysator werden die vorstehend genannten Vorteile verringerter Schadstoffemissionen erreicht. In diesem Fall kann alternativ ein unbeschichteter Partikelfilter separat vor oder vorzugsweise nach dem Katalysator in der Abgasrückführungsleitung platziert werden. Damit werden ein zusätzlicher Druckanstieg in der Abgasleitung und somit ein höherer Kraftstoffverbrauch des Ottomotors vermieden.
  • Falls das rückzuführende Abgas vor dem Katalysotor des Abgassystems entnommen wird, kann ein zusätzlicher 3-Wege-Katalysator oder auch ein Oxidationskatalysator in der Abgasrückführungsleitung integriert werden. Diese Katalysatoren stellen jedoch eine weitere Bauteilkomponente dar, die alternativ mit einem katalytisch beschichteten Partikelfilter vermeidbar ist.
  • In jedem Fall führt die Oxidation von Schadstoffkomponenten zur Wärmeentwicklung und damit zur Aufheizung des stromab liegenden Partikelfilters. Dies erweitert den Einsatz der eigenständigen Regeneration des Partikelfilters im Schubbetrieb auf weitere Betriebszustände des Motors.
  • Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn stromab des Partikelfilters ein Kühler innerhalb der Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist. Der Kühler ist räumlich bzw. zumindest thermisch vom Partikelfilter getrennt, so dass der Partikelfilter möglichst in weiten motorischen Betriebszuständen hohe Temperaturen aufweist, damit er bei Sauerstoffüberschuss im Abgas (Lambda > 1) durch Oxidation der gefilterten Bestandteile regeneriert. Damit wird ein möglichst großer Arbeitsbereich des Partikelfilters zur Regenerierung erzielt. Der Kühler ist entweder als Abgas-Luft-, als Abgas-Motorkühlwasser- oder als Abgas-Niedertemperaturkühlwasser-Kühler ausgebildet. In besonderen Ausführungsformen können mehrere Kühler, die auch zuschaltbar ausgebildet sein können, der Abgasrückführung in Reihe oder auch parallel angeordnet sein.
  • Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Abgasrückführungsleitung stromauf der Turbine abzweigt und stromauf oder stromab des Verdichters mündet oder alternativ die Abgasrückführungsleitung stromab der Turbine abzweigt und stromauf des Verdichters mündet. Die Abzweigung stromauf der Turbine gewährleistet höhere Abgastemperaturen, die sich insgesamt positiv auf die Partikelfilterregeneration und die Schadstoffreduktion auswirken. Die Mündung stromab des Verdichters hat den Vorteil, dass die Regelstrecke kürzer ist. Diese Kombination aus Abzweigung stromauf der Turbine und Mündung stromab des Verdichters wird als Hochdruck-AGR (HD-AGR) bezeichnet. Allerdings steht möglicherweise nicht in allen gewünschten Betriebszuständen ein ausreichend hohes Druckgefälle zwischen Abgassystem und Ansaugsystem für die Zuführung der gewünschten rückgeführten Abgasmenge zur Verfügung. Für den Fall, dass eine zusätzliche Kühlung des zurückgeführten Abgases gefordert ist, kann das gereinigte Abgas auch nach dem Verdichter und vor dem Ladeluftkühler dem Ansaugsystem zugeführt werden. Damit wird das Abgas nicht nur im AGR-Kühler, sondern zusätzlich auch im Ladeluftkühler gekühlt. Denkbar ist auch eine Anordnung, in der der Ladeluftkühler so effektiv ausgelegt ist, dass für das rückgeführte Abgas kein AGR-Kühler in der AGR-Leitung erforderlich ist.
  • Die Abzweigung stromauf der Turbine in Kombination mit der Mündung stromauf des Verdichters wird als Maximaldruck-AGR (MD-AGR) bezeichnet und gewährleistet eine große Druckdifferenz innerhalb der AGR-Leitung auch für größere geforderte Abgasrückführungsmengen. Allerdings wird dadurch die Regelstrecke länger als bei der HD-AGR und der Verdichter und die Turbine müssen an die veränderten Massendurchsätze ggf. angepasst werden.
  • Die Abzweigung stromab der Turbine in Kombination mit der Mündung stromauf des Verdichters wird als Niederdruck-AGR (ND-AGR) bezeichnet. Diese Anordnung hat zum Vorteil, dass sie auch in solchen Betriebszuständen Abgas in das Ansaugsystem zurückführen kann, in denen für eine HD-AGR das Druckgefälle nicht ausreicht. Weiterhin zeichnet sich die ND-AGR durch eine niedrigere Abgastemperatur aus, da das Abgas nach der Turbine entnommen wird, wodurch die notwendige Kühlleistung des AGR-Kühlers vermindert wird. Zudem muss der Verdichter in der Ansaugstrecke auf den größeren Massendurchsatz ausgelegt sein.
  • In dem Fall, dass das Abgas nach dem Katalysator der Abgasleitung entnommen wird, benötigt der in der Abgasrückführungsleitung angeordnete Partikelfilter keine Beschichtung zur Umwandlung weiterer Schadstoffe.
  • Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Ladeluftkühler und/oder eine Ladeluft-Drosselklappe vorgesehen sind, wobei die Mündung der Abgasrückführungsleitung stromab einer Position für einen Ladeluftkühler und/oder stromab einer Position der Ladeluft-Drosselklappe platziert ist. Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn eine regelbare Drosselklappe in bzw. an der Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist, über die betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der Abgasrückführungsleitung einstellbar ist, wobei die Drosselklappe stromab oder stromauf des Partikelfilters platziert ist. In Schubphasen des Motors kann mit der Regelklappe die Regeneration des Partikelfilters über die Menge der rückgeführten Frischluftmenge beeinflusst werden. In besonderen Ausführungen kann die Drosselklappe auch unmittelbar nach dem Partikelfilter angeordnet sein. Hierzu ist auch eine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Konstruktion möglich. Eine Positionierung vor dem Partikelfilter führt zu erhöhter Verschmutzung der Drosselklappe und kommt nur in Ausnahmefällen in Betracht.
  • Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Drosselklappe stromab des Kühlers vorgesehen ist. Somit wird diese vor übermäßiger Temperaturbelastung geschützt.
  • Gelöst wird die Aufgabe auch durch eine Abgasanlage und/oder einen Ottomotor mit einem Abgasrückführungssystem wie vorgehend beschrieben.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine Prinzipskizze einer kombinierbaren HD- und ND-AGR;
  • 2 eine Prinzipskizze einer MD-AGR;
  • 3a, 3b Prinzipskizzen einer kombinierten HD- und MD-AGR mit unterschiedlicher Kühleranordnung und Einleitungen in die Einlassleitung;
  • 4a, 4b Prinzipskizzen einer kombinierten HD-, MD- und ND-AGR mit unterschiedlicher Kühleranordnung und Einleitungen in die Einlassleitung;
  • 5a, 5b Prinzipskizzen einer partiellen HD- bzw. MD-AGR, bei der das gesamte Abgas eines Zylinders zurückgeführt wird.
  • In allen Prinzipskizzen nach den 1–5b ist dargestellt ein Abgasrückführungssystem 1 (AGR-System), das in das Abgas- und Ladeluftsystem eines Ottomotors 2 mit Auslasskrümmer 2.1 und Einlasskrümmer 2.2 sowie Abgasturbine 3 und Ladeluftverdichter 4 integriert ist. Das Abgas- und Ladeluftsystem weist eine an den Auslasskrümmer 2.1 des Ottomotors 2 angeschlossene Abgasleitung 1.1 auf, in die die Turbine 3 integriert ist. Am Ende der Abgasleitung 1.1 verlässt Abgas 8 das Abgasrückführungssystem 1 und strömt in die weitere, nicht dargestellte Abgasstrecke. Zudem ist eine an den Einlasskrümmer 2.2 des Ottomotors 2 angeschlossene Einlassleitung 1.2 vorgesehen, in die der Verdichter 4 integriert ist. Die Einlassleitung 1.2 wird über ein nicht dargestelltes Luftzuführsystem mit Frischluft 7 versorgt. Ergänzend ist mindestens eine Abgasrückführungsleitung 1.3, 1.3a (AGR-Leitung) vorgesehen, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt und in der Einlassleitung 1.2 mündet.
  • Entweder ist in der AGR-Leitung 1.3 ein Partikelfilter 1.4, 1.4x oder in der Abgasleitung 1.1 ein Partikelfilter 1.4, 1.4x angeordnet, der das rückgeführte bzw. rückzuführende Abgas 8 filtert. Ferner ist in der AGR-Leitung 1.3 stromab des Partikelfilters 1.4, 1.4x mindestens ein AGR-Kühler 1.7, 1.7a vorgesehen. Stromab des jeweiligen AGR-Kühlers 1.7 bzw. vor der Mündung in die Einlassleitung 1.2 ist eine AGR-Drosselklappe 1.8 zur Regelung des Massestroms innerhalb der AGR-Leitung 1.3, 1.3a platziert.
  • Grundsätzlich unterscheidet man zwischen drei Varianten der Abgasrückführung, in Abhängigkeit der Abzweigung der AGR-Leitung von der Abgasleitung 1.1 und Mündung der AGR-Leitung in der Einlassleitung 1.2.
  • Die Kombination aus Abzweigung der AGR-Leitung 1.3 stromauf der Turbine 3 und Mündung der AGR-Leitung 1.3 stromab des Verdichters 4 wird als Hochdruck-AGR (HD-AGR) bezeichnet.
  • Die Kombination aus Abzweigung der AGR-Leitung 1.3 stromauf der Turbine 3 und Mündung der AGR-Leitung 1.3 stromauf des Verdichters 4 wird als Maximaldruck-AGR (MD-AGR) bezeichnet.
  • Die Kombination aus Abzweigung der AGR-Leitung 1.3 stromab der Turbine 3 und Mündung stromauf des Verdichters 4 wird als Niederdruck-AGR (ND-AGR) bezeichnet.
  • Die drei zuvor bezeichneten AGR-Varianten können einzeln eingesetzt oder miteinander kombiniert werden.
  • Zur weiteren Beeinflussung der zurückgeführten Abgasmenge kann in der Einlassleitung 1.2 eine Drosselklappe stromauf der Einleitungsstelle der Abgasrückführungsleitung 1.3 in die Einlassleitung 1.2 eingebaut sein.
  • Im Schaubild nach 1 sind verschiedene AGR-Varianten ergänzend bzw. alternativ dargestellt. Innerhalb der Einlassleitung 1.2 sind stromab des Verdichters 4 ein Ladeluftkühler 5 und eine Ladeluft-Drosselklappe 6 vorgesehen.
  • Es gibt eine HD-AGR, gebildet durch die AGR-Leitung 1.3, die stromauf der Turbine 3 abzweigt und die stromab des Verdichters 4 mündet. Die Mündung erfolgt stromab der Ladeluft-Drosselklappe 6. Alternativ kann die AGR-Leitung 1.3' stromauf der Ladeluft-Drosselklappe 6 und stromauf des Ladeluftkühlers 5 münden.
  • Stromab der Turbine 3 ist in der Abgasleitung 1.1 ein Katalysator 1.6 vorgesehen, der als 3-Wege-Katalysator oder als Oxidationskatalysator ausgebildet ist. Ungeachtet der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann es sich bei dem jeweils angewendeten Katalysator 1.6 grundsätzlich um einen 3-Wege-Katalysator oder einen Oxidationskatalysator handeln. Ein Oxidationskatalysator 1.6 kommt insbesondere dann in Betracht, wenn es sich um einen mager betriebenen Ottomotor 2 handelt.
  • Stromab des Katalysators 1.6 zweigt zusätzlich eine weitere AGR-Leitung 1.3a ab, die stromauf des Verdichters 4 mündet und eine ND-AGR bildet. Innerhalb dieser sind der Partikelfilter 1.4 sowie der AGR-Kühler 1.7 und eine AGR-Drosselklappe 1.8 vorgesehen. Alternativ hierzu kann eine AGR-Leitung 1.3a' stromauf des Katalysators 1.6 abzweigen.
  • Alternativ hierzu kann eine AGR-Leitung 1.3a' stromauf des Katalysators 1.6 abzweigen. In diesem Fall handelt es sich um den Partikelfilter 1.4x mit einer 3-Wege-Katalysatorbeschichtung oder einer Oxidationsbeschichtung, um die Umgehung des Katalysators 1.6 auszugleichen. Auch hier ist anzumerken, dass es sich ungeachtet der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bei der jeweils angewendeten Beschichtung des Partikelfilters grundsätzlich um eine 3-Wege-Katalysator- oder eine Oxidationsbeschichtung handeln kann. Eine Oxidationsbeschichtung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn es sich um einen mager betriebenen Ottomotor 2 handelt.
  • Als Alternative A1 zu dieser ND-AGR sind der Katalysator 1.6 und stromab der Partikelfilter 1.4 ist in der Abgasleitung 1.1 vorgesehen, wobei die AGR-Leitung 1.3 erst stromab des Partikelfilters 1.4 abzweigt. In der AGR-Leitung 1.3 sind der AGR-Kühler 1.7 und die AGR-Drosselklappe 1.8 angeordnet.
  • Als weitere Alternative A2 für die ND-AGR ist die Abgasleitung 1.1 mit zwei parallel geführten Abgasleitungsabschnitten 1.1a, 1.1b ausgestattet, die über ein regelbares Ventil 1.9 geschaltet werden können. Im Abgasleitungsabschnitt 1.1a ist der Katalysator 1.6 platziert. Im parallelen Abgasleitungsabschnitt 1.1b sind der beschichtete Partikelfilter 1.4x sowie der Abzweig für die AGR-Leitung 1.3a angeordnet. Somit steht ein schaltbarer Bypass für die AGR-Leitung 1.3a zur Verfügung, wobei in beiden Fällen die 3-Wege- bzw. zumindest die Oxidationskatalysation in den Abgasleitungen 1.1a, 1.1b erreicht wird.
  • Das regelbare Ventil 1.9 kann auch so ausgeführt sein, dass verschieden große Teilabgasmengen zeitgleich durch die parallelen Abgasleitungsabschnitte 1.1a, 1.1b strömen.
  • Weiterhin kann im Abgasleitungsabschnitt 1.1b auch ein unbeschichteter Partikelfilter zum Einsatz kommen. In diesem Fall ist der Abgaskatalysator 1.6 allerdings in der Abgasleitung 1.1 vor der Aufteilung in die beiden Abgasleitungsabschnitte 1.1a, 1.1b eingebaut, um in jeder Position des Ventils 1.9 eine katalytische Reinigung des Abgases zu gewährleisten.
  • Nach 2 ist eine MD-AGR ausgebildet. Der in der AGR-Leitung 1.3 platzierte Partikelfilter 1.4x weist eine Katalysatorbeschichtung auf. Ergänzend hierzu ist in der Abgasleitung 1.1 stromab der Turbine 3 ein Katalysator 1.6, vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator vorgesehen.
  • Nach Ausführungsform 3a wird ausgehend von der AGR-Leitung 1.3, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt, die Abgasrückführung weitergeleitet über mehrere parallel angeordnete AGR-Leitungen 1.3a–1.3d, die jeweils an der Einlassleitung 1.2 münden. In der AGR-Leitung 1.3 sind der Partikelfilter 1.4x mit der Katalysatorbeschichtung sowie der Kühler 1.7 angeordnet. Jede dieser AGR-Leitungen 1.3a–1.3d weist stromab der Anbindung an die AGR-Leitung 1.3 eine Drosselklappe 1.8a–1.8d auf, wobei alle Drosselklappen 1.8a–1.8d über eine Steuerleitung 9.1 mit einer Steuereinheit 9 zur Steuerung bzw. Regelung der Stellung der jeweiligen Drosselklappe 1.8a–1.8d verbunden sind und individuell gesteuert werden können. Stromab der jeweiligen Drosselklappe 1.8a–1.8d ist in der jeweiligen AGR-Leitung 1.3a–1.3d ein weiterer Kühler 1.7a–1.7d vorgesehen. Die Einlassleitung 1.2 weist zwei Verdichter 4a, 4b auf, die jeweils mit einer Turbine 3a, 3b der Abgasleitung 1.1 gekoppelt sind. Die AGR-Leitungen 1.3a, 1.3b münden beide stromab des Verdichters 4a und bilden eine HD-AGR. Die AGR-Leitung 1.3b mündet stromauf des Ladeluftkühlers 5, während die AGR-Leitung 1.3a stromab des Ladeluftkühlers 5 mündet.
  • Die AGR-Leitung 1.3d mündet stromauf des Verdichters 4b und bildet eine MD-AGR. Die AGR-Leitung 1.3c mündet jedoch zwischen beiden Verdichtern 4a, 4b und bildet daher eine reduzierte MD-AGR.
  • Die Ausführungsform 3a kann (nicht dargestellt) auch ohne AGR-Kühler 1.7 ausgebildet sein.
  • Stromab der Turbinen 3a, 3b ist ein 3-Wege-Katalysator 1.6 platziert, von dem ausgehend das Abgas 8 in die weitere Abgasanlage geführt wird.
  • Das Ausführungsbeispiel nach 3b ist ähnlich aufgebaut. Hierbei sind vier Kühler 1.7a–1.7c in der AGR-Leitung 1.3 vorgesehen, jeweils stromauf der Abzweigung in die jeweilige AGR-Leitung 1.3a–1.3d. Somit ist ein Kühler 1.7d weniger notwendig, als es im Ausführungsbeispiel nach 3a der Fall ist.
  • Beide Ausführungsbeispiele nach 3a und 3b gewährleisten eine äußerst flexible AGR-Führung, so dass stets eine weitreichende Partikelfilterung und eine Regeneration des Partikelfilters 1.4 einerseits sowie die bedarfsgerechte Zuführung von gekühltem Abgas in die Einlassleitung für einen umfassenden Betriebsbereichs des Motors andererseits gewährleistet sind.
  • Die Ausführungsbeispiele nach 4a, 4b umfassen eine HD-AGR, eine MD-AGR und eine ND-AGR. In der Einlassleitung 1.2 sitzt der Ladeluftkühler 5 und die Ladeluft-Drosselklappe 6, während die Abgasleitung 1.1 stromab der Turbine 3 mit einem 3-Wege-Katalysator 1.6 und einem nachgeschalteten Partikelfilter 1.4 ausgerüstet ist.
  • Nach Ausführungsbeispiel 4a ist in der AGR-Leitung 1.3 zunächst ein beschichteter oder unbeschichteter Partikelfilter 1.4, 1.4x vorgesehen. Danach zweigt eine weitere AGR-Leitung 1.3a ab. Während die AGR-Leitung 1.3a als HD-AGR stromab der Ladeluft-Drosselklappe 6 an der Abgasleitung 1.1 mündet, mündet die AGR-Leitung 1.3 als MD_AGR stromauf des Verdichters 4. In der AGR-Leitung 1.3 sind der Kühler 1.7 und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8 vorgesehen. In der AGR-Leitung 1.3a sind ebenfalls ein Kühler 1.7a und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8a vorgesehen.
  • Ergänzend hierzu ist eine weitere AGR-Leitung 1.3b vorgesehen, die stromab des Partikelfilters 1.4, mithin stromab der Turbine 3 an der Abgasleitung 1.1 abzweigt. Sie weist ebenfalls einen Kühler 1.7b und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8b auf, bevor sie an der Einlassleitung 1.2 stromauf des Verdichters 4 mündet und damit eine ND-AGR darstellt.
  • Sowohl die HD-AGR als auch die MD-AGR und die ND-AGR sind in jeder Kombination realisierbar.
  • Im Unterschied zu Ausführungsbeispiel nach 4a sind im Ausführungsbeispiel nach 4b die AGR-Leitung 1.3 und die AGR-Leitung 1.3b über ein regelbares Ventil 1.9 gekoppelt. Das hat den Vorteil, dass ein Kühler 1.7b weniger benötigt wird. Jedoch kann zusätzlich oder alternativ zur HD-AGR nur die MD-AGR oder die ND_AGR realisiert werden.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach den 5a und 5b ist die AGR-Leitung 1.3 einem einzelnen Zylinderauslass 2.3 des Ottomotors 2 zugeordnet und führt die Abgasmenge dieses Zylinderauslasses 2.3. In der Einlassleitung 12 sitzen der Ladeluftkühler 5 und die Ladeluft-Drosselklappe 6, während die Abgasleitung 1.1 stromab der Turbine 3 mit einem 3-Wege-Katalysator 1.6 und einem nachgeschalteten Partikelfilter 1.4 ausgerüstet ist.
  • Nach Ausführungsbeispiel 5a ist eine HD-AGR ausgebildet. Die AGR-Leitung 1.3 weist einen beschichteten Partikelfilter 1.4x und einen nachgeschalteten Kühler 1.7 sowie eine stromab des Kühlers 1.7 platzierte Drosselklappe 1.8 auf. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch ein unbeschichteter Partikelfilter 1.4 vorgesehen sein.
  • Nach Ausführungsbeispiel 5b ist eine MD-AGR ergänzt. Hierzu zweigt zwischen dem beschichteten Partikelfilter 1.4x und dem Kühler 1.7 eine weitere AGR-Leitung 1.3a ab, die stromauf des Verdichters 4 mündet. In dieser AGR-Leitung 1.3a sind ebenfalls ein weiterer Kühler 1.7a und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8a platziert. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch ein unbeschichteter Partikelfilter 1.4 vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgassystem/Abgasrückführungssystem
    1.1
    Abgasleitung
    1.1a
    Abgasleitungsabschnitt
    1.1b
    Abgasleitungsabschnitt
    1.2
    Einlassleitung, Ladeluftleitung, Frischluftleitung
    1.3
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3'
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3a
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3a'
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3b
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3c
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.3d
    Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
    1.4
    Partikelfilter
    1.4x
    Partikelfilter, beschichtet
    1.6
    Abgaskatalysator, 3-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator
    1.7
    Kühler
    1.7a
    Kühler
    1.7b
    Kühler
    1.7c
    Kühler
    1.7d
    Kühler
    1.8
    Drosselklappe
    1.8a
    Drosselklappe
    1.8b
    Drosselklappe
    1.8c
    Drosselklappe
    1.8d
    Drosselklappe
    1.9
    Ventil, Abgasklappe
    2
    Ottomotor
    2.1
    Auslasskrümmer
    2.2
    Einlasskrümmer
    2.3
    Zylinderauslass
    3
    Turbine
    3a
    Turbine
    3b
    Turbine
    4
    Verdichter
    4a
    Verdichter
    4b
    Verdichter
    5
    Ladeluftkühler
    6
    Ladeluft-Drosselklappe
    7
    Frischluft
    8
    Abgas
    9
    Steuereinheit
    9.1
    Steuerleitung
    A1
    Alternative
    A2
    Alternative
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (9)

  1. Abgasrückführungssystem (1) für einen Ottomotor (2) mit einer an einen Auslasskrümmer (2.1) des Ottomotors (2) anschließbaren Abgasleitung (1.1), mit einer an einen Einlasskrümmer (2.2) des Ottomotors (2) anschließbaren Einlassleitung (1.2), mit einem in der Einlassleitung (1.2) angeordneten Verdichter (4, 4a, 4b), dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführungsleitung (1.3) vorgesehen ist, die an der Abgasleitung (1.1) abzweigt und in der Einlassleitung (1.2) mündet, wobei in der Abgasrückführungsleitung (1.3) oder in der Abgasleitung (1.1) stromauf der Abgasrückführungsleitung (1.3) ein Partikelfilter (1.4) angeordnet ist.
  2. Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelfilter (1.4x) eine katalytisch wirkende Beschichtung zur Umwandlung von NOx, CO oder HC aufweist.
  3. Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Partikelfilters (1.4) ein Abgaskatalysator (1.6) vorgesehen ist, wobei der Katalysator (1.6) innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.3) oder innerhalb der Abgasleitung (1.1) platziert ist.
  4. Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Partikelfilters (1.4) ein Kühler (1.7) innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.3) vorgesehen ist.
  5. Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (1.1) eine Turbine (3, 3a, 3b) vorgesehen ist und die Abgasrückführungsleitung (1.3) stromauf der Turbine (3) abzweigt und stromauf oder stromab des Verdichters (4, 4a, 4b) mündet oder alternativ die Abgasrückführungsleitung (1.3) stromab der Turbine (3) abzweigt und stromauf des Verdichters (4) mündet.
  6. Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler (5) und eine Ladeluft-Drosselklappe (6) vorgesehen sind, wobei die Mündung der Abgasrückführungsleitung (1.3) stromab einer Position für den Ladeluftkühler (5) und/oder stromab einer Position für die Ladeluft-Drosselklappe (6) platziert ist.
  7. Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe (1.8) in der Abgasrückführungsleitung (1.3) vorgesehen ist, über die betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.3) einstellbar ist, wobei die Drosselklappe (1.8) stromab oder stromauf des Partikelfilters (1.4) platziert ist.
  8. Abgasrückführungssystem (1) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (1.8) stromab des Kühlers (1.7) vorgesehen ist.
  9. Abgasanlage mit einem Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.
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