DE102015108224A1

DE102015108224A1 - AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor

Info

Publication number: DE102015108224A1
Application number: DE102015108224.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Fischer
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein 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, wobei in der Abgasleitung 1.1 ein Hauptabgaskatalysator 1.6a, 1.6' vorgesehen ist, wobei x) mindestens eine erste Abgasrückführungsleitung 1.3 vorgesehen ist, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt und in der Einlassleitung 1.2 mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter 1.4, 1.4x vorgesehen ist, der in der ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 platziert ist und/oder der in der Abgasleitung 1.1 stromauf der ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 platziert ist, wobei wahlweise in der Abgasleitung 1.1 eine Turbine 3 vorgesehen ist, wobei alternativ zur ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 oder ergänzend zur ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 mindestens eine zweite Abgasrückführungsleitung 1.3a vorgesehen ist, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt und in der Einlassleitung 1.2 mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter 1.4a, 1.4ax vorgesehen ist, der in der zweiten Abgasrückführungsleitung 1.3a platziert ist und/oder der in der Abgasleitung 1.1 stromauf der zweiten Abgasrückführungsleitung 1.3a platziert 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, wobei in der Abgasleitung ein Hauptabgaskatalysator vorgesehen ist. 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.
Zum Ottomotor zählen alle Nicht-Diesel-Motoren, mithin alle fremdgezündeten Motoren, SI-Motoren (Spark Ignited) mit Zündkerze sowie auch zumindest bereichsweise selbstzündende Motoren, CAI-Motoren (Controlled Auto Ignition), die mit Ottokraftstoff wie Benzin, Alkohol oder Gas betrieben werden. Diesel-Motoren sind im Unterschied dazu selbstzündende Motoren, HCCI-Motoren (Homogeneous Charge Compression Ignition), die mit Diesel oder Ölen oder anderen Kraftstoffen betrieben 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 optionalen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) und einer Abgasrückführungsklappe (AGR-Klappe).
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass
mindestens eine erste 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 und optional in der Abgasleitung eine Turbine vorgesehen ist, wobei alternativ zur ersten Abgasrückführungsleitung oder ergänzend zur ersten Abgasrückführungsleitung mindestens eine zweite Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist, die an der Abgasleitung abzweigt und in der Einlassleitung mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter vorgesehen ist,

– der in der zweiten Abgasrückführungsleitung platziert ist und/oder
– der in der Abgasleitung stromauf der zweiten Abgasrückführungsleitung platziert ist.

Der zweiten Abgasrückführungsleitung kommt ein von der ersten Abgasrückführungsleitung abweichender technischer Effekt nur dann zu, wenn in der Abgasleitung eine Turbine vorgesehen ist. Die zweite Abgasrückführungsleitung wird hierzu dann stromab der Turbine abzweigen, während die erste AGR-Leitung stromauf der Turbine abzweigt, so dass mit der ersten bzw. zweiten Abgasrückführungsleitung ergänzend oder alternativ verschiedene der unten definierten Abgasrückführarchitekturen wie eine Hochdruck-AGR (HD-AGR) oder eine Niederdruck-AGR (ND-AGR) möglich sind.
Die Aufgabe wird also durch die erfindungsgemäße Kombination von drei Merkmalen gelöst, nämlich dass

x) mindestens eine erste 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;
y) in der Abgasleitung eine Turbine vorgesehen ist;
z) mindestens eine zweite Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist, die an der Abgasleitung abzweigt und in der Einlassleitung mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter vorgesehen ist, – der in der zweiten Abgasrückführungsleitung platziert ist und/oder – der in der Abgasleitung stromauf der zweiten Abgasrückführungsleitung platziert ist, wobei das Merkmal x) alleine oder eine der Merkmalskombinationen x) + y) oder y) + z) oder x) + y) + z) anzuwenden sind. Das Merkmal z) alleine entspricht mangels Turbine dem Merkmal x) alleine.

Im Fall des Vorliegens der zweiten Abgasrückführungsleitung kann zumindest ein Partikelfilter in der Abgasleitung zwischen der ersten Abgasrückführungsleitung und der zweiten Abgasrückführungsleitung platziert sein.
Die erste Abgasrückführungsleitung kann auch am Auslasskrümmer anschließen und/oder am Einlasskrümmer münden. Die zweite Abgasrückführungsleitung mündet im Fall des Vorhandenseins eines Verdichters typischerweise vor dem Verdichter.
Ein Partikelfilter ist spezifiziert insbesondere dadurch, dass Partikel, die größer als 25–15 nm und insbesondere größer als 10 nm sind, zurückgehalten werden. Idealerweise könnte die zurückgehaltene Partikelgröße sogar noch kleiner werden.
Im AGR-System und im Ansaugsystem von Ottomotoren sind Ablagerungen zu beobachten, die man als „wet soot” oder „fouling” bezeichnet, die gravierende Auswirkungen wie verringerte Kühlleistung, 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/oder Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenwasserstoffverbindungen 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 erreicht ein Partikelfilter die für die Selbstregeneration des Partikelfilters erforderliche Mindesttemperatur im Partikelfilter nur in einem deutlich eingeschränkten Betriebsbereich. Es sind in diesem Fall zusätzliche aktive Regenerationsmaßnahmen, die betriebs- und kostenbedingt von Nachteil sind, erforderlich. Im Gegensatz zu den im Otto-Abgas mitgeführten nassen Bestandteilen handelt es sich bei Dieselpartikeln um trockenere Bestandteile, die eine geringere Kondensations- und 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 Voraussetzungen 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, dort zu einem Teil mit dem verfügbaren Restsauerstoff verbrannt und zum anderen Teil dort zurückgehalten, bis ausreichend gute Abbrandbedingungen für den vollständigen Abbrand zur Verfügung stehen. Eine Regeneration, mithin eine Verbrennung der Partikel kann in solchen Betriebszuständen des Motors erfolgen, in denen genug Sauerstoff im Abgas zur Verbrennung der Partikel im GPF (Gasoline Particle Filter) zur Verfügung steht, z. B. in Schubphasen des Motors, 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, HC und NOx.
Ungeachtet dieses Reinigungsschrittes kommen erst mit zunehmender Kühlung des Abgases nahe an das Niveau der angesaugten und ggf. verdichteten und rückgekühlten Frischluft die genannten Vorteile einer Verwendung von rückgeführtem Abgas beim Ottomotor mit größerer Wirkung zum Tragen. 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.
Das erfindungsgemäße externe AGR-System beim Ottomotor gewährleistet eine Reduktion der Partikel im rückgeführten Abgas, womit die Möglichkeit einer stärkeren Abkühlung des rückgeführten Abgases, insbesondere bei höherer Motorlast und Motordrehzahlen, und somit ein reduzierter Kraftstoffverbrauch einhergehen.
Im Gegensatz dazu wird ein AGR-System für einen Dieselmotor eingesetzt, um insbesondere in weiten Teillastbereichen bzw. bei niedrigen Motordrehzahlen den NOx-Ausstoß zu reduzieren. Bei Anwendung eines AGR-Systems kommt es aber aufgrund des Brennverfahrens beim Dieselmotor zwangsläufig zu einer Erhöhung des Rußpartikelausstoßes sowie zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch.
Durch gereinigtes, zurückgeführtes Abgas wird eine geringere Verschmutzung von Komponenten im Abgasrückführungs- und Ansaugsystem sowie eine verbesserte Verbrennung erreicht, die eine erhöhte Betriebssicherheit und neben verringerten Schadstoffemissionen eine zugleich verbesserte Effizienz des Motors ermöglicht.
Es liegt auf der Hand, dass die für den Dieselmotor bekannten Vor- und Nachteile und die zu berücksichtigenden Funktionsweisen beim Einsatz eines AGR-Systems keinesfalls auf den Ottomotor übertragbar sind.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die zweite Abgasrückführungsleitung stromauf oder stromab des Abgaskatalysators abzweigt, wobei beim Abzweig stromauf ein beschichteter Partikelfilter vorgesehen ist. Bei einem Abzweig stromab wird die Reinigung durch den Abgaskatalysator bewirkt.
Hierzu 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 zusätzlich oder alternativ ein unbeschichteter Partikelfilter separat vor oder vorzugsweise nach dem Katalysator in der Abgasrückführungsleitung platziert werden. Damit wird ein zusätzlicher Druckanstieg in der Abgasleitung und somit ein höherer Kraftstoffverbrauch des Ottomotors vermieden.
Falls das rückzuführende Abgas vor dem Katalysator 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.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist, die an der ersten Abgasrückführungsleitung abzweigt und in der Einlassleitung mündet, wobei in mindestens einer der weiteren Abgasrückführungsleitungen optional mindestens ein Kühler vorgesehen ist. Mit der weiteren Abgasrückführungsleitung lassen sich verschiedenste Architekturen der Abgasrückführung, insbesondere eine Maximaldruck-AGR realisieren.
Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn die weitere Abgasrückführungsleitung stromab des Partikelfilters der ersten Abgasrückführungsleitung abzweigt. Die weitere Abgasrückführungsleitung wird somit mit gereinigtem Abgas beaufschlagt.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn mindestens ein 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 ähnlich eines Oxidationskatalysators zur CO- und HC-Oxidation zu CO₂ und H₂O aufweist. Dies wiederum 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.
Hierzu kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Hauptabgaskatalysator stromab der Abzweigung der ersten Abgasrückführungsleitung oder stromauf der Abzweigung der zweiten Abgasrückführungsleitung oder stromab der Abzweigung der zweiten Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist. Je nach Positionierung ist eine katalytische Reinigung des Abgasstroms gewährleistet. Durch eine Kombination mit beschichteten Partikelfiltern kann eine umfassende katalytische Reinigung des gesamten Abgasstroms erfolgen.
Zudem kann es auch vorteilhaft sein, wenn der mindestens eine Partikelfilter frei von einer katalytisch wirkenden Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und/oder NOx ist und stromab des Hauptabgaskatalysators platziert ist und optional stromauf des jeweiligen Partikelfilters ein zusätzlicher Abgaskatalysator innerhalb der ersten Abgasrückführungsleitung platziert ist. Dieser Partikelfilter hat dann auch keine Funktion als Oxidationskatalysator.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn stromab des mindestens einen Partikelfilters mindestens ein Kühler innerhalb der Abgasrückführungsleitung und/oder innerhalb der zweiten 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.
Hierzu kann es beispielsweise bei einer HD-EGR vorteilhaft sein, wenn der Kühler ausgangsseitig eine Abgassolltemperatur Ta aufweist, die oberhalb des Taupunktes der im Abgas enthaltenen Substanzen liegt, bspw. 250° >= Ta >= 100° oder 200° >= Ta >= 105°. Die Abgassolltemperatur Ta ist dabei so hoch gewählt, dass ein Kondensieren der im Abgas enthaltenen Substanzen wie auch Wasser möglichst verhindert wird. Eine Kühlung auf unter 100°C erfolgt erst in der zweiten Kühlstufe nach Mischung von Abgas und Frischluft in der Einlass- bzw. in der Ladeluftleitung kurz vor Motoreintritt. Hierdurch kann kondensierendes Wasser direkt in den Motorbrennraum gelangen und durch Verdunstung positive Wirkung auf die motorische Verbrennung entfalten. Dadurch, dass das Abgas durch den Partikelfilter gereinigt ist, besteht, wie unten ausgeführt, trotz der weiteren Abkühlung keine Versottungsgefahr für einen motornahen Ladeluftkühler.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn in der Einlassleitung mindestens ein Verdichter angeordnet ist, wobei a) die erste Abgasrückführungsleitung stromauf der Turbine abzweigt und stromauf oder stromab des Verdichters mündet und/oder b) die zweite 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 vorteilhaft sein, wenn die mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung in der Einlassleitung vor dem Verdichter oder nach dem Verdichter mündet. Mit der weiteren Abgasrückführungsleitung lassen sich eine Maximaldruck-AGR sowie eine Hochdruck-AGR realisieren.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn in der Einlassleitung zwei Verdichter angeordnet sind, wobei die mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung zwischen beiden Verdichtern mündet. Durch Anwendung zweier Verdichter können Zwischenlösungen der Maximaldruck-AGR, der Hochdruck-AGR und/oder der Niederdruck-AGR realisiert werden.
In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn in der Einlassleitung zwei Verdichter angeordnet sind und mindestens zwei weitere Abgasrückführungsleitungen vorgesehen sind, die über eine gemeinsame, an der ersten Abgasrückführungsleitung abzweigende Verteilungsleitung parallel angeschlossen sind, wobei mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung vor mindestens einem der Verdichter mündet und/oder mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung nach mindestens einem der Verdichter mündet. Jedem Verdichter ist dabei vorzugsweise eine Turbine zugeordnet. Zumindest eine Abgasrückführungsleitung kann auch Teil der Verteilungsleitung sein, wenn sie als Fortführung der Verteilungsleitung ausgebildet ist.
Dabei kann vorteilhafterweise ein Ladeluftkühler und/oder eine Ladeluft-Drosselklappe in der Einlassleitung vorgesehen sein, wobei die Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung stromab einer Position für den Ladeluftkühler und/oder stromab einer Position für die Ladeluft-Drosselklappe platziert ist. In der Einlassleitung wird bis zur Mündung der AGR-Leitung in der Regel nur Frischluft geführt. Der Ladeluftkühler könnte in diesem Fall auch als Frischluftkühler bezeichnet werden.
Alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn ein Ladeluftkühler und/oder eine Ladeluft-Drosselklappe in der Einlassleitung vorgesehen sind, wobei die Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung stromauf einer Position für den Ladeluftkühler platziert ist. Die Reinigung des zurückgeführten Abgases durch den Partikelfilter gewährleistet den effektiven Einsatz des Ladeluftkühlers für das Frischluft-Abgas-Gemisch. Ein Versotten des Ladeluftkühlers wird aufgrund des Einsatzes des Partikelfilters verhindert. Durch den Einsatz einer AGR-Leitung beim Otto-Motor können Rußpartikel und die Abgastemperatur im Hochlastbetrieb deutlich reduziert werden. Dadurch kann bei Verwendung eines Partikelfilters in der AGR-Leitung und/oder bei intensiver Kühlung des zurückgeführten Abgases (AGR-Kühlung) und die Ladeluft-Kühlung soweit verstärkt werden, dass die Abgastemperatur auf das Niveau von Dieselmotoren bzw. die Ansaugtemperatur vor Zylindereintritt auf das Niveau von Ottomotoren ohne AGR sinken kann. Hierdurch sinkt die Klopfneigung des Ottomotors deutlich und es sind signifikante Verbrauchsverbesserungen erzielbar.
Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn der Ladeluftkühler ausgangsseitig eine Ladeluftsolltemperatur Tu aufweist, mit 50° >= Tu. Durch die intensive Kühlung der Ladeluft kann die Abgastemperatur des Ottomotors auf das Niveau von Dieselmotoren (etwa 850°C) gesenkt werden. Dies wirkt sich sehr positiv auf die Klopfneigung des Ottomotors aus und es sind signifikante Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch möglich.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn ergänzend zum Ladeluftkühler ein Frischluftkühler in der Einlassleitung platziert ist, wobei der Frischluftkühler stromauf der Mündung der Abgasrückführungsleitung positioniert ist. Mittels des Frischluftkühlers kann eine gesonderte Kühlung der Frischluft vor dem Mischen mit dem Abgas erfolgen. Weil das Temperaturniveau der verdichteten Frischluft mit 150°C bis 160°C aber nicht so sehr hoch ist, kann die gesonderte Kühlung der Frischluft auch entfallen, wobei dann das Frischluft-Abgasgemisch wie vorstehend beschrieben zusammen im Ladeluftkühler gekühlt werden kann.
In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn der Frischluftkühler ausgangsseitig eine Frischluftsolltemperatur Tf aufweist mit 150° >= Tf >= 90°. Die im Frischluftsystem erfolgte Kühlleistung ist in jedem Fall vorteilhaft im Hinblick auf ein möglichst kühles Frischluft-Abgasgemisch.
Die reduzierte Klopfneigung des Ottomotors und signifikante Verbrauchsverbesserungen werden durch die zwei- bzw. dreistufige Kühlung der angesaugten Ladeluft durch den AGR-Kühler, den Ladeluftkühler und ggf. den Frischluftkühler unter Anwendung der unterschiedlichen Temperaturniveaus erreicht.
Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn der Ladeluftkühler in der Einlassleitung vorgesehen ist, wobei die Mündung zumindest einer weiteren Abgasrückführungsleitung stromauf einer Position für den Ladeluftkühler platziert ist.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn eine Drosselklappe in der ersten Abgasrückführungsleitung und/oder in der zweiten 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.
Vorteilhaft kann es zudem sein, wenn mindestens ein Kühler innerhalb der ersten Abgasrückführungsleitung und/oder innerhalb der zweiten Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist, wobei die Drosselklappe stromab oder stromauf des Kühlers vorgesehen ist. Eine gesonderte Kühlung des zurückgeführten Abgases erlaubt eine Reduzierung der Kühlleistung in der Ansaugleitung bzw. noch geringere Temperaturen in der Ansaugleitung.
Vorteilhaft kann es darüber hinaus auch sein, wenn je ein weiterer Kühler innerhalb der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist oder wenn je ein weiterer Kühler in der Verteilungsleitung stromauf der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung platziert ist. Somit wird die Kühlleistung in den einzelnen Pfaden gewährleistet und entsprechend verteilt.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Abgasleitung zwei parallel geführte Abgasleitungsabschnitte aufweist, die über ein regelbares Ventil schaltbar sind, wobei in einem Abgasleitungsabschnitt der Abgaskatalysator platziert ist und im parallelen Abgasleitungsabschnitt der Partikelfilter sowie der nachfolgende Abzweig für eine weitere Abgasrückführungsleitung vorgesehen sind. Somit lässt sich die weitere Abgasrückführungsleitung umgehen, wobei die katalytische Reinigung des Abgases in jedem Fall gewährleistet ist.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die zweite Abgasrückführungsleitung und die weitere Abgasrückführungsleitung über ein regelbares Ventil gekoppelt sind, wobei stromab des Ventils ein Kühler vorgesehen ist und/oder stromab des Kühlers eine Drosselklappe vorgesehen ist. Durch diese Architektur können eine Maximaldruck-AGR und eine Niederdruck-AGR alternativ realisiert werden.
Ergänzend kann es vorteilhaft sein, wenn in der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung eine Drosselklappe vorgesehen ist. Die verschiedenen weiteren Abgasrückführungsleitungen können somit dem Zeitpunkt und der Abgasmenge nach beliebig aktiviert werden.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Drosselklappe stromab des Kühlers vorgesehen ist. Somit wird diese vor übermäßiger Temperaturbelastung geschützt.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn stromab des Hauptabgaskatalysators ein Hauptpartikelfilter vorgesehen ist, der frei von einer katalytisch wirkenden Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und/oder NOx ist. Somit ist eine umfassende Reinigung des Abgases von Partikeln gewährleistet.
Vorteilhaft ist zudem, dass die Turbine als VTG-Turbine ausgebildet ist. Eine VTG-Turbine ist eine Turbine mit variabler Turbinenschaufelgeometrie und im Idealfall stufenlos verstellbar. Erst der Einsatz von AGR-Systemen mit Partikelfilter ermöglicht es, die ottomotorische Abgastemperatur vor der VTG-Turbine auf ein Temperaturniveau abzusenken, die der heutigen thermischen und ökonomischen Belastungsgrenze von herkömmlichen VTG-Turbinen aus Dieselmotoren entspricht.
Die niedrigere Abgastemperatur eröffnet einen größeren Anwendungsbereich von VTG-Turbinen und diese treten damit erstmalig als interessante Alternative zu zweistufigen Aufladesystemen für den Ottomotor in den Fokus. Der durch die VTG-Funktion erweiterte Steuerungsbereich des Abgasgegendruckes vor dem Turbineneintritt erlaubt AGR-Systemen gemäß der HD- oder MD-Ausführung eine Ausweitung des Funktionsbereiches zu höheren Abgasrückführraten (AGR-Raten), insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen und hohen Lasten (LET – low end torque). Hierdurch können HD- oder MD-Ausführungen nun Kennfeldbereiche abdecken, die bislang nur mit einer ND-Ausführung erreichbar waren, und können dabei ihren Vorteil im dynamischen Ansprechverhalten aufgrund der kurzen Regelstrecke beibehalten und gegebenenfalls verbessern. Mehr noch wird dieser Vorteil durch die Verwendung von VTG-Turbinen gesteigert, da die erweiterte und flexible Steuerung des Abgasgegendruckes eine erweiterte und flexible Einstellung der AGR-Rate erlaubt. Die Einstellung bzw. Anpassung der AGR-Rate bzw. des Abgasgegendrucks ist bei höheren AGR-Raten zunehmend wichtig, da der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor viel sensibler auf sich ändernde AGR-Raten reagiert.
AGR-Systeme mit Partikelfilter machen somit die Anwendung von VTG-Turbinen in Ottomotoren attraktiv und bieten eine kostengünstige Alternative zu zweistufigen Systemen. Umgekehrt gewährleistet der Einsatz von VTG-Turbinen bei HP- und MP-Ausführungen in weiten Betriebsbereichen hohe AGR-Raten. Teurere, mithin hochlegierte VTG-Turbinen, wie sie für Ottomotoren ohne gesonderte bzw. zweistufige Abgasrückführkühlung bekannt sind, und deren Kosten können vermieden werden.
Gelöst wird die Aufgabe auch durch eine Abgasanlage und/oder einen Ottomotor mit einem Abgasrückführungssystem bzw. durch einen Ottomotor mit mindestens einem ein Volumen Vm aufweisenden Gesamthubraum und mit mindestens einem Abgasrückführungssystem und/oder einer Abgasanlage wie vorgehend beschrieben, wobei der Partikelfilter ein Gesamtvolumen Vf aufweist, wobei für das Gesamtvolumen Vf gilt: 0,1 Vm <= Vf <= 1 Vm oder insbesondere 0,1 Vm <= Vf <= 0,5 Vm. Das Gesamtvolumen Vf bezieht sich auf das geometrische Volumen des Partikelfilters, mithin das Volumen, das das Gehäuse zur Aufnahme des Partikelfilters aufweist.
Ergänzend kann es vorteilhaft sein, wenn mehrere Partikelfilter vorgesehen sind, die zusammen das Gesamtvolumen Vf aufweisen. Die verschiedenen Partikelfilter können in den verschiedenen Abgasleitungen bzw. Rückführleitungen platziert sein und in Reihe oder parallel geschaltet sein.
Zur Vermeidung von Einbringung von Abrieben in den Ansaugtrakt durch die AGR bei Verwendung eines Filters kann ein weiterer Filter oder Sieb stromab des Partikelfilters in der AGR platziert werden.
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;
6 eine Prinzipskizze nach 1 mit Ladeluft- und Frischluftkühler.
In allen Prinzipskizzen nach den 1–6 ist dargestellt ein Abgasrückführungssystem 1 (AGR-System), das in das Abgas- und Ladeluftsystem eines einen Hubraum 2.4 aufweisenden 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, 1.3b (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 oder alternativ (gestrichelt dargestellt) in der Abgasleitung 1.1 stromauf der AGR-Leitung 1.3 ein Partikelfilter 1.4 angeordnet, der das rückgeführte bzw. rückzuführende Abgas 8 filtert. Alternativ (gestrichelt dargestellt) kann der jeweilige Partikelfilter 1.4x auch mit einer 3-Wege-Katalysatorbeschichtung oder einer Oxidationsbeschichtung versehen sein, um eine Katalysatorfunktion auszuführen.
Ferner ist in der AGR-Leitung 1.3 stromab des Partikelfilters 1.4, 1.4x mindestens ein AGR-Kühler 1.7, 1.7a, 1.7b vorgesehen. Stromab des jeweiligen AGR-Kühlers 1.7, 1.7a, 1.7b bzw. vor der Mündung in die Einlassleitung 1.2 ist eine AGR-Drosselklappe 1.8, 1.8a, 1.8b 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 in der Einlassleitung 1.2 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. In der Einlassleitung 1.2 wird in der Regel bis zur Mündung der AGR-Leitung 1.3 Frischluft 7 geführt. Die Ladeluft setzt sich dann zusammen aus der Frischluft 7 und dem zurückgeführten Abgas 8. Der Partikelfilter 1.4 kann nach 1 alternativ (gestrichelt gezeichnet) auch in der Abgasleitung 1.1 stromauf der AGR-Leitung 1.3 platziert sein.
Stromab der Turbine 3 ist in der Abgasleitung 1.1 ein Katalysator 1.6a vorgesehen, der als 3-Wege-Katalysator oder als Oxidationskatalysator ausgebildet ist. Ungeachtet der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann es sich bei dem jeweils angewendeten Katalysator 1.6a, 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 1.6a zweigt zusätzlich oder alternativ eine weitere AGR-Leitung 1.3a ab, die stromauf des Verdichters 4 mündet und eine ND-AGR bildet. Innerhalb dieser sind der Partikelfilter 1.4a sowie der AGR-Kühler 1.7a und eine AGR-Drosselklappe 1.8a vorgesehen. Grundsätzlich kann die Drosselklappe 1.8a* auch stromauf des Partikelfilters 1.4 vorgesehen sein.
Alternativ hierzu kann die AGR-Leitung 1.3a* stromauf des Katalysators 1.6a abzweigen. In diesem Fall handelt es sich um den Partikelfilter 1.4ax mit einer 3-Wege-Katalysatorbeschichtung oder einer Oxidationsbeschichtung, um die Umgehung des Katalysators 1.6a auszugleichen. Auch hier ist anzumerken, dass es sich ungeachtet der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bei der jeweils angewendeten Beschichtung des Partikelfilters 1.4x, 1.4ax 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.
Ergänzend (gestrichelt gezeichnet) kann in der Abgasleitung 1.1 stromab der AGR-Leitung 1.3a ein Hauptpartikelfilter 1.4' platziert sein.
Als Alternative A1 zu dieser ND-AGR sind der Katalysator 1.6a und stromab der Partikelfilter 1.4a in der Abgasleitung 1.1 vorgesehen, wobei die AGR-Leitung 1.3a erst stromab des Partikelfilters 1.4a abzweigt. In der AGR-Leitung 1.3a sind der AGR-Kühler 1.7a und die AGR-Drosselklappe 1.8a 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 ein Hauptabgaskatalysator 1.6' platziert. Im parallelen Abgasleitungsabschnitt 1.1b sind der beschichtete Partikelfilter 1.4ax 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 alternativ im Abgasleitungsabschnitt 1.1b auch ein unbeschichteter Partikelfilter 1.4a zum Einsatz kommen. In diesem Fall wäre der Abgaskatalysator 1.6* (gestrichelt gezeichnet) 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 8 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 Hauptabgaskatalysator 1.6', vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator vorgesehen. Die Drosselklappe 1.8 ist stromab des Kühlers 1.7 platziert. Die Drosselklappe 1.8* kann alternativ auch stromauf des Partikelfilters 1.4x vorgesehen sein. Ergänzend (gestrichelt gezeichnet) kann in der Abgasleitung 1.1 stromab des Hauptabgaskatalysators 1.6' ein unbeschichteter Hauptpartikelfilter 1.4' platziert sein.
Nach Ausführungsform 3a wird ausgehend von der AGR-Leitung 1.3, die an der Abgasleitung 1.1 abzweigt, die Abgasrückführung weitergeleitet über weitere parallel angeordnete AGR-Leitungen 1.3b–1.3d. In der AGR-Leitung 1.3 sind der Partikelfilter 1.4x mit der Katalysatorbeschichtung sowie der Kühler 1.7 angeordnet. Die AGR-Leitungen 1.3b–1.3d zweigen jeweils an einer Verteilungsleitung 13 ab, die wiederum an der AGR-Leitung 1.3 stromab des Kühlers 1.7 abzweigt. Alle AGR-Leitungen 1.3–1.3d münden an der Einlassleitung 1.2. Jede dieser AGR-Leitungen 1.3–1.3d weist stromab der Verteilungsleitung 13 eine Drosselklappe 1.8–1.8d auf, wobei alle Drosselklappen 1.8–1.8d über eine Steuerleitung 9.1 mit einer Steuereinheit 9 zur Steuerung bzw. Regelung der Stellung der jeweiligen Drosselklappe 1.8–1.8d verbunden sind und individuell gesteuert werden können. Stromab der jeweiligen Drosselklappe 1.8–1.8d ist in der jeweiligen AGR-Leitung 1.3–1.3d ein weiterer Kühler 1.7*, 1.7b–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 1.3, 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 1.3 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 den vorangestellten AGR-Kühler 1.7 in der AGR-Leitung 1.3 ausgebildet sein.
Stromab der Turbinen 3a, 3b ist ein 3-Wege-Katalysator (Hauptabgaskatalysator) 1.6' platziert, von dem ausgehend das Abgas 8 bzw. der Hauptabgasstrom in die weitere Abgasanlage geführt wird. Ergänzend (gestrichelt gezeichnet) kann in der Abgasleitung 1.1 stromab des Hauptabgaskatalysators 1.6' ein unbeschichteter Hauptpartikelfilter 1.4' platziert sein.
Das Ausführungsbeispiel nach 3b ist ähnlich aufgebaut. Hierbei ist ein Kühler 1.7 in der AGR-Leitung 1.3 vorgesehen, stromauf der Abzweigung der Verteilungsleitung 13 und drei Kühler 1.7b–1.7d sind in der Verteilungsleitung 13, jeweils stromauf der Abzweigung der jeweiligen AGR-Leitung 1.3b–1.3d platziert. Somit ist ein Kühler 1.7* 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 1.4x einerseits sowie die bedarfsgerechte Zuführung von gekühltem Abgas 8 in die Einlassleitung 1.2 für einen umfassenden Betriebsbereich 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 1.6a und einem nachgeschalteten Partikelfilter 1.4a ausgerüstet ist.
Nach Ausführungsbeispiel 4a ist in der AGR-Leitung 1.3 zunächst ein beschichteter Partikelfilter 1.4x vorgesehen. Danach zweigt eine weitere AGR-Leitung 1.3b ab. Während die AGR-Leitung 1.3 als HD-AGR stromab der Ladeluft-Drosselklappe 6 an der Abgasleitung 1.1 mündet, mündet die AGR-Leitung 1.3b als MD-AGR stromauf des Verdichters 4. In der AGR-Leitung 1.3 sind stromab der AGR-Leitung 1.3b der Kühler 1.7 und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8 vorgesehen. In der AGR-Leitung 1.3b sind ebenfalls ein Kühler 1.7b und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8b vorgesehen.
Ergänzend hierzu ist eine zweite AGR-Leitung 1.3a vorgesehen, die stromab des Partikelfilters 1.4a, mithin stromab der Turbine 3 an der Abgasleitung 1.1 abzweigt. Sie weist ebenfalls einen Kühler 1.7a und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8a auf, bevor sie an der Einlassleitung 1.2 stromauf des Verdichters 4 mündet und damit eine ND-AGR darstellt. Ergänzend oder alternativ (gestrichelt gezeichnet) kann in der AGR-Leitung 1.3a der Partikelfilter 1.4a platziert sein.
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 1.3b und die AGR-Leitung 1.3a über ein regelbares Ventil 1.9 gekoppelt. Das hat den Vorteil, dass ein Kühler 1.7a/b und eine Drosselklappe 1.8a/b weniger benötigt werden. Jedoch kann zusätzlich oder alternativ zur HD-AGR nur die MD-AGR oder die ND-AGR realisiert werden. Zudem ist der Partikelfilter 1.4 in der AGR-Leitung 1.3 unbeschichtet, so dass stromauf ein weiterer Abgaskatalysator 1.6 vorgesehen ist.
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 1.2 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 Hauptpartikelfilter 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 1.3b ab, die stromauf des Verdichters 4 mündet. In dieser AGR-Leitung 1.3b sind ebenfalls ein weiterer Kühler 1.7b und eine nachgeschaltete Drosselklappe 1.8b platziert. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch ein unbeschichteter Partikelfilter 1.4 in der AGR-Leitung 1.3 vorgesehen sein.
Das Ausführungsbeispiel 6 entspricht bis auf die Position der Ladeluft-Drosselklappe 6 im Wesentlichen der Variante nach 1. Jedoch sind in der Einlassleitung 1.2 zwei Kühler vorgesehen. Ein Ladeluftkühler 5.1 ist stromab der Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 positioniert und ein zweiter, sogenannter Frischluftkühler 5.2 ist stromauf der Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung 1.3 positioniert. In dem nachgeschalteten Ladeluftkühler 5.1 werden die verdichtete und gegebenenfalls vorgekühlte Frischluft 7 zusammen mit dem zurückgeführten und vorgekühlten Abgas 8 auf die gewünschte Solltemperatur Ta abgesenkt. Bei der Turbine 3 handelt es sich um eine VTG-Turbine in einer Bauart und mit einer Materialbeschaffenheit wie sie bei Dieselmotoren üblich sind.
Bezugszeichenliste

1: Abgassystem/Abgasrückführungssystem
1.1: Abgasleitung, Hauptabgasleitung
1.1a: Abgasleitungsabschnitt
1.1b: Abgasleitungsabschnitt
1.2: Einlassleitung, Ladeluftleitung, Frischluftleitung
1.3: erste Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3*: erste Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3a: zweite Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3a*: zweite Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3b: weitere Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3c: weitere Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.3d: weitere Abgasrückführungsleitung, AGR-Leitung
1.4: Partikelfilter
1.4a: Partikelfilter
1.4': Hauptpartikelfilter
1.4x: Partikelfilter, beschichtet
1.4ax: Partikelfilter, beschichtet
1.6: zusätzlicher Abgas-, 3-Wege- bzw. Oxidationskatalysator
1.6a: Hauptabgaskatalysator bzw. 3-Wege- oder Oxidationskatalysator
1.6': Hauptabgaskatalysator bzw. 3-Wege- oder Oxidationskatalysator
1.6*: Abgas-, 3-Wege- bzw. Oxidationskatalysator, alternativ
1.7: erster Kühler
1.7*: zusätzlicher Kühler
1.7a: zweiter Kühler
1.7b: weiterer Kühler
1.7c: weiterer Kühler
1.7d: weiterer Kühler
1.8: Drosselklappe
1.8*: Drosselklappe alternativ vor 1.7
1.8a: Drosselklappe
1.8a*: Drosselklappe
1.8a/b: 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
2.4: Hubraum
3: Turbine, VTG Turbine
3a: Turbine
3b: Turbine
4: Verdichter
4a: Verdichter
4b: Verdichter
5: Ladeluftkühler, Frischluftkühler
5.1: Ladeluftkühler
6: Ladeluft-Drosselklappe
7: Frischluft
8: Abgas
9: Steuereinheit
9.1: Steuerleitung
13: Verteilungsleitung
A1: Alternative
A2: Alternative
Vf: Gesamtvolumen
Vm: Volumen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5671600 A [0003]
DE 102011015629 A1 [0004]
EP 2194351 B1 [0005, 0016]
DE 102012107649 B4 [0006]

Claims

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), wobei in der Abgasleitung (1.1) ein Hauptabgaskatalysator (1.6a, 1.6') vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Abgasrückführungsleitung (1.3) vorgesehen ist, die an der Abgasleitung (1.1) abzweigt und in der Einlassleitung (1.2) mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter (1.4, 1.4x) vorgesehen ist, – der in der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) platziert ist und/oder – der in der Abgasleitung (1.1) stromauf der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) platziert ist, wobei wahlweise in der Abgasleitung (1.1) eine Turbine (3) vorgesehen ist, wobei alternativ zur ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) oder ergänzend zur ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) mindestens eine zweite Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen ist, die an der Abgasleitung (1.1) abzweigt und in der Einlassleitung (1.2) mündet, wobei mindestens ein Partikelfilter (1.4a, 1.4ax) vorgesehen ist, – der in der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) platziert ist und/oder – der in der Abgasleitung (1.1) stromauf der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasrückführungsleitung (1.3a) stromauf oder stromab des Abgaskatalysators (1.6a, 1.6') abzweigt, wobei beim Abzweig stromauf ein beschichteter Partikelfilter (1.4ax) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) vorgesehen ist, die an der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) abzweigt und in der Einlassleitung (1.2) mündet, wobei in mindestens einer der weiteren Abgasrückführungsleitungen (1.3b, 1.3c, 1.3d) mindestens ein Kühler (1.7b, 1.7c, 1.7d) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) stromab des Partikelfilters (1.4, 1.4x) der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) abzweigt.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Partikelfilter (1.4x, 1.4ax) eine katalytisch wirkende Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und/oder NOx aufweist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptabgaskatalysator (1.6a, 1.6') stromab der Abzweigung der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) oder stromauf der Abzweigung der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) oder stromab der Abzweigung der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Partikelfilter (1.4, 1.4a) frei von einer katalytisch wirkenden Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und/oder NOx ist und stromab des Hauptabgaskatalysators (1.6a, 1.6') platziert ist und optional stromauf des jeweiligen Partikelfilters (1.4, 1.4a) ein zusätzlicher Abgaskatalysator (1.6) innerhalb der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des mindestens einen Partikelfilters (1.4, 1.4x, 1.4a, 1.4ax) mindestens ein Kühler (1.7, 1.7a, 1.7*) innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.3) und/oder innerhalb der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (1.7, 1.7a, 1.7*) ausgangsseitig eine Abgassolltemperatur Ta aufweist, die oberhalb des Taupunktes der im Abgas enthaltenen Substanzen liegt.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einlassleitung (1.2) mindestens ein Verdichter (4, 4a, 4b) angeordnet ist, wobei a) die erste Abgasrückführungsleitung (1.3) stromauf der Turbine (3) abzweigt und stromauf oder stromab des Verdichters (4, 4a, 4b) mündet und/oder b) die zweite Abgasrückführungsleitung (1.3a) stromab der Turbine (3) abzweigt und stromauf des Verdichters (4, 4a, 4b) mündet.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) in der Einlassleitung (1.2) vor dem Verdichter (4, 4a, 4b) oder nach dem Verdichter (4, 4a, 4b) mündet.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einlassleitung (1.2) zwei Verdichter (4a, 4b) angeordnet sind, wobei die mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b) zwischen beiden Verdichtern (4a, 4b) mündet.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einlassleitung (1.2) zwei Verdichter (4a, 4b) angeordnet sind und mindestens zwei weitere Abgasrückführungsleitungen (1.3b, 1.3c, 1.3d) vorgesehen sind, die über eine gemeinsame, an der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) abzweigende Verteilungsleitung (13) parallel angeschlossen sind, wobei mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3c, 1.3d) vor mindestens einem der Verdichter (4a, 4b) mündet und/oder mindestens eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c) nach mindestens einem der Verdichter (4a, 4b) mündet.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler (5) und/oder eine Ladeluft-Drosselklappe (6) in der Einlassleitung (1.2) vorgesehen sind, wobei die Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) stromab einer Position für den Ladeluftkühler (5) und/oder stromab einer Position für die Ladeluft-Drosselklappe (6) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler (5.1) und/oder eine Ladeluft-Drosselklappe (6) in der Einlassleitung (1.2) vorgesehen sind, wobei die Mündung der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) stromauf einer Position für den Ladeluftkühler (5.1) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zum Ladeluftkühler (5.1) ein Frischluftkühler (5.2) in der Einlassleitung (1.2) platziert ist, wobei der Frischluftkühler (5.2) stromauf der Mündung der Abgasrückführungsleitung (1.3) positioniert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischluftkühler (5.2) ausgangsseitig eine Frischluftsolltemperatur Tf aufweist mit 150° >= Tf >= 90°.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler (5) in der Einlassleitung (1.2) vorgesehen ist, wobei die Mündung zumindest einer weiteren Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) stromauf einer Position für den Ladeluftkühler (5) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe (1.8, 1.8*, 1.8a, 1.8a*) in der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) und/oder in der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen ist, über die betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.3, 1.3a) einstellbar ist, wobei die Drosselklappe (1.8, 1.8*, 1.8a, 1.8a*) stromab oder stromauf des Partikelfilters (1.4, 1.4x, 1.4a, 1.4ax) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühler (1.7, 1.7*, 1.7a) innerhalb der ersten Abgasrückführungsleitung (1.3) und/oder innerhalb der zweiten Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen ist, wobei die Drosselklappe (1.8, 1.8*, 1.8a 1.8a*) stromab oder stromauf des Kühlers (1.7, 1.7*, 1.7a) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass je ein weiterer Kühler (1.7b, 1.7c, 1.7d) innerhalb der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) vorgesehen ist oder dass je ein weiterer Kühler (1.7b, 1.7c, 1.7d) in der Verteilungsleitung (13) stromauf der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (1.1) zwei parallel geführte Abgasleitungsabschnitte (1.1a, 1.1b) aufweist, die über ein regelbares Ventil (1.9) schaltbar sind, wobei im Abgasleitungsabschnitt (1.1a) der Abgaskatalysator (1.6') platziert ist und im parallelen Abgasleitungsabschnitt (1.1b) der Partikelfilter (1.4ax) sowie der Abzweig für eine weitere Abgasrückführungsleitung (1.3a) vorgesehen sind.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Abgasrückführungsleitung (1.3a) und die weitere Abgasrückführungsleitung (1.3b) über ein regelbares Ventil (1.9) gekoppelt sind, wobei stromab des Ventils (1.9) ein Kühler (1.7a/b) vorgesehen ist und/oder stromab des Kühlers (1.7a/b) eine Drosselklappe (1.8a/b) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 3 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen weiteren Abgasrückführungsleitung (1.3b, 1.3c, 1.3d) eine Drosselklappe (1.8b, 1.8c, 1.8d) vorgesehen ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (1.8b, 1.8c, 1.8d) stromab des jeweiligen Kühlers (1.7b, 1.7c, 1.7d) platziert ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Hauptabgaskatalysators (1.6') ein Hauptpartikelfilter (1.4') vorgesehen ist, der frei von einer katalytisch wirkenden Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und/oder NOx ist.
Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (3) als VTG-Turbine ausgebildet ist.
Abgasanlage und/oder Ottomotor (2) mit einem Abgasrückführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.
Ottomotor (2) mit mindestens einem ein Volumen Vm aufweisenden Hubraum (2.4) und mit mindestens einem Abgasrückführungssystem (1) und/oder einer Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (1.4, 1.4x, 1.4a, 1.4ax) ein Gesamtvolumen Vf aufweist, wobei für das Gesamtvolumen Vf gilt: 0,1 Vm <= Vf <= 1 Vm oder 0,1 Vm <= Vf <= 0,5 Vm.
Ottomotor (2) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Partikelfilter (1.4, 1.4x, 1.4, 1.4ax) vorgesehen sind, die zusammen das Gesamtvolumen Vf aufweisen.