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Die Erfindung betrifft ein Abgassystem zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine mit Zylinderabschaltung, vorzugsweise einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug.
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Bei der Abgasbehandlung von mobilen Verbrennungskraftmaschinen, wie zum Beispiel Otto- und Diesel-Motoren, besteht das Bedürfnis, Abgase derart aufzubereiten, dass diese praktisch vollständig gereinigt an die Umwelt abgegeben werden können. Diese Nachbehandlung kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass die Abgase in einem Katalysator und/oder in einem Filter gereinigt werden.
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Um den Kraftstoffverbrauch und/oder den Schadstoffausstoß einer solchen Verbrennungskraftmaschine zu verringern, ist es weiterhin bekannt, bei niedriger Last einzelne oder mehrere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zeitweise abzuschalten. Dies geschieht beispielsweise durch Einspritzabschaltung. Dabei kann der Ladungswechsel, also das periodische Herein- und Herausströmen eines Gases in und aus dem Zylinder, der abgeschalteten Zylinder deaktiviert werden, indem die Ventile geschlossen werden und für die Dauer der Zylinderabschaltung geschlossen gehalten werden. Alternativ kann ein Nullhub realisiert werden, bei dem die Kolben der abgeschalteten Zylinder sich nicht weiter bewegen. Dies ist konstruktionstechnisch sehr aufwändig, weil die Mechanik der Verbrennungskraftmaschine die Abkopplung einzelner Zylinder von der Kurbelwelle ermöglichen muss.
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Eine weitere Alternative ist es, den Ladungswechsel der abgeschalteten Zylinder aktiv zu lassen, also die Ventile der abgeschalteten Zylinder nicht zu schließen, sondern eine Förderung von Luft durch die abgeschalteten Zylinder zuzulassen. Dies ist nachteilig bei Kraftfahrzeugen, bei denen die Zylinder z. B. in Zylinderbänke unterteilt sind, wobei alle Zylinder einer Zylinderbank gleichzeitig abgeschaltet werden können. Bei derartigen Kraftfahrzeugen hat häufig jede der Zylinderbänke einen eigenen Abgasstrang. Dies gilt beispielsweise für V-Motoren, wie insbesondere V6-Motoren oder V8-Motoren im Personenkraftfahrzeugbereich. Dies gilt aber auch für Reihenmotoren oder Motoren jeder beliebigen anderen Bauart, bei denen Zylinder gruppenweise jeweils voneinander getrennte Abgasstränge haben. Bei 6-Zylinder Reihenmotoren existiert beispielsweise häufig ein Abgasstrang für eine erste Gruppe, gebildet von den Zylindern 1, 3 und 5 und ein weiterer Abgasstrang für eine zweite Gruppe, gebildet von den Zylindern 2, 4 und 6. Bei V-Motoren und anderen Motoren mit mehreren Zylinderbänken können Gruppen von Zylindern, welche einem Abgasstrang zugeordnet sind, auch über mehrere Zylinderbänke hinweg, festgelegt sein. Beispielsweise können bei einem V8-Motor jeweils zwei Zylinder einer jeden Bank einer Gruppe von Zylindern zugeordnet sein.
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Bei einem derartigen Aufbau wird im Fall der Zylinderabschaltung der Katalysator des Abgasstrangs der abgeschalteten Zylinderbank mit Frischluft durchspült. Hierdurch kühlen der Abgasstrang und darin angeordnete Katalysatoren sehr rasch ab. Dabei kann bereits nach kurzer Zeit die Katalysator-Konvertierungstemperatur unterschritten werden.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiter zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere ein Abgassystem vorgestellt werden, das in einem Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei getrennten Abgassträngen ein Abschalten einer gesamten Gruppe von Zylindern ermöglicht, die einem Abgasstrang zugordnet sind. Dabei wird Wärme in dem Abgasstrang der abgeschalteten Gruppe von Zylindern gehalten. Eine Gruppe von Zylindern kann beispielsweise alle Zylinder einer Zylinderbank eines V-Motors umfassen oder auch eine beliebig anders festgelegte Gruppe von Zylindern.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Abgassystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Abgassystems und des Verfahrens sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem ersten Zylinder, der abschaltbar ist. Dabei hat das Abgassystem mindestens zwei voneinander getrennte Abgasstränge. Ein erster Abgasstrang ist an den abschaltbaren ersten Zylinder angebunden und hat mindestens eine erste Abgasreinigungskomponente. Ein zweiter Abgasstrang ist an einen zweiten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angebunden und hat mindestens eine zweite Abgasreinigungskomponente. Weiterhin existiert mindestens eine absperrbare Verbindungsleitung, welche von dem zweiten Abgasstrang stromabwärts der zumindest einen zweiten Abgasreinigungskomponente abzweigt und in den ersten Abgasstrang stromaufwärts der zumindest einen ersten Abgasreinigungskomponente einmündet.
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Die Verbrennungskraftmaschine kann ein Verbrennungsmotor wie zum Beispiel ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor sein. Diese Verbrennungskraftmaschine hat üblicherweise mehrere Zylinder, von denen einer oder mehrere abschaltbar sind. Die Abschaltung der Zylinder erfolgt vorzugsweise durch Einspritzabschaltung, wobei mit dem Begriff „Einspritzabschaltung“ hier eine Deaktivierung der Einspritzung von Kraftstoff in die abzuschaltenden Zylinder gemeint ist. Die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine sind üblicherweise über sogenannte Abgaskrümmer derart an die Abgasstränge angebunden, dass die Abgase aus den Zylindern in die Abgasstränge einströmen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verbrennungskraftmaschinen, bei denen getrennte Abgasstränge für verschiedene Zylinder oder Zylindergruppen vorliegen. Dies gilt im PKW-Bereich häufig für Motoren, welche im Alltagsbetrieb häufig mit geringer Last bewegt werden und die einen geringen Kraftstoffverbrauch aufweisen sollen. Bei solchen Verbrennungskraftmaschinen hat häufig jede Gruppe von Zylindern einen eigenen Abgasstrang. Alle Zylinder einer Zylinderbank können gleichzeitig abgeschaltet werden. Die Erfindung ist bei allen Motoren mit getrennten Abgassträngen anwendbar.
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Jeder der beiden Abgasstränge hat mindestens eine Abgasreinigungskomponente zur Abgasreinigung. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf erste Abgasreinigungskomponenten im ersten Abgasstrang und auf zweite Abgasreinigungskomponenten im zweiten Abgasstrang. Die mindestens eine Abgasreinigungskomponente ist in dem Abgasstrang vorzugsweise derart angeordnet, dass die durch den Abgasstrang strömenden Abgase vollständig durch die mindestens eine Abgasreinigungskomponente strömen. Die mindestens eine Abgasreinigungskomponente ist vorzugsweise ein Katalysator, welcher zur katalytischen Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine dient. Die Abgasreinigungskomponente kann aber auch jede beliebige andere Komponente zur Abgasreinigung sein, beispielsweise Abgasfilter (beispielsweise Partikelfilter), Sensoren zur Überwachung der Eigenschaften der Abgase in dem Abgasstrang, Schalldämpfer und Ähnliches. In den Abgassträngen können neben der Abgasreinigungskomponente auch noch weitere Komponenten angeordnet sein, welche der Abgasreinigung dienen. Hierzu zählen beispielsweise Abgasfilter (beispielsweise Partikelfilter), Sensoren zur Überwachung der Eigenschaften der Abgase in dem Abgasstrang, Schalldämpfer und Ähnliches. Vorzugsweise sind der erste Abgasstrang und der zweite Abgasstrang gleich aufgebaut. Das bedeutet, dass beide Abgasstränge die gleichen Komponenten beinhalten.
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Die Definition, dass der erste Abgasstrang und der zweite Abgasstrang voneinander getrennt sind, bezieht sich auf den normalen Betriebsfall, dass beide Abgasstränge regulär genutzt werden und keine Zylinderabschaltung erfolgt ist. Trotz der Verbindungsleitung werden der erste Abgasstrang und der zweite Abgasstrang hier als zwei voneinander getrennte Abgasstränge bezeichnet. Durch die Verbindungsleitung wird diese Trennung allerdings zeitweise faktisch aufgehoben.
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Werden alle Zylinder eines Abgasstrangs gleichzeitig abgeschaltet, kommt es zu einer Abkühlung des Abgasstrangs, der darin angeordneten Abgasreinigungskomponente und der gegebenenfalls vorhandenen weiteren darin angeordneten Komponenten. Wie oben beschrieben, ist dies nachteilig.
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Um dieses Abkühlen zu vermeiden oder zumindest zu vermindern, wird hier vorgeschlagen, Abgase der nicht abgeschalteten Zylinder gezielt auch durch zu erwärmende Bereiche eines Abgasstrangs zu leiten, der an die abgeschalteten Zylinder angeschlossen ist. Es wird vorgeschlagen, dass Abgase in einem speziellen Betriebsmodus durch Abgasreinigungskomponenten in beiden Abgassträngen geleitet werden. Dazu dient die absperrbare Verbindungsleitung zwischen den beiden Abgassträngen. Diese Verbindungsleitung zweigt Abgase aus dem Abgasstrang der nicht abgeschalteten Zylinder (hier zweiter Abgasstrang) stromabwärts der mindestens einen zweiten Abgasreinigungskomponente ab. Vorzugsweise zweigt der Abgasstrang hinter allen Komponenten in dem Abgasstrang ab, die im Betrieb möglichst auf einer Betriebstemperatur gehalten werden sollen. Gegebenenfalls kann die Verbindungsleitung allerdings stromaufwärts von Komponenten abgezweigt werden, für welche der Erhalt einer Betriebstemperatur nicht so entscheidend ist. Hierzu zählen beispielsweise Schalldämpfer. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Begriffe „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ auf die Flussrichtung der Abgase von der Verbrennungskraftmaschine in die Umgebung.
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Die in die Verbindungsleitung abgezweigten Abgase werden stromaufwärts mindestens einer ersten Abgasreinigungskomponente in den ersten Abgasstrang eingeleitet. Dazu mündet die Verbindungsleitung in den ersten Abgasstrang ein. Die Abgase durchströmen dann den ersten Abgasstrang und insbesondere die darin angeordnete mindestens eine ersten Abgasreinigungskomponente aber auch andere dort vorgesehene Komponenten zur Abgasreinigung.
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Gegebenenfalls erfolgt an einer Einmündungsstelle der Verbindungsleitung in den ersten Abgasstrang eine Mischung von dem Abgas aus der Verbindungsleitung und Frischluft, die von den abgeschalteten Zylindern der Verbrennungskraftmaschine in den ersten Abgasstrang gefördert wird. Das über die Verbindungsleitung in den ersten Abgasstrang eingeleitete Abgas ermöglicht eine deutlich verlängerte Abkühlzeit der ersten Abgasreinigungskomponente und der gegebenenfalls vorhandenen weiteren Komponenten in dem ersten Abgasstrang. Dies gilt auch dann, wenn eine Mischung mit Frischluft erfolgt, welche von den abgeschalteten Zylindern der Verbrennungskraftmaschine in den ersten Abgasstrang gefördert wird. Die Wärmeerhaltung in dem ersten Abgasstrang wiederum ermöglicht einen längeren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit nur einem Teil der Zylinder, ohne dass bei erneuter Aktivierung der abgeschalteten Zylinder ein hoher Schadstoffausstoß auftritt. Dies wiederum wirkt sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch und/oder auf den Schadstoffausstoß des Kraftfahrzeugs insgesamt aus.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind sowohl der mit dem ersten Abgasstrang verbundene mindestens eine erste Zylinder als auch der mit dem zweiten Abgasstrang verbundene mindestens eine zweite Zylinder abschaltbar. Dabei existiert eine weitere absperrbare Verbindungsleitung, welche von dem ersten Abgasstrang stromabwärts der zumindest einen ersten Abgasreinigungskomponente abzweigt und in den zweiten Abgasstrang stromaufwärts der zumindest einen zweiten Abgasreinigungskomponente einmündet.
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Diese Ausführungsform wird vorteilhafterweise für Verbrennungskraftmaschinen genutzt, bei denen z. B. die Zylinder in zwei Zylinderbänke unterteilt sind, wobei jede der Zylinderbänke einen eigenen Abgasstrang hat und entweder alle Zylinder der ersten Zylinderbank oder alle Zylinder der zweiten Zylinderbank gleichzeitig abgeschaltet werden können. Häufig ist es üblich, dass nur eine Zylinderbank bzw. eine Gruppe von Zylindern abschaltbar ist, weil die für die Abschaltung notwendige Technik dann nur für diese eine Zylinderbank bzw. für diese eine Gruppe von Zylindern vorgesehen werden muss. Wenn zwei Zylinderbänke bzw. Gruppen von Zylindern existieren, die wechselweise abschaltbar sind, kann ein über die Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine gleichmäßiger Betrieb der Zylinder erreicht werden, was die Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine insgesamt erhöht.
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In Strömungsrichtung hinter der ersten Abgasreinigungskomponente und der zweiten Abgasreinigungskomponente und in Strömungsrichtung hinter der Abzweigung der absperrbaren Verbindungsleitung können noch weitere Komponenten in den Abgassträngen angeordnet sein. Solche Komponenten werden hier als „nachgelagerte Abgasreinigungskomponenten“ bezeichnet. Diese nachgelagerten Abgasreinigungskomponenten in einem Abgasstrang werden dann nicht mehr durchströmt, wenn Abgas aus diesem Abgasstrang abgezweigt wird.
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Gegebenenfalls kann nur ein Teil des Abgases abgezweigt werden, um auch nachgelagerte Abgasreinigungskomponenten im ersten Abgasstrang bzw. im zweiten Abgasstrang noch zu erwärmen, wenn Abgas durch die jeweilige Verbindungsleitung in den jeweils anderen Abgasstrang umgeleitet wird. Dafür muss die absperrbare Verbindungsleitung so ausgebildet sein, dass auch die Abzweigung eines Abgasteilstroms möglich ist. Die Möglichkeit zur Abzweigung von einem Abgasteilstrom kann auch unabhängig davon vorgesehen sein, ob nachgelagerte Abgasreinigungskomponenten existieren oder nicht.
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Es ist vorteilhaft, wenn zumindest der zweite Abgasstrang stromabwärts einer Abzweigstelle der absperrbaren Verbindungsleitung absperrbar ist.
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Dadurch kann sichergestellt werden, dass Abgas aus dem zweiten Abgasstrang nach Durchlaufen der zweiten Abgasreinigungskomponente nicht über einen widerstandsärmeren direkten Weg durch den zweiten Abgasstrang in die Umgebung gelangt, sondern über die Verbindungsleitung und den ersten Abgasstrang mit der zu wärmenden ersten Abgasreinigungskomponente strömt. Gegebenenfalls ist es nicht erforderlich, dass der zweite Abgasstrang vollständig geschlossen wird. Es ist lediglich erforderlich, dass in dem zweiten Abgasstrang ein Strömungswiderstand für das Abgas derart erhöht wird, dass eine ausreichende Menge von Abgas durch die Verbindungsleitung und den ersten Abgasstrang strömt, so dass die zu wärmende erste Abgasreinigungskomponente warm gehalten wird. Dies kann auch durch eine Strömungsverengung in den zweiten Abgasstrang erreicht werden.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn an dieser Abzweigstelle eine als Mehrwegeventil ausgeführte Absperrvorrichtung vorgesehen ist. Mit dieser ist wahlweise der zweite Abgasstrang stromabwärts der Abzweigstelle oder die absperrbare Verbindungsleitung absperrbar. Dies ist von Vorteil, weil nur eine Absperrvorrichtung für diese beiden Zwecke notwendig ist.
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Falls konstruktionsbedingt sinnvoll, kann die Absperrung der absperrbaren Verbindungleitung auch an einer anderen Stelle als der oben angegebenen Abzweigstelle vorgesehen werden.
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In einer entsprechenden Ausführungsform der Erfindung ist die absperrbare Verbindungsleitung an einer Einmündungsstelle in den ersten Abgasstrang absperrbar.
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Möglich ist es aber auch, Mittel zur Absperrung der Verbindungsleitung an einer beliebigen Stelle innerhalb der Verbindungsleitung vorzusehen.
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Je nach Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine Absperrvorrichtung zum Absperren eines Abgasstrangs oder zum Absperren einer absperrbaren Verbindungsleitung nach Art einer Drosselklappe ausgeführt sein.
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Die hier geschilderten besonderen Ausführungsvarianten für die Verbindungsleitung und Mittel zum Verschließen der Verbindungsleitung und der zweiten Abgasstränge (Mehrwegeventile, Drosselklappen etc.) sind auch auf weitere Verbindungsleitungen und weitere Abgasstränge (insbesondere auf den ersten Abgasstrang) übertragbar, wenn mehrere Verbindungsleitungen und Abgasstränge vorhanden sind.
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Weiterhin wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betrieb eines weiter oben beschriebenen Abgassystems, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit dem mindestens einen ersten Zylinder und dem mindestens einen zweiten Zylinder;
- b) Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nur mit dem mindestens einen zweiten Zylinder unter Abschaltung des mindestens einen ersten Zylinders;
- c) Öffnen der absperrbaren Verbindungsleitung; und
- d) Umleiten von Abgas des zweiten Zylinders über die absperrbare Verbindungsleitung, so dass sowohl die zweite Abgasreinigungskomponente als auch die erste Abgasreinigungskomponente von Abgas durchströmt wird, wobei eine Temperaturregulierung in der ersten Abgasreinigungskomponente erreicht wird.
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Schritt a) entspricht dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit allen Zylindern. Dies ist beispielsweise ein Betriebsmodus, in welchem eine hohe Leistung von der Verbrennungskraftmaschine abgerufen wird oder ein Betriebsmodus, welcher kurz nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine erfolgt und welcher den Zweck hat, die Temperatur des Abgassystems zunächst schnell zu erhöhen.
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Im Betriebszustand b) wird die Verbrennungskraftmaschine nur mit einem Teil der Zylinder betrieben. Dabei sind die anderen, abschaltbaren Zylinder abgeschaltet. Dies ist üblicherweise ein Betrieb bei niedriger Last. Hier ist die von den verbleibenden, aktivierten Zylindern erzeugte mechanische Energie ausreichend.
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Während der Betriebszustand gemäß Schritt b) vorliegt, kann ein Abkühlen einer ersten Abgasreinigungskomponente vermieden werden, indem entsprechend Schritt c) die absperrbare Verbindungsleitung geöffnet wird.
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Dadurch wird ein Umleiten des Abgases aus dem zweiten Abgasstrang in den ersten Abgasstrang ermöglicht (Schritt d). Die Temperatur des ersten Abgasstrangs und der ersten Abgasreinigungskomponente, der an die abgeschalteten Zylinder angeschlossen ist, wird dabei mit Abgas der anderen Zylinder (welches regulär vollständig durch den zweiten Abgasstrang strömen würde) reguliert.
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Die Durchführung der Verfahrensschritte c) und d) erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante immer dann, wenn der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gemäß Schritt b) mit der Abschaltung mindestens eines ersten Zylinders erfolgt. Gemäß einer anderen Betriebsvariante wird während des Betriebs gemäß Schritt b) eine Temperatur in dem ersten Abgasstrang und/oder eine Temperatur an der ersten Abgasreinigungskomponente überwacht, welche im Folgenden als „überwachte Temperatur“ bezeichnet wird. Die überwachte Temperatur kann beispielsweise durch eine Temperaturmessung ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, dass die überwachte Temperatur mit einem Temperaturmodell berechnet wird oder eine Kombination von Messung und Berechnung zur Ermittlung der überwachten Temperatur angewendet wird. Es erfolgt regelmäßig ein Vergleich der überwachten Temperatur mit mindestens einer Schwelltemperatur. Sobald die Temperatur einer Abgasreinigungskomponente zu niedrig wird, kann sie durch Umleiten von wärmerem Abgas erhöht werden. Die Verfahrensschritte c) und d) werden vorzugsweise immer nur dann ausgeführt, wenn die überwachte Temperatur die Schwelltemperatur unterschreitet. Gegebenenfalls wird bei Wiedererreichen einer Schwelltemperatur die Verbindungsleitung wieder geschlossen und eine Umleitung von Abgasen beendet. Sofern notwendig, können diese Schritte wiederholt durchgeführt werden. Dazu wird weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine gemäß Schritt b) die Schritte c) und d) iterativ wiederholt durchgeführt werden. Es ist aber auch ein dauerhafter Betrieb gemäß den Schritten c) und d) während Schritt b) möglich, um eine Temperaturregulierung (insbesondere eine Temperaturaufrechterhaltung) in einem ersten Abgasstrang zu realisieren.
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In dem Fall, dass sowohl mindestens ein erster Zylinder als auch mindestens ein zweiter Zylinder abschaltbar sind und auch eine weitere absperrbare Verbindungsleitung existiert, ist auch ein wechselweiser Betrieb möglich, in welchem abwechselnd mindestens ein erster Zylinder und mindestens ein zweiter Zylinder abgeschaltet werden kann und dann jeweils Abgas vom zweiten Abgasstrang durch eine Verbindungsleitung in den ersten Abgasstrang bzw. vom ersten Abgasstrang durch die weitere Verbindungsleitung in den zweiten Abgasstrang geleitet wird. Der Wechsel zwischen dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder kann mit einem vorgegebenen Zeitintervall regelmäßig wiederholt erfolgen. Es ist auch möglich, dass in den Abgassträngen jeweils Temperaturen überwacht werden und ein Wechsel des Betriebs der ersten Zylinder bzw. zweiten Zylinder immer dann eingeleitet wird, wenn eine Temperatur unter eine Schwelltemperatur fällt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Betrieb gemäß Schritt b) lediglich eine Deaktivierung der Kraftstoffversorgung des mindestens einen ersten Zylinders umfasst. Ein Ladungswechsel des mindestens einen ersten Zylinders bleibt dabei aktiv. Ein nicht deaktivierter (aktiver) Ladungswechsel bedeutet, dass sowohl die Ventilsteuerung als auch die Kolbenbewegung unabhängig von der Abschaltung eines Zylinders bleiben können. Steuerzeiten und Einstellungen von Gaswechselorganen wie Ventilen und Drosselklappen bleiben identisch. Dies ist vorteilhaft aufgrund der einfachen Realisierbarkeit. Außer der Abschaltung der Einspritzung sind zur Abschaltung der Zylinder keine weiteren Maßnahmen notwendig. Der mindestens eine erste (abgeschaltete) Zylinder der Verbrennungskraftmaschine fördert dann Luft, welche den ersten Abgasstrang kühlt. Dieser Kühleffekt kann durch die Betriebsweise mit den Verfahrensschritten c) und d) ausgeglichen werden.
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Während der Abschaltung von mindestens einem ersten Zylinder kann auch ein besonderer Betriebsmodus für Gaswechselorgane, Ventile, Drosselklappen etc. aktiviert werden, welcher hinsichtlich mechanischer Reibungsverluste und hinsichtlich Ladungswechselverluste in der Verbrennungskraftmaschine optimiert ist und/oder welcher optimiert ist, um eine möglichst langsame Absenkung einer Temperatur im zugeordneten Abgasstrang zu erreichen. Ein solcher Betriebsmodus kann beispielsweise betimmte Steuerzeiten für Gaswechselorgane, Ventile, Drosselklappen etc. beinhalten.
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Besonders bevorzugt ist, wenn für den Betrieb des mindestens einen ersten Zylinders ein erstes Steuergerät existiert, während für den Betrieb des mindestens einen zweiten Zylinders ein zweites Steuergerät existiert. Unterschiedliche Betriebsmodi mit verschiedenen Steuerzeiten im normalen Betrieb und im abgeschalteten Betrieb für erste Zylinder und zweite Zylinder bzw. deren Gaswechselorgane, Ventile, Drosselkappen etc. sind dann besonders gut zu realisieren.
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Die hier für das Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausführungsbeispiele sind in analoger Weise auf das Abgassystem übertragbar und anwendbar. Gleiches gilt für die für das Abgassystem geschilderten besonderen Vorteile und Ausführungsbeispiele, die auf das Verfahren anwendbar und übertragbar sind.
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Die Erfindung findet insbesondere Einsatz in einem Kraftfahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem ersten abschaltbaren Zylinder und mindestens einem weiteren zweiten Zylinder sowie einem weiter oben beschriebenen Abgassystem zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine aufweist, und welches zum Betrieb entsprechend dem beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
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Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Abgassystems entsprechend der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, und
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2: eine schematische Darstellung eines Abgassystems entsprechend der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.
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1 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Abgassystems 3. Dieses Abgassystem 3 ist an eine Verbrennungskraftmaschine 2 in einem Kraftfahrzeug 1 angeschlossen. Die Verbrennungskraftmaschine 2 hat mindestens einen ersten Zylinder 10a und mindestens einen zweiten Zylinder 10b. Der mindestens eine erste Zylinder 10a ist an einen ersten Abgasstrang 4a des Abgassystems 3 angeschlossen. Der mindestens eine zweite Zylinder 10b ist an einen zweiten Abgasstrang 4b des Abgassystems 3 angeschlossen. Das Abgassystem 3 weist damit zwei voneinander getrennte Abgasstränge 4a, 4b auf. In den ersten Abgasstrang 4a ist eine erste Abgasreinigungskomponente 5a integriert. In den zweiten Abgasstrang 4b ist eine zweite Abgasreinigungskomponente 5b integriert. Die Flussrichtung der Abgase durch den ersten Abgasstrang 4a und den zweiten Abgasstrang 4b ist durch Pfeile gekennzeichnet. Eine Verbindungsleitung 6 ist an den zweiten Abgasstrang 4b stromabwärts der zweiten Abgasreinigungskomponente 5b angeschlossen. Außerdem ist die Verbindungsleitung 6 an den ersten Abgasstrang 4a stromaufwärts der ersten Abgasreinigungskomponente 5a angeschlossen. An einer Abzweigstelle 8, an welcher die Verbindungsleitung 6 von dem zweiten Abgasstrang 4b abzweigt, ist eine Absperrvorrichtung 7 angeordnet, mit welcher die Verbindungleitung 6 und wahlweise auch der zweite Abgasstrang 4b verschließbar sind. Statt dieser Absperrvorrichtung 7 können auch andernorts in der Verbindungsleitung 6 und/oder in dem zweiten Abgasstrang 4b Absperrvorrichtungen angeordnet sein, mit welchen die Verbindungsleitung 6 und ggf. auch der zweite Abgasstrang 4b verschließbar sind. Die Verbindungsleitung 6 mündet an einer Einmündungsstelle 9 in den ersten Abgasstrang ein. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine strömen im ersten Abgasstrang 4a Abgase von der Verbrennungskraftmaschine 2 durch die erste Abgasreinigungskomponente 5a in die Umgebung. Abgase im zweiten Abgasstrang 4b strömen von der Verbrennungskraftmaschine 2 durch die zweite Abgasreinigungskomponente 5b je nach Einstellung der Absperrvorrichtung 7 entweder in die Umgebung oder durch die Verbindungsleitung 6 über den ersten Abgasstrang 4a durch dessen erste Abgasreinigungskomponente 5a in die Umgebung. Dabei erfolgt die Einstellung der Absperrvorrichtung 7 in Abhängigkeit der Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine 2. Wenn der mindestens eine erste Zylinder 10a abgeschaltet ist, strömen die Abgase gemäß der beschriebenen Betriebsweise durch beide Abgasstränge 4a, 4b und durch beide Abgasreinigungskomponenten 5a, 5b.
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2 enthält alle Elemente aus 1 mit gleichen Bezugszeichen. Zusätzlich ist eine zusätzliche Verbindungsleitung 6.1 mit einer zusätzlichen Absperrvorrichtung 7.1 gezeigt. Diese zusätzliche Verbindungsleitung 6.1 zweigt an einer Abzweigstelle 8 stromabwärts von der ersten Abgasreinigungskomponente 5a von dem ersten Abgasstrang 4a ab und mündet an einer Einmündungsstelle 9 stromaufwärts der zweiten Abgasreinigungskomponente 5b in den zweiten Abgasstrang 4b ein. Diese zusätzliche Verbindungsleitung 6.1 ist genau umgekehrt zur Verbindungsleitung 6 betreibbar. Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 sind sowohl der mindestens eine erste Zylinder 10a als auch der mindestens eine zweite Zylinder 10b wahlweise abschaltbar. Wenn der erste Zylinder 10a abgeschaltet ist, ist ein Betrieb mit Hilfe der Verbindungsleitung 6 möglich, welcher eine Wärmeerhaltung in dem ersten Abgasstrang 4a und in der ersten Abgasreinigungskomponente 5a ermöglicht. Dies entspricht dem Betrieb der Vorrichtung gemäß 1. Zusätzlich zur 1 ist nun auch eine Wärmeerhaltung in dem zweiten Abgasstrang 4b und in der zweiten Abgasreinigungskomponente 5b möglich, wenn der zweite Zylinder 10b abgeschaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Abgassystem
- 4a
- erster Abgasstrang
- 4b
- zweiter Abgasstrang
- 5a
- erster Abgasreinigungskomponente
- 5b
- zweiter Abgasreinigungskomponente
- 6
- Verbindungsleitung
- 6.1
- zusätzliche Verbindungsleitung
- 7
- Absperrvorrichtung
- 7.1
- zusätzliche Absperrvorrichtung
- 8
- Abzweigstelle
- 9
- Einmündungsstelle
- 10a
- erster Zylinder
- 10b
- zweiter Zylinder
