DE102016120432B4 - Exhaust system and associated method of operating the exhaust system to protect a gasoline particulate filter - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Schutz eines Partikelfilters (20) in einem Haupt-Abgasstrang (a) einer Abgasanlage (100) einer Otto-Brennkraftmaschine (M) während einer im Betrieb der Brennkraftmaschine (M) stattfindenden Schubphase (II; Δt), in der die Brennkraftmaschine (M) ohne Kraftstoff betrieben und der Partikelfilter (20) mit einem Frischluft-Massenstrom (ṁF) beaufschlagt wird, so dass im Abgasmassenstrom (ṁM) eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration auftritt, wobei die Beaufschlagung des Partikelfilters (20) mit dem Frischluft-Massenstrom (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) unterbunden wird, indem der Frischluft-Massenstrom (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) über eine Bypass-Schaltung innerhalb der Abgasanlage (100) um den Partikelfilter (20) herumgeleitet wird, wodurch dem Partikelfilter (20) in der Schubphase (II; Δt) durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) über einen Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wobei der Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters (20) und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Partikelfilters (20) aktiviert und der Frischluft-Massenstrom (ṁF) im Haupt-Abgasstrang (a) während der Schubphase (II; Δt) um den Partikelfilter (20) herum in den Bypass-Strang (b) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) nur dann vorgenommen wird, wenn der Partikelfilter (20) in einem zeitlichen Zusammentreffen eine zu hohe kritische Bauteiltemperatur und einen zu hohen kritischen Beladungswert aufweist.Method for protecting a particle filter (20) in a main exhaust line (a) of an exhaust system (100) of an Otto internal combustion engine (M) during an overrun phase (II; Δt) occurring during operation of the internal combustion engine (M), in which the internal combustion engine ( M) is operated without fuel and the particulate filter (20) is subjected to a fresh air mass flow (ṁF), so that the exhaust gas mass flow (ṁM) is subjected to an increase in the oxygen concentration, with the particulate filter (20) being subjected to the fresh air mass flow (ṁF ) is prevented during the overrun phase (II; Δt) by the fresh air mass flow (ṁF) during the overrun phase (II; Δt) being routed around the particle filter (20) via a bypass circuit within the exhaust system (100), whereby the Particulate filter (20) in the overrun phase (II; Δt) due to the redirection of the fresh air mass flow (ṁF) via a bypass line (b) of the bypass circuit, no oxygen is available, the bypass line (b) being the bypass - Circuit activated depending on a critical component temperature of the particle filter (20) and depending on a loading value of the particle filter (20) and the fresh air mass flow (ṁF) in the main exhaust line (a) during the overrun phase (II; Δt) around the particle filter (20) into the bypass line (b), characterized in that the fresh air mass flow (ṁF) is diverted during the overrun phase (II; Δt) only when the particle filter ( 20) has a critical component temperature that is too high and a critical load value that is too high at the same time.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage und ein zugehöriges Verfahren zum Schutz eines Partikelfilters in einem Haupt-Abgasstrang der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust system and an associated method for protecting a particle filter in a main exhaust system of the exhaust system of an internal combustion engine.

Die Druckschrift DE 101 30 633 B4 offenbart ein Verfahren zur Regenerierung eines Diesel-Partikelfilters, bei dem der Diesel-Partikelfilter in Kombination mit einem Oxidationskatalysator (CRT) im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei die Oxidation der Rußpartikel mit dem im Oxidationskatalysator gebildeten NO2 erfolgt. Es ist vorgesehen, dass die Regenerierung des Partikelfilters kontinuierlich erfolgt. Dabei wird fortlaufend eine Rußbilanz erstellt, wobei im Falle einer sich positiv entwickelnden Rußbilanz durch Maßnahmen an der Brennkraftmaschine und/oder Gegenmaßnahmen am Diesel-Partikelfilter die Rußbilanz wieder negativ eingestellt wird. Die Druckschrift beschreibt im Detail die Vorgehensweise zur Erstellung der Rußbilanz. Eine wesentliche Einflussgröße für den maximal erreichbaren Umsatz am Partikelfilter, der so genannte Ruß-Abbrand, stellt die Filtertemperatur dar. Die Filtertemperatur wird bestimmt von der Abgastemperatur und vom Massendurchsatz durch den Partikelfilter sowie von der Wärmeabfuhr an der Oberfläche des Systems und von der Energiezufuhr durch externe Quellen (Heizung). Innerhalb des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Auskühlung des Dieselpartikel-Filters in bestimmten Betriebsphasen (Schub, Leerlauf, Schwachlast) verhindert wird, wenn in den genannten Phasen die Abgastemperatur des Abgasstroms geringer ist als die Bauteiltemperatur des Dieselpartikel-Filters.The pamphlet DE 101 30 633 B4 discloses a method for regenerating a diesel particle filter, in which the diesel particle filter is arranged in combination with an oxidation catalytic converter (CRT) in the exhaust gas flow of an internal combustion engine, with the oxidation of the soot particles taking place with the NO 2 formed in the oxidation catalytic converter. Provision is made for the particle filter to be regenerated continuously. A soot balance is continuously created, with the soot balance being set negative again in the event of a positive development of the soot balance as a result of measures on the internal combustion engine and/or countermeasures on the diesel particle filter. The publication describes in detail the procedure for creating the soot balance. The filter temperature is a significant influencing factor for the maximum achievable conversion on the particle filter, the so-called soot burn-off. The filter temperature is determined by the exhaust gas temperature and the mass flow rate through the particle filter as well as the heat dissipation on the surface of the system and the energy supply through external sources (heating). The method provides that cooling of the diesel particle filter is prevented in certain operating phases (overrun, idling, low load) if the exhaust gas temperature of the exhaust gas flow is lower than the component temperature of the diesel particle filter in the phases mentioned.

In der Druckschrift DE 10 2010 039 013 A1 wird ein Verfahren beschrieben, welches über eine Lambdamessung vor und hinter einem Otto-Partikelfilter (OPF) einen Sauerstoffverbrauch und damit den Rußumsatz und die daraus resultierende thermische Belastung des Otto-Partikelfilters ermittelt. Wird eine zu hohe thermische Belastung erkannt, wird der Rußumsatz durch ein Umschalten in einen unterstöchiometrischen Betrieb gestoppt. In dem genannten Verfahren wird ferner beschrieben, dass eine Gefährdung des Partikelfilters durch lokal hohe Temperaturgradienten besteht, welche beispielsweise durch eine zu schnelle Regeneration bei hoher Rußbeladung und gleichzeitig hohen Temperaturen auftreten können. Derart kritische Zustände werden vor allem bei bereits kontrollierter aktiver Regeneration und plötzlich deutlichem Erhöhen der Sauerstoffkonzentration erreicht. Aus diesem Grund ist es von Vorteil, wenn während der kontrollierten aktiven Regenerationsphase eine Schubabschaltung verhindert wird.In the pamphlet DE 10 2010 039 013 A1 a method is described which uses a lambda measurement upstream and downstream of an Otto particle filter (OPF) to determine oxygen consumption and thus the soot conversion and the resulting thermal load on the Otto particle filter. If a thermal load that is too high is detected, the soot conversion is stopped by switching to sub-stoichiometric operation. In the method mentioned, it is also described that the particle filter is at risk from locally high temperature gradients, which can occur, for example, as a result of too rapid regeneration with a high soot load and high temperatures at the same time. Critical states of this kind are reached above all in the case of already controlled active regeneration and a sudden significant increase in the oxygen concentration. For this reason, it is advantageous if fuel cut-off is prevented during the controlled, active regeneration phase.

Es werden ferner die Druckschriften US 2003/0 196 429 A1 und DE 10 2009 015 900 A1 sowie DE 11 2009 000 112 B4 , DE 100 05 623 A1 und DE 11 2009 000 235 T5 genannt.There are also the pamphlets US 2003/0 196 429 A1 and DE 10 2009 015 900 A1 as well as DE 11 2009 000 112 B4 , DE 100 05 623 A1 and DE 11 2009 000 235 T5 called.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage und ein Verfahren zum Betrieb eines Otto-Partikelfilters zu schaffen, welche/s während einer im Betrieb der Brennkraftmaschine stattfindenden Schubphase kritische Zustände des Otto-Partikelfilters verhindert.The object of the invention is to provide an exhaust system and a method for operating an Otto particle filter which prevents critical states of the Otto particle filter during an overrun phase occurring during operation of the internal combustion engine.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Schutz eines Partikelfilters in einem Haupt-Abgasstrang einer Abgasanlage einer Otto-Brennkraftmaschine während einer im Betrieb der Brennkraftmaschine stattfindenden Schubphase, in der die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoff betrieben und der Partikelfilter mit einem Frischluft-Massenstrom beaufschlagt wird, so dass im Abgasmassenstrom eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration auftritt, wobei die Beaufschlagung des Partikelfilters mit dem Frischluft-Massenstrom während der Schubphase unterbunden wird, indem der Frischluft-Massenstrom während der Schubphase über eine Bypass-Schaltung innerhalb der Abgasanlage um den Partikelfilter herumgeleitet wird, wodurch dem Partikelfilter in der Schubphase durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms über einen Bypass-Strang der Bypass-Schaltung kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wobei der Bypass-Strang der Bypass-Schaltung in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Partikelfilters aktiviert und der Frischluft-Massenstrom im Haupt-Abgasstrang während der Schubphase um den Partikelfilter herum in den Bypass-Strang geleitet wird.The starting point of the invention is a method for protecting a particle filter in a main exhaust system of an exhaust system of an Otto internal combustion engine during an overrun phase occurring during operation of the internal combustion engine, in which the internal combustion engine is operated without fuel and the particle filter is subjected to a fresh air mass flow, so that an increase in the oxygen concentration occurs in the exhaust gas mass flow, the loading of the particle filter with the fresh air mass flow during the overrun phase being prevented by the fresh air mass flow being routed around the particle filter via a bypass circuit within the exhaust system during the overrun phase, whereby the particle filter in no oxygen is available during the overrun phase due to the redirection of the fresh air mass flow via a bypass line of the bypass circuit, with the bypass line activating the bypass circuit depending on a critical component temperature of the particle filter and depending on a load value of the particle filter and the Fresh air mass flow in the main exhaust line is routed around the particle filter into the bypass line during the overrun phase.

Es ist vorgesehen, dass die Umleitung des Frischluft-Massenstroms während der Schubphase nur dann vorgenommen wird, wenn der Partikelfilter in einem zeitlichen Zusammentreffen eine zu hohe kritische Bauteiltemperatur und einen zu hohen kritischen Beladungswert aufweist.Provision is made for the fresh air mass flow to be diverted during the overrun phase only if the particle filter has a critical component temperature that is too high and a critical loading value that is too high at the same time.

Das Verfahren unterbindet in vorteilhafter Weise den Sauerstoffeintrag in den Partikelfilter und ermöglicht, die Funktion des Schubabschaltens ohne Einspritzung von Kraftstoff beizubehalten, so dass bei der Einspritzung von Kraftstoff in der Schubphase kein unerwartetes Fahrzeugverhalten auftritt, da bei Durchführung des Verfahrens in vorteilhafter Weise die Sauerstoff verbrauchende Einspritzung im Schub deaktiviert werden kann.The method advantageously prevents the introduction of oxygen into the particle filter and allows the overrun cut-off function to be maintained without injecting fuel, so that no unexpected vehicle behavior occurs when fuel is injected in the overrun phase, since when the method is carried out, the oxygen-consuming Injection can be deactivated in overrun.

Das Verfahren ist mit verschiedenen Abgasanlagenkonfigurationen durchführbar, wie in der detaillierten Beschreibung näher erläutert wird.The method can be carried out with different exhaust system configurations, as explained in more detail in the detailed description.

Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt ferner dadurch aus, dass der Bypass-Strang am Ende einer Phase eines Betriebes der Brennkraftmaschine mit einer positiven Lastanforderung an die Brennkraftmaschine und dem Beginn der Schubhase zu einem ersten Zeitpunkt geöffnet wird, während der Schubphase für einen Zeitraum offen ist, und mit Beendigung der Schubphase zu einem zweiten Zeitpunkt wieder geschlossen wird. Diese Vorgehensweise wird entweder in jeder Schubphase oder wie zuvor erläutert in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Otto-Partikelfilters aktiviert.The method is preferably further characterized in that the bypass branch is opened at a first point in time at the end of a phase of operation of the internal combustion engine with a positive load requirement on the internal combustion engine and the start of the overrun phase, while the overrun phase is open for a period of time, and is closed again at a second point in time when the overrun phase ends. This procedure is activated either in each overrun phase or, as explained above, as a function of a critical component temperature of the particulate filter and as a function of a loading value of the gasoline particulate filter.

Das Verfahren ist mit einer Abgasanlage zum Schutz eines Partikelfilters in einem Haupt-Abgasstrang der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine durchführbar, wobei sich die Abgasanlage dadurch auszeichnet, dass sie eine Bypass-Schaltung mit einem Schaltelement aufweist, mit dem ein Bypass-Strang aktivierbar ist, so dass der Frischluft-Massenstrom des Haupt-Abgasstrangs um den Partikelfilter herum in den Bypass-Strang geleitet wird, wobei dem Partikelfilter in der Schubphase durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms über den Bypass-Strang der Bypass-Schaltung kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wobei der Bypass-Strang der Bypass-Schaltung in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Partikelfilters aktiviert und der Frischluft-Massenstrom im Haupt-Abgasstrang während der Schubphase um den Partikelfilter herum in den Bypass-Strang geleitet wird, und die Umleitung des Frischluft-Massenstroms während der Schubphase nur dann vorgenommen wird, wenn der Partikelfilter in einem zeitlichen Zusammentreffen eine zu hohe kritische Bauteiltemperatur und einen zu hohen kritischen Beladungswert aufweist.The method can be carried out with an exhaust system for protecting a particle filter in a main exhaust line of the exhaust system of an internal combustion engine, the exhaust system being characterized in that it has a bypass circuit with a switching element with which a bypass line can be activated, so that the fresh air mass flow of the main exhaust line is routed around the particle filter into the bypass line, with the particle filter not having any oxygen available in the overrun phase due to the redirection of the fresh air mass flow via the bypass line of the bypass circuit, with the The bypass line of the bypass circuit is activated depending on a critical component temperature of the particle filter and depending on a load value of the particle filter and the fresh air mass flow in the main exhaust line is routed around the particle filter into the bypass line during the overrun phase, and the diversion of the Fresh air mass flow is only carried out during the overrun phase if the particle filter has too high a critical component temperature and a too high critical loading value at a coincidence in time.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Schaltelement mittels eines Schaltmechanismus in eine erste Schaltstellung bringbar, bei der der Haupt-Abgasstrang offen und der Bypass-Strang geschlossen ist, und in eine zweite Schaltstellung bringbar, bei der Haupt-Abgasstrang geschlossen und der Bypass-Strang offen ist.In a preferred embodiment, the switching element can be brought into a first switching position by means of a switching mechanism, in which the main exhaust line is open and the bypass line is closed, and into a second switching position, in which the main exhaust line is closed and the bypass line is open .

Vorgesehen ist, dass das Schaltelement am Eingang des Bypass-Strangs im Haupt-Abgasstrang des Partikelfilters angeordnet ist, wobei der Bypass-Strang von einem ersten Haupt-Abgasteilstrang des Haupt-Abgasstrangs abzweigt, und einen zweiten Haupt-Abgasteilstrang des Haupt-Abgasstrangs umgeht, in dem der Otto-Partikelfilter angeordnet ist. Bei dieser Abgasanlagenkonfiguration weist die Abgasanlage ausschließlich den Partikelfilter auf, wie beispielsweise in der 7 dargestellt ist.Provision is made for the switching element to be arranged at the inlet of the bypass line in the main exhaust line of the particulate filter, with the bypass line branching off from a first main exhaust sub-line of the main exhaust line and bypassing a second main exhaust sub-line of the main exhaust line, in which the Otto particle filter is located. In this exhaust system configuration, the exhaust system has only the particle filter, such as in FIG 7 is shown.

In anderen Abgasanlagenkonfigurationen ist vorgesehen, dass in Strömungsrichtung des Abgases gesehen in dem ersten Haupt-Abgasteilstrang mindestens ein Drei-Wege-Katalysator und in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang der Partikelfilter angeordnet sind, wie beispielsweise in den 3 und 5 dargestellt ist.In other exhaust system configurations, it is provided that viewed in the flow direction of the exhaust gas, at least one three-way catalytic converter is arranged in the first main partial exhaust line and the particle filter is arranged in the second main partial exhaust line, such as in 3 and 5 is shown.

Eine weitere Abgasanlagenkonfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases gesehen in dem ersten Haupt-Abgasteilstrang ein erster Drei-Wege-Katalysator und in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang ein zweiter weiterer Drei-Wege-Katalysator und der Partikelfilter angeordnet sind, wie in der 6 verdeutlicht wird.A further exhaust system configuration is characterized in that viewed in the direction of flow of the exhaust gas, a first three-way catalytic converter is arranged in the first main partial exhaust line and a second further three-way catalytic converter and the particle filter are arranged in the second main partial exhaust line, as in FIG 6 is made clear.

Es ist aber auch in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung gemäß den 9 und 10 möglich, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang in Strömungsrichtung des Abgases gesehen der Partikelfilter und der Drei-Wege-Katalysator oder umgekehrt angeordnet sind.But it is also in a preferred embodiment of the invention according to 9 and 10 It is possible for the particle filter and the three-way catalytic converter, or vice versa, to be arranged in the second main partial exhaust line, viewed in the direction of flow of the exhaust gas.

Außerdem ist einer weiteren Abgasanlagenkonfiguration vorgesehen, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang in Strömungsrichtung gesehen mehrere Drei-Wege-Katalysatoren und der Partikelfilter angeordnet sind, wie in der 11 dargestellt ist.In addition, a further exhaust system configuration is provided such that several three-way catalytic converters and the particle filter are arranged in the second main partial exhaust line, as seen in the direction of flow, as in FIG 11 is shown.

Abschließend wird gemäß der 8 eine weitere bevorzugte Anlagenkonfiguration vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang in Strömungsrichtung des Abgases gesehen der Partikelfilter und in einem sich anschließenden dritten Haupt-Abgasteilstrang hinter der Einmündung des Bypass-Strangs in den Haupt-Abgasstrang am Ende des zweiten Haupt-Abgasteilstrangs mindestens ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet sind.Finally, according to the 8th Another preferred system configuration is proposed, which is characterized in that in the second main partial exhaust line, seen in the flow direction of the exhaust gas, the particle filter and in a subsequent third main partial exhaust line behind the junction of the bypass line with the main exhaust line at the end of the second Main exhaust branch at least one three-way catalytic converter are arranged.

In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasanlage ist diese eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz des Partikelfilters auszuführen. Zu diesem Zweck umfasst die Abgasanlage insbesondere eine Steuereinrichtung, in der ein computerlesbarer Programmalgorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls erforderliche Kennfelder gespeichert sind.In a preferred embodiment of the exhaust system according to the invention, it is set up to carry out the method according to the invention for protecting the particle filter. For this purpose, the exhaust system includes, in particular, a control device in which a computer-readable program algorithm for executing the method and any necessary characteristic diagrams are stored.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1A ein v/t-Diagramm nach dem Stand der Technik zur Verdeutlichung des unterschiedlichen Geschwindigkeitsverhaltens eines Fahrzeuges jeweils ausgehend von einem Fahrverhalten eines Fahrers des Fahrzeuges mit einer positiven Lastanforderung im Übergang zu einem Schubabschalten entweder mit gleichzeitiger Einspritzung von Kraftstoff oder ohne Einspritzung von Kraftstoff;
  • 1B eine Abgasanlage nach dem Stand der Technik;
  • 2 in einer oberen Abbildung ein λ/t-Diagramm, in einer mittleren Abbildung ein TvorOPF/t-Diagramm und in einer unteren Abbildung ein ṁOPF/t-Diagramm zur Verdeutlichung der Lambda-Werte λ über der Zeit t, der Temperatur vor einem Otto-Partikelfilter über der Zeit und des durch den Otto-Partikelfilter strömenden Massenstroms ṁOPF über der Zeit t einer erfindungsgemäßen Abgasanlage und des zugehörigen Verfahrens im Vergleich zu einer Abgasanlage gemäß 1B und dem Verfahren nach dem Stand der Technik;
  • 3 die erfindungsgemäße Abgasanlage in einer ersten Ausführungsvariante gemäß der Erfindung;
  • 4 die erfindungsgemäße Abgasanlage in der ersten Ausführungsvariante gemäß 3 in einer oberen Abbildung zum Zeitpunkt einer positiven Lastanforderung, in einer mittleren Abbildung im Übergang zu dem ohne Kraftstoffeinspritzung durchgeführten Schubabschalten und in einer unteren Abbildung im Übergang zu einer erneuten positiven Lastanforderung;
  • 5 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer zweiten Ausführungsvariante;
  • 6 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer dritten Ausführungsvariante;
  • 7 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer vierten Ausführungsvariante;
  • 8 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer fünften Ausführungsvariante;
  • 9 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer sechsten Ausführungsvariante;
  • 10 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer siebenten Ausführungsvariante;
  • 11 eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einer achten Ausführungsvariante.
The invention is explained in more detail below with reference to the associated drawings. Show it:
  • 1A a v / t diagram according to the prior art to illustrate the different speed behavior of a vehicle, each starting from a driving behavior of a driver of the vehicle with a positive load requirement in the transition to an overrun cut either at the same time tiger injection of fuel or without injection of fuel;
  • 1B a prior art exhaust system;
  • 2 a λ/t diagram in an upper figure, a T vorOPF /t diagram in a middle figure and a ṁ OPF /t diagram in a lower figure to illustrate the lambda values λ over time t, the temperature in front of a Otto particle filter over time and the mass flow ṁ OPF flowing through the Otto particle filter over time t of an exhaust system according to the invention and the associated method in comparison to an exhaust system according to 1B and the prior art method;
  • 3 the exhaust system according to the invention in a first embodiment according to the invention;
  • 4 the exhaust system according to the invention in the first embodiment 3 in an upper figure at the time of a positive load request, in a middle figure in the transition to the overrun cut-off carried out without fuel injection and in a lower figure in the transition to a renewed positive load request;
  • 5 an exhaust system according to the invention in a second embodiment;
  • 6 an exhaust system according to the invention in a third embodiment;
  • 7 an exhaust system according to the invention in a fourth embodiment;
  • 8th an exhaust system according to the invention in a fifth embodiment;
  • 9 an exhaust system according to the invention in a sixth embodiment;
  • 10 an exhaust system according to the invention in a seventh variant;
  • 11 an exhaust system according to the invention in an eighth variant.

Künftige Abgasgesetzgebungen stellen hohe Anforderungen an motorische Rohemissionen und an die Abgasnachbehandlung von mit Otto-Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen (OttoMotoren).Future emissions legislation places high demands on engine raw emissions and on the exhaust aftertreatment of internal combustion engines (Otto engines) operated with Otto fuel.

Mit Einführung der Euro-6-Norm wird ein Partikelanzahl (PN)-Grenzwert vorgeschrieben. Dies führt unter Umständen dazu, dass in einigen Fahrzeugen der Einsatz eines Otto-Partikelfilters (OPF) nötig ist.With the introduction of the Euro 6 standard, a particle number (PN) limit value is prescribed. Under certain circumstances, this means that the use of an Otto particle filter (OPF) is necessary in some vehicles.

Im Fahrbetrieb kann sich ein Otto-Partikelfilter mit Ottoruß beladen. Damit das Abgasgegendruckniveau nicht zu weit ansteigt, muss dieser kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Um eine thermische Oxidation mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein ausreichendes Temperaturniveau bei gleichzeitigem Vorliegen von Restsauerstoff im Abgas notwendig.When driving, a petrol particle filter can become loaded with petrol soot. So that the exhaust back pressure level does not increase too much, it must be regenerated continuously or periodically. In order to carry out a thermal oxidation with oxygen, a sufficient temperature level is necessary with the simultaneous presence of residual oxygen in the exhaust gas.

Es treten im Betrieb des Fahrzeuges aber auch Beladungszustände auf, in denen eine unkontrollierte Durchströmung des Partikelfilters mit Sauerstoff nicht erwünscht ist. Erreicht das Beladungsniveau des Otto-Partikelfilters ein kritisches Maß, kann beispielsweise eine einen Sauerstoffüberschuss ausweisende Schubphase zusammen mit einer hohen Temperatur des Otto-Partikelfilters zu einem unkontrollierten Rußumsatz führen. Dabei entstehen durch die exotherme Oxidation des Kohlenstoffs hohe Temperaturen in dem Otto-Partikelfilter, die diesen schädigen können. Daher besteht die erfindungsgemäße Idee der vorliegenden Erfindung darin, in kritischen Situationen, insbesondere bei einem Schubabschalten, den Sauerstoffeintrag in den Otto-Partikelfilter zu unterbinden.When the vehicle is in operation, however, loading conditions also occur in which an uncontrolled flow of oxygen through the particle filter is not desired. If the loading level of the Otto particle filter reaches a critical level, an overrun phase showing an excess of oxygen, for example, together with a high temperature of the Otto particle filter, can lead to uncontrolled soot conversion. The exothermic oxidation of the carbon results in high temperatures in the Otto particle filter, which can damage it. Therefore, the inventive idea of the present invention consists in preventing the entry of oxygen into the Otto particle filter in critical situations, in particular when an overrun is switched off.

Das bisher vorgesehene Verfahren zur Begrenzung des Sauerstoffeintrages im Otto-Partikelfilter mit hohen Beladungsmengen und ausreichend hoher Temperatur für eine unkontrollierte Regeneration ist das Unterbinden des Schubabschaltens.The method previously provided for limiting the oxygen input in Otto particle filters with high loading quantities and sufficiently high temperatures for uncontrolled regeneration is to prevent overrun cut-off.

Als Schubbetrieb wird bei einem motorisierten Fahrzeug der Fahrzustand bezeichnet, in dem bei nicht getrenntem Kraftschluss (zum Beispiel bei nicht getretener Kupplung) der Motor durch das Fahrzeug geschleppt, also in Drehbewegung gehalten wird.In a motorized vehicle, overrun is the driving condition in which the engine is dragged through the vehicle, i.e. kept rotating, if the traction is not disconnected (e.g. if the clutch is not pressed).

Bei der Schubabschaltung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffzufuhr im Schubbetrieb unterbrochen. In Phasen, in denen vom Motor kein Moment gefordert wird, geht dieser in den Schub. Hierbei wird der Motor durch das rollende Fahrzeug geschleppt. In diesem Fall, dem so genannten Schubabschalten, wird die Einspritzung von Kraftstoff durch ein zur Abgasanlage gehörendes Motorsteuergerät unterbunden. Dies führt dazu, dass der Motor die Ansaugluft durch die Abgasanlage fördert und somit der Sauerstoffgehalt in der Abgasanlage auf das Niveau der Frischluft steigt.In the case of overrun cut-off within the meaning of the present invention, the fuel supply is interrupted during overrun operation. In phases in which no torque is required from the engine, it goes into overdrive. Here, the engine is dragged by the rolling vehicle. In this case, the so-called overrun cut-off, the injection of fuel is prevented by an engine control unit that is part of the exhaust system. As a result, the engine pumps the intake air through the exhaust system and the oxygen content in the exhaust system thus rises to the level of the fresh air.

Ist dies zum Beispiel bei kritischen Beladungszuständen des Filters nicht erwünscht, kann dieses Schubabschalten durch einen so genannten „gefeuerten Schub“ unterbunden werden. Dann wird durch die ununterbrochene Zuführung von Kraftstoff auch in der Schubphase die gedrosselte Ansaugluft im Motor bei einem Luftverhältnis von Lambda = 1 mit Kraftstoff umgesetzt. Somit gelangt kein überschüssiger Sauerstoff in die Abgasanlage und ein unkontrollierter Rußumsatz im Filter kann effektiv unterbunden werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist das in 1 dargestellte veränderte Motorverhalten. Durch die fortgeführte Verbrennung in der Schubphase ist das Motorbremsmoment deutlich geringer als im ungefeuerten Schub und das Fahrzeug verzögert weniger. Dies stellt in nachteiliger Weise ein unerwartetes Fahrzeugverhalten für den Fahrer dar, wobei zudem in nachteiliger Weise der Kraftstoffverbrauch steigt, da die Verbrennung auch im Schub fortgeführt wird.If this is not desired, for example, when the filter is critically loaded, this overrun cut-off can be prevented by what is known as “fired overrun”. Then, due to the uninterrupted supply of fuel, even during the overrun phase, the intake air in the engine is throttled at an air ratio of lambda = 1 implemented with fuel. This means that no excess oxygen gets into the exhaust system and uncontrolled soot conversion in the filter can be effectively prevented. The disadvantage of this method is that 1 illustrated changed engine behavior. Due to the continued combustion in the overrun phase, the engine braking torque is significantly lower than in unfired overrun and the vehicle decelerates less. Disadvantageously, this represents unexpected vehicle behavior for the driver, and fuel consumption also disadvantageously increases, since combustion continues even during overrun.

In der 1A ist ein Diagramm dargestellt, auf dessen Ordinate die Geschwindigkeit v und dessen Abszisse die Zeit t aufgetragen ist.In the 1A a diagram is shown with the speed v on the ordinate and the time t on the abscissa.

In drei aufeinanderfolgenden Phasen I, II, III ist ein erster Graph G1 (durchgehende Linie) und ein zweiter Graph G2 (strichpunktierte Linie) dargestellt.A first graph G1 (continuous line) and a second graph G2 (dash-dotted line) are shown in three successive phases I, II, III.

Der erste Graph G1 ist dem (ungefeuerten) Schubabschalten ohne Kraftstoffzufuhr während der Schubphase zugeordnet, während der zweite Graph dem gefeuerten Schub mit Kraftstoffzufuhr während der Schubphase zugeordnet ist.The first graph G1 is associated with the (unfired) overrun cut-off without fuel supply during the overrun phase, while the second graph is associated with the fired overrun with fuel supply during the overrun phase.

Die Phase I entspricht einem normalen Fahrbetrieb mit positiver Lastanforderung durch den Fahrer, in dem das Abgas durch die Abgasnachbehandlungskomponenten (vergleiche 1B) einer herkömmlichen Abgasanlage 1 in einem Abgasstrang a, insbesondere durch einen motornahen Drei-Wege-Katalysator 10, und einem Otto-Partikelfilter 20 geleitet wird. Der Otto-Motor als Brennkraftmaschine ist mit dem Bezugszeichen M gekennzeichnet.Phase I corresponds to normal driving with a positive load request from the driver, in which the exhaust gas is passed through the exhaust gas aftertreatment components (cf 1B) a conventional exhaust system 1 in an exhaust line a, in particular through a close-coupled three-way catalytic converter 10, and an Otto particle filter 20 is passed. The Otto engine as an internal combustion engine is marked with the reference symbol M.

Am Ende der ersten Phase gemäß 1A zum ersten Zeitpunkt t1 wird vom Fahrer keine Last angefordert.At the end of the first phase according to 1A at the first point in time t 1 no load is requested by the driver.

Es folgt die zweite Phase II, bei der gemäß dem Graph G2 durch die fortgeführte Verbrennung im gefeuerten Schub das Motorbremsmoment deutlich geringer ist als beim ungefeuerten Schubabschalten gemäß dem Graph G1, so dass das Fahrzeug in Phase II weniger verzögert, wie an der höheren Geschwindigkeit v2 > v1 (v2 größer v1) des Graphen G2 gegenüber dem Graph G1 deutlich wird. Wie bereits erwähnt stellt dieser Effekt der geringeren Verzögerung des Fahrzeugs in Phase II in nachteiliger Weise ein unerwartetes Fahrzeugverhalten für den Fahrer dar.The second phase II follows, in which, according to graph G2, the engine braking torque is significantly lower due to the continued combustion in the fired overrun than in the case of unfired overrun cut-off according to graph G1, so that the vehicle decelerates less in phase II than at the higher speed v 2 > v 1 (v 2 greater than v 1 ) of the graph G2 compared to the graph G1 becomes clear. As already mentioned, this effect of the lower deceleration of the vehicle in phase II disadvantageously represents an unexpected vehicle behavior for the driver.

In der Phase III ab dem zweiten Zeitpunkt t2 geht der Fahrer mit einer erneuten Lastanforderung in den normalen Fahrbetrieb über.In phase III from the second point in time t2, the driver switches to normal driving with a new load request.

Die erfindungsgemäße Idee besteht darin, den Sauerstoffeintrag in den Otto-Partikelfilter 20 zu unterbinden, wodurch die Funktion des (ungefeuerten) Schubabschaltens beibehalten werden kann, so dass das beschriebene unerwartete Fahrzeugverhalten nicht auftritt, so dass die im gefeuerten Schub gemäß dem Graph G2 in 1A aktivierte Einspritzung deaktiviert werden kann.The idea according to the invention is to prevent the entry of oxygen into the Otto particle filter 20, whereby the function of the (unfired) overrun cut-off can be maintained, so that the unexpected vehicle behavior described does not occur, so that the fired overrun according to the graph G2 in 1A activated injection can be deactivated.

Mit anderen Worten, durch die erfindungsgemäß vorgesehene Umleitung des während des ungefeuerten Schubabschaltens vorhandenen Frischluft-Massenstroms ṁF über einen Bypass-Strang b wird der vom Fahrer als negativ empfundene Effekt vermieden und gleichzeitig wird der Otto-Partikelfilter 20 effektiv vor Schädigungen geschützt, die während des ungefeuerten Schubabschaltens mit einem deutlichen Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Abgasmassenstrom ṁ auftreten können, wie nachfolgend anhand der 2 bis 11 in einer Zusammenschau detailliert erläutert wird.In other words, the inventively provided diversion of the fresh air mass flow ṁ F present during the unfired overrun fuel cut-off via a bypass line b avoids the effect perceived as negative by the driver and at the same time the Otto particle filter 20 is effectively protected against damage that occurs during of the unfired overrun cut-off with a significant increase in the oxygen concentration in the exhaust gas mass flow ṁ, as shown below using the 2 until 11 explained in detail in a synopsis.

Eine erfindungsgemäß bevorzugte Abgasanlagenkonfiguration 100 sieht gemäß 3 einen motornahen Drei-Wege-Katalysator 10 und einen Otto-Partikelfilter 20 in einer motorfernen Lage vor. Der Otto-Partikelfilter 20 kann wahlweise mit oder ohne eine aktive katalytische Drei-Wege-Beschichtung ausgeführt sein. Dies gilt für alle in dieser Patentanmeldung beschriebenen und nicht beschriebenen Ausführungsvarianten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem im Abgasstrang a angeordneten Otto-Partikelfilter 20 ein Bypass-Strang b zugeordnet ist, wie in einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante in 3 dargestellt ist. Der Abgasstrang a wird nachfolgend als Haupt-Abgasstrang a bezeichnet.An exhaust system configuration 100 preferred according to the invention is shown in FIG 3 a close-coupled three-way catalytic converter 10 and an Otto particle filter 20 in a position remote from the engine. The Otto particle filter 20 can optionally be designed with or without an active catalytic three-way coating. This applies to all embodiment variants that are described and not described in this patent application. According to the invention, provision is made for a bypass line b to be assigned to the Otto particle filter 20 arranged in the exhaust line a, as in a first preferred embodiment variant in FIG 3 is shown. The exhaust line a is referred to below as the main exhaust line a.

Dabei ist der Drei-Wege-Katalysator 10 in einem motornahen ersten Haupt-Abgasteilstrang a1 und der Otto-Partikelfilter 20 in Strömungsrichtung gesehen in einem motorfernen zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 angeordnet, wobei der Abgang des Bypass-Strangs b den Beginn des zweiten Haupt-Abgasteilstrangs a2 und den Beginn des Bypass-Strangs b markiert.The three-way catalytic converter 10 is arranged in a first main exhaust gas branch a1 close to the engine and the Otto particle filter 20 is arranged in a second main exhaust gas branch a2 remote from the engine, the outlet of the bypass branch b marking the start of the second main Exhaust sub-branch a2 and the beginning of the bypass line b marked.

Der Bypass-Strang b mündet in Strömungsrichtung gesehen unter Umgehung des Otto-Partikelfilters 20 schließlich in dem Haupt-Abgasstrang a ein und markiert in dem Zugang zu dem Haupt-Abgasstrang a das Ende des zweiten Haupt-Abgasteilstrangs a2 und den Beginn eines dritten Haupt-Abgasteilstrangs a3 sowie das Ende des Bypass-Strangs b.Viewed in the direction of flow, the bypass line b finally opens into the main exhaust line a, bypassing the Otto particle filter 20, and marks the end of the second main exhaust line a2 and the beginning of a third main line in the access to the main exhaust line a. Partial exhaust line a3 and the end of the bypass line b.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bypass-Strang b schaltbar, mithin zuschaltbar und abschaltbar ist. Über den Bypass-Strang b kann der Frischluft-Massenstrom ṁF des Motors M um den Otto-Partikelfilter 20 herumgeleitet werden, wodurch ein erfindungsgemäßes Verfahren geschaffen ist, welches anhand der Zusammenschau der 2 und 4 erläutert wird.According to the invention, it is provided that the bypass branch b can be switched, ie it can be switched on and off. About the bypass line b, the fresh air mass flow ṁ F of the engine M to the Otto particle filter 20 are redirected, whereby an inventive method is created, which based on the synopsis of 2 and 4 is explained.

Zum Schalten des Bypass-Strangs b ist am Eingang des Bypass-Strangs b ein Schaltelement 12 mit einem Schaltmechanismus angeordnet, welches beispielsweise als Klappe ausgebildet ist.To switch the bypass line b, a switching element 12 with a switching mechanism is arranged at the input of the bypass line b, which is designed, for example, as a flap.

Das Schaltelement 12 kann eine erste Schaltstellung 12a einnehmen, bei der der Haupt-Abgasstrang a offen und der Bypass-Strang b geschlossen ist, vergleiche 4 obere und untere Abbildung.The switching element 12 can assume a first switching position 12a, in which the main exhaust line a is open and the bypass line b is closed, see 4 top and bottom figure.

Das Schaltelement 12 kann eine zweite Schaltstellung 12b einnehmen, bei der der Haupt-Abgasstrang a ab dem Abgang des Bypass-Strangs b geschlossen und der Bypass-Strang a offen ist, vergleiche 4 mittlere Abbildung. Der zweite und dritte Haupt-Abgasteilstrang a2, a3 werden somit strömungsseitig vom ersten Haupt-Abgasteilstrang a1 getrennt.The switching element 12 can assume a second switching position 12b, in which the main exhaust line a is closed from the outlet of the bypass line b and the bypass line a is open, compare 4 middle figure. The second and third main exhaust gas sections a2, a3 are thus separated from the first main exhaust gas sections a1 on the flow side.

Die 2 zeigt in der oberen Abbildung ein weiteres Diagramm, bei dem auf der Ordinate Lambda λ und der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist. Die Graphen G1 und G2 zeigen die Lambda-Werte in den Phasen I, II, III, die den vorherigen Erläuterungen in Bezug auf das Geschwindigkeits/Zeit-Verhalten in der ungefeuerten Schubphase (Graph G1) und der gefeuerten Schubphase (Graph G2) gemäß 1A entsprechen.The 2 shows another diagram in the top figure, in which lambda λ is plotted on the ordinate and time t is plotted on the abscissa. Graphs G1 and G2 show the lambda values in phases I, II, III, which correspond to the previous explanations in relation to the speed/time behavior in the unfired overrun phase (graph G1) and the fired overrun phase (graph G2). 1A are equivalent to.

Die 2 zeigt in der mittleren Abbildung ein weiteres Diagramm, bei dem auf der Ordinate eine Temperatur TvorOPF vor dem Otto-Partikelfilter 20 und der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist. Die Graphen G1 und G2 zeigen die Temperaturwerte TvorOPF in den Phasen I, II, III, die den vorherigen Erläuterungen in Bezug auf das Geschwindigkeits/Zeit-Verhalten in der ungefeuerten Schubphase (Graph G1) und der gefeuerten Schubphase (Graph G2) gemäß 1A entsprechen.The 2 shows another diagram in the center figure, in which a temperature T vorOPF in front of the Otto particle filter 20 is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa. The graphs G1 and G2 show the temperature values T vorOPF in phases I, II, III, which correspond to the previous explanations in relation to the speed/time behavior in the unfired overrun phase (graph G1) and the fired overrun phase (graph G2). 1A are equivalent to.

Die 2 zeigt in der unteren Abbildung ein weiteres Diagramm, bei dem auf der Ordinate ein durch den Otto-Partikelfilter 20 strömender Massenstrom ṁOPF und der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist. Die Graphen G1 und G2 zeigen die Werte des Massenstroms ṁOPF über den Otto-Partikelfilter 20 in den Phasen I, II, III, die den vorherigen Erläuterungen in Bezug auf das Geschwindigkeits/Zeit-Verhalten in der ungefeuerten Schubphase (Graph G1) und der gefeuerten Schubphase (Graph G2) gemäß 1A entsprechen.The 2 shows a further diagram in the figure below, in which a mass flow ṁ OPF flowing through the Otto particle filter 20 is plotted on the ordinate and the time t is plotted on the abscissa. The graphs G1 and G2 show the values of the mass flow ṁ OPF over the Otto particle filter 20 in phases I, II, III, which correspond to the previous explanations in relation to the speed/time behavior in the unfired overrun phase (Graph G1) and the fired overrun phase (Graph G2) according to 1A are equivalent to.

Die Abbildungen in der 2 zeigen jeweils einen dritten Graph G3 (punktierte Linie), der die Lambda-Werte λ, die Temperaturwerte TvorOPF und die Werte des durch den Otto-Partikelfilter 20 strömenden Massenstroms ṁOPF in den Phasen I, II, III zeigen.The illustrations in the 2 each show a third graph G3 (dotted line), which shows the lambda values λ, the temperature values T in front of OPF and the values of the mass flow ṁ OPF flowing through the Otto particle filter 20 in phases I, II, III.

Es wird durch Vergleich der Graphen in den Abbildungen der 2 deutlich, dass sich die Graphen G1 und G2 von dem Graph G3, insbesondere in der Schubphase II; Δt, voneinander unterscheiden, wie nachfolgend in einer Zusammenschau mit den 3 und 4 erläutert wird.It is made by comparing the graphs in the illustrations of the 2 clearly that the graphs G1 and G2 differ from the graph G3, especially in the overrun phase II; Δt, differ from each other, as follows in a synopsis with the 3 and 4 is explained.

In Phase I der Abbildungen der 2 ist wieder analog zu den 1A, 1B der normale Betrieb mit positiver Lastanforderung durch den Fahrer dargestellt, in dem der Abgasmassenstrom ṁM des Abgases durch den Haupt-Abgasstrang a über den motornahen Drei-Wege-Katalysator 10 und als Abgasmassenstrom ṁM;OPF durch den Otto-Partikelfilter 20 geleitet wird. Das Abgas wird im Drei-Wege-Katalysator 10 konvertiert und die Otto-RußPartikel werden im Otto-Partikelfilter 20 abgeschieden.In phase I of the illustrations of the 2 is again analogous to the 1A , 1B the normal operation with a positive load request by the driver is shown, in which the exhaust gas mass flow ṁ M of the exhaust gas through the main exhaust line a via the close-coupled three-way catalytic converter 10 and as an exhaust gas mass flow ṁ M;OPF is passed through the Otto particle filter 20. The exhaust gas is converted in the three-way catalytic converter 10 and the Otto soot particles are separated in the Otto particle filter 20 .

Erreicht der Otto-Partikelfilter 20 einen Beladungswert, der oberhalb einer zu definierenden Grenzbeladung liegt, die nur beispielsweise bei 3g/l liegt, kann bei der herkömmlichen Vorgehensweise bei ausreichender Abgastemperatur, bei dem wie gewünscht ein Ruß-Abbrand stattfindet, in der sich anschließenden ungefeuerten Schubphase II; Δt der Otto-Partikelfilter 20 aufgrund einer zu hohen für den Otto-Partikelfilter 20 unzulässigen Temperatur, die durch die unkontrollierte exotherme Reaktion des Ruß-Abbrands entsteht, beschädigt werden.If the Otto particle filter 20 reaches a load value that is above a limit load to be defined, which is only 3g/l, for example, the conventional procedure can be used if the exhaust gas temperature is sufficient, at which soot burn-off takes place as desired, in the subsequent unfired thrust phase II; At the Otto particle filter 20 are damaged due to an excessively high temperature for the Otto particle filter 20, which is caused by the uncontrolled exothermic reaction of the soot burn-off.

Um diesen unerwünschten kritischen Zustand zu verhindern, wird gemäß dem Graphen G3 in den Abbildungen der 2 erfindungsgemäß bei einer kritischen aus einer Bauteiltemperatur des Otto-Partikelfilters 20 und einem Beladungswert des Otto-Partikelfilters 20 sowie einer im Fahrbetrieb angeforderten Schubphase II; Δt während des ungefeuerten Schubabschaltens der Bypass-Strang b aktiviert, das heißt geöffnet. Das Schaltelement 12 wird aus der ersten Schaltstellung 12a in die zweite Schaltstellung 12b umgeschaltet (vergleiche 4, mittlere Abbildung).In order to prevent this undesired critical state, according to the graph G3 in the illustrations of 2 according to the invention at a critical component temperature of the Otto particle filter 20 and a loading value of the Otto particle filter 20 as well as an overrun phase II requested during driving; .DELTA.t activated during the unfired overrun cut-off of the bypass line b, that is opened. The switching element 12 is switched over from the first switching position 12a to the second switching position 12b (cf 4 , middle figure).

Die Bauteiltemperatur des Otto-Partikelfilters 20 wird über nicht dargestellte Sensoren oder über ein Abgastemperaturmodell ermittelt.The component temperature of the Otto particle filter 20 is determined via sensors (not shown) or via an exhaust gas temperature model.

Der Beladungswert wird über eine Differenzdruckmessung über den Otto-Partikelfilter 20 oder ein Beladungsmodell ermittelt.The load value is determined via a differential pressure measurement across the Otto particle filter 20 or a load model.

Zum Öffnen des Bypass-Strangs b wird das Schaltelement 12 somit über den Stellmechanismus in die Schaltstellung 12b gebracht, vergleiche 4, mittlere Abbildung.To open the bypass line b, the switching element 12 is thus via the actuating mechanism brought into the switching position 12b, see 4 , middle figure.

Dadurch wird der Effekt erreicht, dass beim ungefeuerten Schubabschalten II sauerstoffreiches Abgas um den Otto-Partikelfilter 20 herumgeleitet wird.This achieves the effect that oxygen-rich exhaust gas is routed around Otto particle filter 20 during unfired overrun fuel cut-off II.

Der Durchmesser des Bypass-Strangs b wird gegenüber dem Haupt-Abgasstrang a erfindungsgemäß deutlich kleiner ausgelegt, da der Frischluft-Massenstrom ṁF des Motors M beim ungefeuerten Schubabschalten II wesentlich geringer ausfällt. Die geringe Dimensionierung des Bypass-Strangs b ist in den 3 bis 11 jedoch nicht dargestellt.According to the invention, the diameter of the bypass line b is designed to be significantly smaller than the main exhaust line a, since the fresh air mass flow ṁ F of the engine M is significantly lower in the case of an unfired overrun fuel cutoff II. The small dimensioning of the bypass line b is in the 3 until 11 however not shown.

Aus 2 obere Abbildung wird deutlich, dass das gewünschte stöchiometrische Luftverhältnis (λ = 1) der Verbrennung im Otto-Partikelfilter 20, repräsentiert durch die Lambda-Werte λ über Zeit t gemäß dem Graph G3 in der oberen Abbildung gemäß 2 auch in der ungefeuerten Schubphase II; Δt erhalten bleibt, wodurch eine unerwünschte Oxidation des Rußes sicher unterbunden wird. Mit anderen Worten, in der Phase II wird während des ungefeuerten Schubabschaltens der unerwünschte einen Sauerstoffüberschuss bedeutende Lambda-Wert λ = ∞ gemäß dem Graph G1 in der oberen Abbildung in 2 vermieden.Out of 2 The upper figure makes it clear that the desired stoichiometric air ratio (λ=1) for combustion in the Otto particle filter 20, represented by the lambda values λ over time t according to graph G3 in the upper figure 2 also in the unfired thrust phase II; Δt is retained, which reliably prevents unwanted oxidation of the soot. In other words, in phase II, during the unfired overrun cut-off, the unwanted lambda value λ = ∞, which indicates an excess of oxygen, according to graph G1 in the upper figure in 2 avoided.

Zur Vermeidung des Sauerstoffüberschusses ist es somit erfindungsgemäß auch nicht notwendig, einen gefeuerten Schub gemäß dem Graph G2 in der oberen Abbildung in 2 zu wählen, da diese Betriebsart den in der Einleitung beschriebenen Nachteil mit sich bringt.In order to avoid the oxygen excess, it is therefore not necessary according to the invention to use a fired thrust according to graph G2 in the upper figure in 2 to be selected, since this mode of operation has the disadvantage described in the introduction.

Am Ende der Schubphase II; Δt, sobald der Fahrer mit einer erneuten Lastanforderung in den normalen Fahrbetrieb wechselt, wird der Bypass-Strang b über das Schaltelement 12 mittels des Stellmechanismus wieder in die Schaltstellung 12a gebracht, so dass der Bypass-Strang b im Anschluss an die ungefeuerte Schubphase II; Δt zum zweiten Zeitpunkt t2 in der Phase III wieder geschlossen ist. Das Schaltelement 12 wird aus der zweiten Schaltstellung 12b in die erste Schaltstellung 12a umgeschaltet (vergleiche 4, untere Abbildung).At the end of push phase II; Δt, as soon as the driver switches to normal driving with a new load request, the bypass line b is brought back into the switching position 12a via the switching element 12 by means of the actuating mechanism, so that the bypass line b following the unfired overrun phase II; Δt is closed again at the second point in time t 2 in phase III. The switching element 12 is switched over from the second switching position 12b to the first switching position 12a (cf 4 , lower figure).

Aus 2 mittlere Abbildung wird deutlich, dass gegenüber der Phase I in Phase II die normalerweise bei ungefeuertem Schubabschalten gemäß dem Graph G1 sinkende Temperatur TvorOPF vor dem Otto-Partikelfilter 20 durch das Öffnen des Bypass-Strangs b nahezu konstant bleibt. Dadurch werden für den Betrieb des Otto-Partikelfilters 20 keine negativen Effekte erzeugt.Out of 2 The middle figure makes it clear that, compared to phase I in phase II, the temperature T in front of OPF , which normally decreases in unfired overrun cutoff according to graph G1, in front of the Otto particle filter 20 remains almost constant due to the opening of the bypass line b. As a result, no negative effects are generated for the operation of the Otto particle filter 20 .

Die Fahrweise des Otto-Partikelfilters 20 mit einer konstanten Temperatur TvorOPF stellt einen Vorteil der Erfindung dar, denn durch den in der Schubphase II; Δt in den Otto-Partikelfilter 20 geförderten Frischluft-Massenstrom ṁF (ohne Umschaltung auf den Bypass-Strang b) wird der Otto-Partikelfilter 20 stark abgekühlt. Dies kann durch Öffnen des Bypass-Strangs b mittels der Bypass-Schaltung verhindert werden. Damit werden anschließende kontrollierte aktive Regenerationen erleichtert, da für den Ruß-Abbrand minimal Temperaturen von -550°C benötigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass insbesondere bei beschichteten Otto-Partikelfiltern 20 die Temperatur nicht unter die Light-off-Temperatur fällt, bei der ein Otto-Partikelfilter 20 die notwendige Temperatur für seine effiziente Funktion aufweist, so dass eine Konvertierung weiterhin möglich ist.The driving style of the Otto particle filter 20 with a constant temperature T in front of OPF represents an advantage of the invention, because by the in the overrun phase II; At the fresh air mass flow ṁ F conveyed into the Otto particle filter 20 (without switching to the bypass line b), the Otto particle filter 20 is greatly cooled. This can be prevented by opening the bypass line b using the bypass circuit. This makes subsequent controlled active regeneration easier, since minimum temperatures of -550°C are required for the soot burn-off. A further advantage is that, particularly in the case of coated Otto particle filters 20, the temperature does not fall below the light-off temperature at which an Otto particle filter 20 has the necessary temperature for its efficient function, so that conversion is still possible.

Aus 2, untere Abbildung wird deutlich, dass der durch den Otto-Partikelfilter 20 strömende Frischluft-Massenstrom ṁF; ṁOPF in der Phase II durch den geöffneten Bypass-Strang b (vergleiche 4, mittlere Abbildung) gemäß dem Graph G3 gleich Null (ṁOPF = 0) ist. Mit anderen Worten, durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise und den Aufbau der erfindungsgemäßen Abgasanlage 100 werden sowohl die Nachteile des ungefeuerten Schubabschaltens als auch des gefeuerten Schubes gemäß den Graphen G1 und G2 vermieden.Out of 2 , the lower figure makes it clear that the fresh air mass flow ṁ F ; ṁ OPF in phase II through the open bypass line b (cf 4 , middle figure) according to the graph G3 equals zero (ṁ OPF = 0). In other words, the procedure according to the invention and the design of the exhaust system 100 according to the invention avoid both the disadvantages of unfired overrun cutoff and of fired overrun according to graphs G1 and G2.

Nachfolgend werden in den 5 bis 11 ergänzend Ausführungsvarianten von weiteren möglichen Abgasnachbehandlungskomponenten beschrieben und gezeigt.Below are in the 5 until 11 additionally described and shown variants of other possible exhaust gas aftertreatment components.

Die Auswahl der Ausführungsvarianten wird insbesondere durch den zur Verfügung stehenden Bauraum und/oder durch die Abgasgesetzgebung bestimmt. Die Abgasgesetzgebung gibt die Auswahl und/oder die Anzahl der zum Einsatz der konvertierenden Bauteile vor. Entsprechend des zur Verfügung stehendenden Bauraumes wird die jeweilige Anordnung der ausgewählten Bauteile in der entsprechenden Anzahl bestimmt.The selection of the design variants is determined in particular by the available installation space and/or by exhaust gas legislation. The exhaust gas legislation specifies the selection and/or the number of the converting components to be used. The respective arrangement of the selected components in the appropriate number is determined according to the available installation space.

5 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer zweiten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 3 und Beschreibung der ersten Ausführungsvariante sind in dem motornahen ersten Haupt-Abgasteilstrang a1 zwei Drei-Wege-Katalysatoren 10A, 10B angeordnet. Im zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 ist analog zur ersten Ausführungsvariante ein Otto-Partikelfilter 20 angeordnet. 5 shows an exhaust system 100 according to the invention in a second embodiment. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 3 Two three-way catalytic converters 10A, 10B are arranged in the first main exhaust gas branch a1 close to the engine. Analogously to the first embodiment variant, an Otto particle filter 20 is arranged in the second main exhaust gas branch a2.

6 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer dritten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 3 und Beschreibung der ersten Ausführungsvariante ist in dem motornahen ersten Haupt-Abgasteilstrang a1 ein erster Drei-Wege-Katalysator 10A und in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 ein zweiter Drei-Wege-Katalysator 10B gemeinsam mit dem Otto-Partikelfilter 20 angeordnet. 6 shows an exhaust system 100 according to the invention in a third embodiment. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 3 and description of the first embodiment variant, a first three-way Catalyst 10A and in the second main exhaust branch a2 a second three-way catalyst 10B arranged together with the Otto particle filter 20.

7 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer vierten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 3 und Beschreibung der ersten Ausführungsvariante wird in dem motornahen ersten Haupt-Abgasteilstrang a1 auf einen Drei-Wege-Katalysator verzichtet. Im zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 ist analog zur ersten Ausführungsvariante ein Otto-Partikelfilter 20 angeordnet, der gegenüber der ersten Ausführungsvariante motornäher angeordnet ist. 7 shows an exhaust system 100 according to the invention in a fourth embodiment. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 3 and description of the first embodiment variant, a three-way catalytic converter is dispensed with in the first main exhaust gas sub-branch a1 close to the engine. In the second main exhaust gas branch line a2, analogously to the first embodiment variant, an Otto particle filter 20 is arranged, which is arranged closer to the engine than in the first embodiment variant.

8 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer fünften Ausführungsvariante, die analog zu der vierten Ausführungsvariante gemäß 7 im zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 einen Otto-Partikelfilter 20 aufweist, der gegenüber den Ausführungsvarianten gemäß den 3, 5, 6 motornäher angeordnet ist. Bei dieser fünften Ausführungsvariante ist ein Drei-Wege-Katalysator 10 in dem dritten Haupt-Abgasteilstrang a3 motorfern hinter der Einmündung des Bypass-Strangs b in den Haupt-Abgasstrang a angeordnet. Durch die motornahe Anordnung des Otto-Partikelfilters 20 wird im Betrieb ein höheres Temperaturniveau des Otto-Partikelfilters 20 bewirkt, wodurch die kontrollierte aktive Regeneration erleichtert wird. 8th shows an exhaust system 100 according to the invention in a fifth embodiment, which is analogous to the fourth embodiment according to FIG 7 in the second main exhaust branch a2 has an Otto particle filter 20, which compared to the variants according to the 3 , 5 , 6 is arranged closer to the engine. In this fifth embodiment variant, a three-way catalytic converter 10 is arranged in the third main partial exhaust line a3, remote from the engine behind the junction of the bypass line b in the main exhaust line a. The arrangement of the Otto particle filter 20 close to the engine results in a higher temperature level of the Otto particle filter 20 during operation, as a result of which the controlled active regeneration is facilitated.

9 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer sechsten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 8 und Beschreibung der fünften Ausführungsvariante sind ein Otto-Partikelfilter 20 und ein Drei-Wege-Katalysator 10 analog zu der fünften Ausführungsvariante in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet, die jedoch im Unterschied zu der fünften Ausführungsvariante beide in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 parallel zu dem Bypass-Strang b angeordnet sind. 9 shows an exhaust system 100 according to the invention in a sixth embodiment. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 8th and description of the fifth embodiment variant, an Otto particle filter 20 and a three-way catalytic converter 10 are arranged one behind the other in the same way as in the fifth embodiment variant, viewed in the direction of flow, but in contrast to the fifth embodiment variant, they are both in the second main exhaust gas branch line a2 parallel to the bypass -Strand b are arranged.

10 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer siebenten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 9 und Beschreibung der sechsten Ausführungsvariante sind ein Drei-Wege-Katalysator 10 und ein Otto-Partikelfilter 20 in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet. Beide sind analog zu der sechsten Ausführungsvariante im zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 parallel zu dem Bypass-Strang b angeordnet. 10 shows an exhaust system 100 according to the invention in a seventh embodiment variant. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 9 A three-way catalytic converter 10 and an Otto particle filter 20 are arranged one behind the other as seen in the direction of flow. Analogously to the sixth embodiment variant, both are arranged in the second main partial exhaust gas line a2 parallel to the bypass line b.

11 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 in einer achten Ausführungsvariante. Im Unterschied zu der Abgasanlage 100 gemäß der Darstellung gemäß 10 und Beschreibung der siebenten Ausführungsvariante sind zwei Drei-Wege-Katalysatoren 10A, 10B und ein Otto-Partikelfilter 20 in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet. Alle Abgasnachbehandlungskomponenten 10A, 10B, 20 der Abgasanlage 100 sind im zweiten Haupt-Abgasteilstrang a2 parallel zu dem Bypass-Strang b angeordnet. 11 shows an exhaust system 100 according to the invention in an eighth variant. In contrast to the exhaust system 100 as shown in FIG 10 and description of the seventh embodiment variant, two three-way catalytic converters 10A, 10B and an Otto particle filter 20 are arranged one behind the other as seen in the direction of flow. All exhaust gas aftertreatment components 10A, 10B, 20 of the exhaust system 100 are arranged in the second main partial exhaust gas line a2 parallel to the bypass line b.

Wird eine der dargestellten Ausführungsvarianten eingesetzt, bei denen der Bypass-Strang (7, 8, 9, 10, 11 und zugehörige Beschreibung) vor der ersten Abgasnachbehandlungskomponente abgezweigt wird, so ist darauf zu achten, dass der Abzweig erst hinter einem gegebenenfalls verbauten Abgasturbolader erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Abgasturbolader in einer Schubphase auf Drehzahl gehalten wird.If one of the design variants shown is used, in which the bypass line ( 7 , 8th , 9 , 10 , 11 and associated description) is branched off before the first exhaust gas aftertreatment component, care must be taken to ensure that the branching off occurs after an exhaust gas turbocharger that may be installed. This ensures that the exhaust gas turbocharger is kept at speed during an overrun phase.

Die Druckschrift DE 101 30 633 B4 offenbart ein Verfahren zur Regenerierung eines Diesel-Partikelfilters, bei dem der Diesel-Partikelfilter in Kombination mit einem Oxidationskatalysator im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Zur Minimierung einer Abkühlung des Diesel-Partikelfilters wird die Umgehung des gesamten Systems mittels einer Bypassleitung vorgeschlagen. Insbesondere wird nahe gelegt, eine Abkühlung des Diesel-Partikelfilters in einer Schubphase, einer Leerlaufphase oder in einer Schwachlastphase der Brennkraftmaschine zu minimieren.The pamphlet DE 101 30 633 B4 discloses a method for regenerating a diesel particle filter, in which the diesel particle filter is arranged in combination with an oxidation catalytic converter in the exhaust gas stream of an internal combustion engine. Bypassing the entire system using a bypass line is proposed to minimize cooling of the diesel particle filter. In particular, it is suggested to minimize cooling of the diesel particle filter in an overrun phase, an idling phase or in a low-load phase of the internal combustion engine.

Die Idee der vorliegenden Erfindung geht von anderen Bedingungen aus.The idea of the present invention is based on other conditions.

Bei der vorliegenden Erfindung kommt bei der Verbrennung ein Otto-Kraftstoff-Luft-Gemisch eines Otto-Motors mit einem konstant stöchiometrischen Kraftstoffverhältnis (λ = 1) zum Einsatz (vergleiche 2, obere Abbildung), so dass in der zugehörigen Abgasanlage 100 im normalen Fahrbetrieb außerhalb der Schubphase II; Δt, anders als bei einem mit Dieselkraftstoff betriebenen Motor, kein Sauerstoffüberschuss vorliegt.In the case of the present invention, an Otto-fuel-air mixture of an Otto engine with a constant stoichiometric fuel ratio (λ=1) is used during combustion (cf 2 , upper figure), so that in the associated exhaust system 100 in normal driving outside of the overrun phase II; Δt, unlike an engine running on diesel fuel, there is no excess oxygen.

Dadurch besteht gemäß der Erfindung überhaupt erst die Möglichkeit, mindestens einen Drei-Wege-Katalysator 10; 10A, 10B zum Einsatz zu bringen. Bei einem geregelten Drei-Wege-Katalysator finden die Oxidation von Kohlenstoffmonoxid CO und Kohlenwasserstoffen CmHn sowie die Reduktion von Stickstoffoxiden NOx parallel zueinander statt. Mit anderen Worten, der mindestens eine Drei-Wege-Katalysator kann nur bei Fahrzeugen mit Ottomotor und Lambdaregelung (λ = 1) im Lambda-Fenster (λ = 0,97 - 1,03) eingesetzt werden.According to the invention, this makes it possible for at least one three-way catalytic converter 10; 10A, 10B to be used. In a regulated three-way catalytic converter, the oxidation of carbon monoxide CO and hydrocarbons C m H n and the reduction of nitrogen oxides NO x take place in parallel. In other words, the at least one three-way catalytic converter can only be used in vehicles with a gasoline engine and lambda control (λ=1) in the lambda window (λ=0.97-1.03).

Bei Diesel- und Magermix-Ottomotoren verhindert der stets vorhandene Sauerstoffüberschuss im Abgas die Reduktion der Stickstoffoxide NOx und macht spezielle NOx-Katalysatoren erforderlich. Das heißt, die Offenbarung der Druckschrift DE 101 30 633 B4 regt nicht dazu an, eine Bypassleitung zur Vermeidung eines Sauerstoffeintrages in den Diesel-Partikelfilter vorzusehen, denn der in allen Betriebsphasen vorliegende Sauerstoffüberschuss im Abgas der mit einem Diesel-Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine stellt hinsichtlich des Betriebes des in der genannten Druckschrift beschriebenen Abgassystems mit einem integrierten Diesel-Partikelfilter kein Problem dar.In diesel and lean-mix gasoline engines, the excess oxygen that is always present in the exhaust gas prevents the reduction of nitrogen oxides NO x and makes special NO x catalytic converters necessary. That is, the disclosure of the document DE 101 30 633 B4 does not suggest providing a bypass line to prevent oxygen from entering the diesel particle filter, because the excess oxygen present in all operating phases in the exhaust gas of the internal combustion engine operated with diesel fuel represents an issue with regard to the operation of the exhaust gas system described in the cited publication with an integrated diesel -Particle filters are not a problem.

Zudem regt die Druckschrift DE 101 30 633 B4 auch die Verwendung eines Drei-Wege-Katalysators in der Abgasanlage nicht an, da Drei-Wege-Katalysatoren, wie zuvor erläutert, aufgrund der Oxidation von Kohlenstoffmonoxid CO und Kohlenwasserstoffen CmHn sowie die Reduktion von Stickstoffoxiden NOx parallel zueinander nur bei Fahrzeugen mit Otto-Motor und Lambdaregelung im Lambda-Fenster eingesetzt werden können.In addition, the print stimulates DE 101 30 633 B4 also the use of a three-way catalytic converter in the exhaust system does not apply, since three-way catalytic converters, as explained above, due to the oxidation of carbon monoxide CO and hydrocarbons C m H n and the reduction of nitrogen oxides NO x in parallel only in vehicles can be used with Otto engines and lambda control in the lambda window.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass - sobald das Beladungsniveau des Otto-Partikelfilters 20 ein kritisches Maß erreicht und der Otto-Partikelfilter 20 bereits eine hohe Temperatur aufweist und diese Zustände mit dem ungefeuerten Schubabschalten zeitlich zusammentreffen - erfindungsgemäß sichergestellt ist, dass es zu keinem unkontrollierten Rußumsatz und somit nicht zu einer Bauteilschädigung des Otto-Partikelfilters 20 kommt, da dem Otto-Partikelfilter 20 in der Schubphase II; Δt durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms ṁF über den Bypass-Strang b erfindungsgemäß kein Sauerstoff zur Verfügung steht.The advantage of the present invention is that - as soon as the loading level of the Otto particle filter 20 reaches a critical level and the Otto particle filter 20 already has a high temperature and these states coincide with the unfired overrun fuel cut-off - it is ensured according to the invention that no uncontrolled soot conversion and thus no component damage of the Otto particle filter 20 occurs, since the Otto particle filter 20 in the overrun phase II; Δt according to the invention no oxygen is available due to the redirection of the fresh air mass flow ṁ F via the bypass line b.

Es wird deutlich, dass im Unterschied zu dem Offenbarungsgehalt der Druckschrift DE 101 30 633 B4 nicht die Vermeidung der Abkühlung, mithin nicht das Aufrechterhalten einer möglichst hohen Temperatur TvorOPF des Otto-Partikelfilters 20 oder sogar die Erhöhung einer Temperatur TvorOPF des Otto-Partikelfilters 20 im Mittelpunkt der Erfindung steht. Die Temperatur TvorOPF des Otto-Partikelfilters 20 bleibt bei der erfindungsgemäßen Lösung in der Schubphase II; Δt in vorteilhafter Weise nahezu konstant, da der Frischluft-Massenstrom ṁF der Brennkraftmaschine 10 über den Bypass-Strang b umgeleitet wird (vergleiche 4, mittlere Abbildung), wie durch den Graph 3 in der mittleren Abbildung der 2 verdeutlicht wird.It becomes clear that, in contrast to the disclosure content of the document DE 101 30 633 B4 not avoiding cooling, and therefore not maintaining the highest possible temperature T in front of OPF of Otto particle filter 20 or even increasing a temperature T in front of OPF of Otto particle filter 20 is the focus of the invention. The temperature T vorOPF of the Otto particle filter 20 remains in the overrun phase II in the solution according to the invention; Δt is advantageously almost constant, since the fresh air mass flow ṁ F of the internal combustion engine 10 is diverted via the bypass line b (cf 4 , middle panel), as indicated by graph 3 in the middle panel of the 2 is made clear.

BezugszeichenlisteReference List

11
Abgasanlage (Stand der Technik)Exhaust system (state of the art)
100100
Abgasanlage (Erfindung)exhaust system (invention)
MM
Brennkraftmaschine (Motor)internal combustion engine
1010
Drei-Wege-KatalysatorThree-way catalytic converter
10A10A
erster Drei-Wege-Katalysatorfirst three-way catalytic converter
10B10B
zweiter Drei-Wege-Katalysatorsecond three-way catalytic converter
2020
Otto-PartikelfilterOtto particle filter
vv
Geschwindigkeitspeed
v1v1
erste Geschwindigkeitfirst speed
v2v2
zweite Geschwindigkeitsecond speed
tt
ZeitTime
t1t1
erster Zeitpunktfirst time
t2t2
zweiter Zeitpunktsecond point in time
ΔtΔt
Zeitraum einer SchubphasePeriod of a push phase
II
erste Phasefirst phase
IIII
zweite Phase (Schubphase)second phase (push phase)
IIIIII
dritte Phasethird phase
G1G1
erster Graphfirst graph
G2G2
zweiter Graphsecond graph
G3G3
dritter Graphthird graph
λλ
Lambdalambda
ṁMṁM
Abgasmassenstrom der BrennkraftmaschineExhaust gas mass flow of the internal combustion engine
ṁFṁF
Frischluft-Massenstromfresh air mass flow
ṁOPFṁOPF
Massenstrom vor/nach Otto-PartikelfilterMass flow before/after Otto particle filter
TvorOPFTvorOPF
Temperatur vor Otto-PartikelfilterTemperature in front of Otto particle filter
aa
Haupt-Abgasstrangmain exhaust line
a1a1
erster Haupt-Abgasteilstrangfirst main exhaust branch
a2a2
zweiter Haupt-Abgasteilstrangsecond main exhaust branch
a3a3
dritter Haupt-Abgasteilstrangthird main exhaust branch
bb
Bypass-Strangbypass line

Claims (10)

Verfahren zum Schutz eines Partikelfilters (20) in einem Haupt-Abgasstrang (a) einer Abgasanlage (100) einer Otto-Brennkraftmaschine (M) während einer im Betrieb der Brennkraftmaschine (M) stattfindenden Schubphase (II; Δt), in der die Brennkraftmaschine (M) ohne Kraftstoff betrieben und der Partikelfilter (20) mit einem Frischluft-Massenstrom (ṁF) beaufschlagt wird, so dass im Abgasmassenstrom (ṁM) eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration auftritt, wobei die Beaufschlagung des Partikelfilters (20) mit dem Frischluft-Massenstrom (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) unterbunden wird, indem der Frischluft-Massenstrom (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) über eine Bypass-Schaltung innerhalb der Abgasanlage (100) um den Partikelfilter (20) herumgeleitet wird, wodurch dem Partikelfilter (20) in der Schubphase (II; Δt) durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) über einen Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wobei der Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters (20) und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Partikelfilters (20) aktiviert und der Frischluft-Massenstrom (ṁF) im Haupt-Abgasstrang (a) während der Schubphase (II; Δt) um den Partikelfilter (20) herum in den Bypass-Strang (b) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) nur dann vorgenommen wird, wenn der Partikelfilter (20) in einem zeitlichen Zusammentreffen eine zu hohe kritische Bauteiltemperatur und einen zu hohen kritischen Beladungswert aufweist.Method for protecting a particle filter (20) in a main exhaust line (a) of an exhaust system (100) of an Otto internal combustion engine (M) during an overrun phase (II; Δt) occurring during operation of the internal combustion engine (M), in which the internal combustion engine ( M) is operated without fuel and the particulate filter (20) is subjected to a fresh air mass flow (ṁ F ), so that the exhaust gas mass flow (ṁ M ) is subjected to an increase in the oxygen concentration, with the particulate filter (20) being subjected to the fresh air mass flow (ṁ F ) during the overrun phase (II; Δt) is prevented by the fresh air mass flow (ṁ F ) during the overrun phase (II; Δt) being routed around the particulate filter (20) via a bypass circuit within the exhaust system (100). is, whereby the particle filter (20) in the overrun phase (II; .DELTA.t) by the redirection of the fresh air masses current (ṁ F ) via a bypass line (b) of the bypass circuit no oxygen is available, the bypass line (b) of the bypass circuit depending on a critical component temperature of the particle filter (20) and depending on a loading value of the particle filter (20) is activated and the fresh air mass flow (ṁ F ) in the main exhaust line (a) is routed around the particle filter (20) into the bypass line (b) during the overrun phase (II; Δt), characterized that the fresh air mass flow (ṁ F ) is diverted during the overrun phase (II; Δt) only if the particle filter (20) has a critical component temperature that is too high and a critical load value that is too high at the same time. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Strang (b) am Ende einer Phase (I) eines Betriebes der Brennkraftmaschine (M) mit einer positiven Lastanforderung an die Brennkraftmaschine (M) und Beginn der Schubhase (II) zu einem ersten Zeitpunkt (t1) geöffnet wird, während der Schubphase (II; Δt) für einen Zeitraum (Δt) offen ist, und mit Beendigung der Schubphase (II; Δt) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) wieder geschlossen wird.procedure after claim 1 , characterized in that the bypass line (b) at the end of a phase (I) of operation of the internal combustion engine (M) with a positive load requirement on the internal combustion engine (M) and the start of the overrun phase (II) at a first point in time (t 1 ) is opened during the overrun phase (II; .DELTA.t) for a period of time (.DELTA.t) is open, and with the end of the overrun phase (II; .DELTA.t) at a second point in time (t 2 ) is closed again. Abgasanlage (100) eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Schutz eines Partikelfilters (20) in einem Haupt-Abgasstrang (a) der Abgasanlage (100) einer Otto-Brennkraftmaschine (M), die in einer Schubphase (II; Δt) ohne Kraftstoff betrieben und der Partikelfilter (20) mit einem Frischluft-Massenstrom (ṁF) beaufschlagt wird, so dass im Abgasmassenstrom (ṁM) eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration auftritt, wobei die Abgasanlage (100) eine Bypass-Schaltung mit einem Schaltelement (12) aufweist, mit dem ein den Partikelfilter (20) umgehender Bypass-Strang (b) aktivierbar ist, so dass während der Schubphase (II; Δt) der Brennkraftmaschine ein Frischluft-Massenstrom (ṁF) im Haupt-Abgasstrang (a) um den Partikelfilter (20) herum in den Bypass-Strang (b) und anschließend wieder in den Haupt-Abgasstrang (a) geleitet wird, so dass dem Partikelfilter (20) in der Schubphase (II; Δt) durch die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) über den Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wobei der Bypass-Strang (b) der Bypass-Schaltung in Abhängigkeit einer kritischen Bauteiltemperatur des Partikelfilters (20) und in Abhängigkeit eines Beladungswertes des Partikelfilters (20) aktiviert und der Frischluft-Massenstrom (ṁF) im Haupt-Abgasstrang (a) während der Schubphase (II; Δt) um den Partikelfilter (20) herum in den Bypass-Strang (b) geleitet wird, und die Umleitung des Frischluft-Massenstroms (ṁF) während der Schubphase (II; Δt) nur dann vorgenommen wird, wenn der Partikelfilter (20) in einem zeitlichen Zusammentreffen eine zu hohe kritische Bauteiltemperatur und einen zu hohen kritischen Beladungswert aufweist.Exhaust system (100) set up to carry out the method claim 1 to protect a particle filter (20) in a main exhaust system (a) of the exhaust system (100) of an Otto internal combustion engine (M) which is operated without fuel in an overrun phase (II; Δt) and the particle filter (20) is equipped with a fresh air Mass flow (ṁ F ) is applied, so that an increase in the oxygen concentration occurs in the exhaust gas mass flow (ṁ M ), the exhaust system (100) having a bypass circuit with a switching element (12) with which a bypass bypasses the particle filter (20). line (b) can be activated, so that during the overrun phase (II; Δt) of the internal combustion engine, a fresh air mass flow (ṁ F ) in the main exhaust line (a) around the particle filter (20) into the bypass line (b) and then fed back into the main exhaust line (a), so that the particulate filter (20) in the overrun phase (II; Δt) by redirecting the fresh air mass flow (ṁ F ) via the bypass line (b) the bypass - No oxygen is available in the circuit, the bypass line (b) of the bypass circuit being activated depending on a critical component temperature of the particle filter (20) and depending on a loading value of the particle filter (20) and the fresh air mass flow (ṁ F ) in the main exhaust line (a) during the overrun phase (II; Δt) around the particle filter (20) into the bypass line (b), and the fresh air mass flow (ṁ F ) is diverted during the overrun phase (II; Δt) only if the particle filter (20) has a critical component temperature that is too high and a critical loading value that is too high at the same time. Abgasanlage (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (12) mittels eines Schaltmechanismus in eine erste Schaltstellung (12a) bringbar ist, bei der der Haupt-Abgasstrang (a) offen und der Bypass-Strang (b) geschlossen und in eine zweite Schaltstellung (12b) bringbar ist, bei der der Haupt-Abgasstrang (a) geschlossen und der Bypass-Strang (a) offen ist.Exhaust system (100) after claim 3 , characterized in that the switching element (12) can be brought into a first switching position (12a) by means of a switching mechanism, in which the main exhaust line (a) is open and the bypass line (b) is closed, and in a second switching position (12b) can be brought, in which the main exhaust line (a) is closed and the bypass line (a) is open. Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (12) am Eingang des Bypass-Strangs (b) im Haupt-Abgasstrang (a) des Partikelfilters (20) angeordnet ist, wobei der Bypass-Strang (b) von einem ersten Haupt-Abgasteilstrang (a1) des Haupt-Abgasstrangs (a) abzweigt, und einen zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) des Haupt-Abgasstrangs (a) umgeht, in dem der Partikelfilter (20) angeordnet ist.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that the switching element (12) is arranged at the inlet of the bypass branch (b) in the main exhaust branch (a) of the particle filter (20), the bypass branch (b) being connected to a first main exhaust branch (a1 ) of the main exhaust branch (a) branches off, and bypasses a second main partial exhaust branch (a2) of the main exhaust branch (a), in which the particle filter (20) is arranged. Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases gesehen in dem ersten Haupt-Abgasteilstrang (a1) mindestens ein Drei-Wege-Katalysator (10; 10A, 10B) und in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) der Partikelfilter (20) angeordnet sind.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that viewed in the direction of flow of the exhaust gas, at least one three-way catalytic converter (10; 10A, 10B) is arranged in the first main partial exhaust line (a1) and the particle filter (20) is arranged in the second main partial exhaust line (a2). . Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases gesehen in dem ersten Haupt-Abgasteilstrang (a1) ein erster Drei-Wege-Katalysator (10A) und in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) ein zweiter weiterer Drei-Wege-Katalysator (10B) und der Partikelfilter (20) angeordnet sind.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that seen in the direction of flow of the exhaust gas in the first main partial exhaust line (a1) a first three-way catalytic converter (10A) and in the second main exhaust partial line (a2) a second further three-way catalytic converter (10B) and the particle filter (20) are arranged. Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen der Partikelfilter (20) und der Drei-Wege-Katalysator (10) oder umgekehrt angeordnet sind.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that the particle filter (20) and the three-way catalytic converter (10) or vice versa are arranged in the second main partial exhaust line (a2) viewed in the direction of flow of the exhaust gas. Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) in Strömungsrichtung gesehen mehrere Drei-Wege-Katalysatoren (10; 10A, 10B) und der Partikelfilter (20) angeordnet sind.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that in the second main exhaust branch (a2) viewed in the direction of flow, a plurality of three-way catalytic converters (10; 10A, 10B) and the particle filter (20) are arranged. Abgasanlage (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Haupt-Abgasteilstrang (a2) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen der Partikelfilter (20) und in einem sich anschließenden dritten Haupt-Abgasteilstrang (a3) hinter der Einmündung des Bypass-Strangs (b) in den Haupt-Abgasstrang (a) am Ende des zweiten Haupt-Abgasteilstrangs (a2) mindestens ein Drei-Wege-Katalysator (10; 10A, 10B) angeordnet sind.Exhaust system (100) after claim 4 , characterized in that in the second main partial exhaust line (a2) viewed in the flow direction of the exhaust gas of the particle filter (20) and in a subsequent third main partial exhaust line (a3) behind the junction of the bypass line (b) in the main Exhaust line (a) at the end at least one three-way catalytic converter (10; 10A, 10B) is arranged in the second main partial exhaust line (a2).
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