DE102017102874A1 - Exhaust after-treatment system of an internal combustion engine and method for loading and / or regeneration of particulate filters - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsanlage für einen Verbrennungsmotor. Die Abgasnachbehandlungsanlage ist in einem ersten Bereich stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors einflutig ausgeführt und teilt sich stromabwärts in einem zweiten Bereich in zwei Abgasfluten auf, wobei in jeder der Abgasfluten ein Partikelfilter angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt der Abgasanlage vergrößert werden und somit ein Anstieg des Abgasgegendrucks durch die Beladung eines oder mehrerer Partikelfilter zumindest abgemildert werden.Es ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Motorleistung und/oder des Abgasvolumenstroms des Verbrennungsmotors eine sequenzielle oder parallele Beladung der beiden Partikelfilter in den unterschiedlichen Abgasfluten erfolgt. Zur Regeneration des Partikelfilter ist vorgesehen, dass diese bevorzugt sequenziell regeneriert werden, um die Möglichkeit eines aktiven Bauteilschutzes zu bewahren, indem in kritischen Phasen heißes, sauerstoffreiches Abgas über den im Wesentlichen unbeladenen Partikelfilter geleitet wird.The invention relates to an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine. The exhaust aftertreatment system is designed to be single-flow in a first region downstream of an outlet of the internal combustion engine and is divided downstream into two exhaust gas flows in a second region, wherein a particle filter is arranged in each of the exhaust gas flows. In this way, the flow cross-section of the exhaust system can be increased and thus an increase in the exhaust back pressure by the loading of one or more particulate filter at least moderated werden.Es is provided that depending on the engine power and / or the exhaust gas flow rate of the internal combustion engine, a sequential or parallel loading of the two Particle filter takes place in the different exhaust gas flows. For regeneration of the particulate filter, it is provided that these are preferably regenerated sequentially in order to preserve the possibility of active component protection by passing hot, oxygen-rich exhaust gas over the substantially unloaded particulate filter in critical phases.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsanlage für einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zur Beladung und/oder Regeneration von Partikelfiltern in einer solchen Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors.The invention relates to an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine and to a method for loading and / or regeneration of particulate filters in such an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine.
Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Reduktion der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Solche Rußpartikel entstehen besonders nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors aufgrund einer unvollständigen Verbrennung in Kombination mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis sowie kalter Zylinderwände während des Kaltstarts. Die Kaltstartphase ist somit maßgeblich für die Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Partikelgrenzwerte. Im Fahrbetrieb wird ein solcher Ottopartikelfilter weiter mit Ruß beladen. Damit der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt, muss dieser Ottopartikelfilter kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Der Anstieg des Abgasgegendrucks kann zu einem Mehrverbrauch des Verbrennungsmotors, Leistungsverlust und einer Beeinträchtigung der Laufruhe bis hin zu Zündaussetzern führen. Um eine thermische Oxidation des im Ottopartikelfilter zurückgehaltenen Rußes mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein hinreichend hohes Temperaturniveau in Verbindung mit gleichzeitig vorhandenem Sauerstoff in der Abgasanlage des Ottomotors notwendig. Da moderne Ottomotoren normalerweise ohne Sauerstoffüberschuss mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ=1) betrieben werden, sind dazu zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen als Maßnahmen beispielsweise eine Temperaturerhöhung durch eine Zündwinkelverstellung, eine zeitweise Magerverstellung des Ottomotors, das Einblasen von Sekundärluft in die Abgasanlage oder eine Kombination dieser Maßnahmen infrage. Bevorzugt wird bislang eine Zündwinkelverstellung in Richtung spät in Kombination mit einer Magerverstellung des Ottomotors angewandt, da dieses Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und in den meisten Betriebspunkten des Ottomotors eine ausreichende Sauerstoffmenge liefern kann. The continuous tightening of the exhaust emission legislation places high demands on the vehicle manufacturers, which are solved by appropriate measures for the reduction of the engine raw emissions and by a corresponding exhaust aftertreatment. With the introduction of the legislative level EU6, a limit value for gasoline engines is prescribed for a number of particles, which in many cases necessitates the use of an Otto particle filter. Such soot particles are created especially after a cold start of the internal combustion engine due to incomplete combustion in combination with a superstoichiometric combustion air ratio and cold cylinder walls during the cold start. The cold start phase is thus decisive for compliance with the legally prescribed particle limit values. When driving, such an Otto particle filter is further loaded with soot. So that the exhaust gas backpressure does not increase too much, this Otto particle filter must be regenerated continuously or periodically. The increase in the exhaust back pressure can lead to an increase in consumption of the internal combustion engine, loss of power and impairment of smoothness to misfires. In order to carry out a thermal oxidation of the soot retained in the Otto particle filter with oxygen, a sufficiently high temperature level in conjunction with simultaneously existing oxygen in the exhaust system of the gasoline engine is necessary. Since modern gasoline engines are normally operated without oxygen surplus with a stoichiometric combustion air ratio (λ = 1), additional measures are required. These come as measures, for example, a temperature increase by a Zündwinkelverstellung, a temporary lean adjustment of the gasoline engine, the injection of secondary air into the exhaust system or a combination of these measures in question. An ignition angle adjustment in the direction of late in combination with a lean adjustment of the gasoline engine is preferably used so far, since this method requires no additional components and can deliver a sufficient amount of oxygen in most operating points of the gasoline engine.
Aus der
Aus der
Auch wenn die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine gezielte Regeneration von Teilbereichen des Partikelfilters ermöglichen und durch die Aufteilung des Partikelfilters in zwei Teilbereiche vergleichsweise geringe Abgasströme genügen, um die zur Regeneration notwendige Temperatur zu erreichen, bleibt der Strömungsquerschnitt im Abgaskanal konstant, sodass eine Beladung des Partikelfilters mit Rußpartikeln zu einem schnellen Anstieg des Abgasgegendrucks führt. Zudem beschäftigen sich die aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte mit der Abgasnachbehandlung von selbstzündenden Verbrennungsmotoren nach dem Dieselprinzip, welche prinzipbedingt weniger stark auf einen Anstieg des Abgasgegendrucks reagieren als fremdgezündete Verbrennungsmotoren nach dem Ottoprinzip.Even if the solutions known from the prior art allow a targeted regeneration of partial areas of the particulate filter and by dividing the particulate filter into two subregions satisfy comparatively low exhaust gas flows to reach the necessary temperature for regeneration, the flow cross-section remains constant in the exhaust duct, so that a Loading the particulate filter with soot particles leads to a rapid increase in exhaust back pressure. In addition, the concepts known from the prior art deal with the exhaust aftertreatment of self-igniting internal combustion engines according to the diesel principle, which in principle less responsive to an increase in exhaust backpressure as spark-ignition internal combustion engines according to the Otto principle.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Anstieg des Abgasgegendrucks durch die Beladung des Partikelfilters bei einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor ohne zusätzliche Regenerationsintervalle des Partikelfilters möglichst gering zu halten und somit die eingangs genannten Nachteile bei einem Anstieg des Abgasgegendrucks, nämlich einen Mehrverbrauch, einen Leistungsverlust oder einen Verlust der Laufruhe des Verbrennungsmotors zu vermeiden.The invention is based on the object to keep the increase of the exhaust backpressure by the loading of the particulate filter in a spark-ignition internal combustion engine without additional regeneration intervals of the particulate filter as low as possible and thus the disadvantages mentioned in an increase in exhaust backpressure, namely an additional consumption, a loss of power or a To avoid loss of smoothness of the internal combustion engine.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Abgasnachbehandlungsanlage für einen Verbrennungsmotor gelöst, wobei ein Abgaskanal stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors einen ersten Abschnitt aufweist, in dem der Abgaskanal einflutig ausgeführt ist und in dem ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist, wobei der Abgaskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators einen zweiten Abschnitt aufweist, an dem sich der einflutige Abgaskanal an einer Verzweigung in eine erste Abgasflut und eine zweite Abgasflut aufteilt, und wobei in der ersten Abgasflut ein erster Partikelfilter und in der zweiten Abgasflut ein zweiter Partikelfilter angeordnet ist. Bevorzugt ist der Drei-Wege-Katalysator dabei motornah und die beiden Partikelfilter in einer Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Unter einer motornahen Anordnung wird in diesem Zusammenhang eine Anordnung des Drei-Wege-Katalysators in einem Abstand von maximal 60 cm, vorzugsweise maximal 30 cm, nach dem Auslass des Verbrennungsmotors verstanden. Die Partikelfilter weisen vorzugsweise eine drei-Wege-katalytisch wirksame Beschichtung auf, können in einer einfachen Version der vorliegenden Erfindung jedoch auch unbeschichtet ausgeführt sein.According to the invention the object is achieved by an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine, wherein an exhaust passage downstream of an outlet of the internal combustion engine having a first portion in which the exhaust passage is designed einflutig and in which a three-way catalyst is arranged, wherein the exhaust passage downstream of the three -Wege catalyst has a second section, at which the single-flow exhaust passage divides at a branch into a first exhaust gas flow and a second exhaust gas flow, and wherein in the first exhaust gas flow, a first particulate filter and in the second exhaust gas flow, a second particulate filter is arranged. Preferably, the three-way Catalyst while close to the engine and the two particulate filter arranged in a bottom layer of a motor vehicle. In this context, an arrangement close to the engine is understood as meaning an arrangement of the three-way catalyst at a distance of not more than 60 cm, preferably not more than 30 cm, from the outlet of the internal combustion engine. The particulate filters preferably have a three-way catalytically active coating, but in a simple version of the present invention, they can also be made uncoated.
Durch die zweiflutige Ausführung kann der Gegendruck in der Abgasnachbehandlungsanlage auch bei hohen Volumenströmen gering gehalten werden, wodurch die Intervalle zwischen zwei notwendigen Regenerationen der Partikelfilter vergleichsweise lang gehalten werden können. Dies erhöht den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Verbrennungsmotor und senkt den Mehrverbrauch des Motors, da der Anstieg des Abgasgegendrucks vergleichsweise langsam und gut kontrollierbar erfolgt.Due to the double-flow design, the back pressure in the exhaust aftertreatment system can be kept low even at high volume flows, whereby the intervals between two necessary regenerations of the particulate filter can be kept comparatively long. This increases the ride comfort of a motor vehicle with such an internal combustion engine and reduces the additional consumption of the engine, since the increase in the exhaust backpressure is comparatively slow and easy to control.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors möglich.The features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the specified in the independent claim exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine are possible.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Abgaskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators mindestens ein Stellelement, vorzugsweise mindestens eine Abgasklappe, angeordnet ist, mit der ein Abgasstrom des Verbrennungsmotors zumindest im Wesentlichen durch die erste Abgasflut, durch die zweite Abgasflut oder durch beide Abgasfluten geleitet werden kann. Durch eine oder mehrere Stellelemente in dem Abgaskanal der Abgasnachbehandlungsanlage können die Partikelfilter wahlweise parallel oder sequenziell beladen und/oder regeneriert werden. Zudem kann ein beladener Partikelfilter aus Gründen des Bauteilschutzes, um einen unkontrollierten Rußabbrand in einer Schubphase des Verbrennungsmotors zu vermeiden, aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors ausgekoppelt werden.In a preferred embodiment of the invention it is provided that in the exhaust passage downstream of the three-way catalyst at least one actuator, preferably at least one exhaust valve, is arranged, with an exhaust gas stream of the engine at least substantially through the first exhaust gas flow, through the second exhaust gas flow or through both exhaust gas flows can be passed. By one or more control elements in the exhaust passage of the exhaust aftertreatment system, the particulate filter can optionally be loaded in parallel or sequentially and / or regenerated. In addition, a loaded particulate filter for reasons of component protection, to avoid uncontrolled Rußabbrand in a coasting phase of the internal combustion engine, be coupled out of the exhaust stream of the internal combustion engine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stellelement, insbesondere eine Abgasklappe, an der Verzweigung angeordnet ist. Somit ist es mit nur einem Stellelement möglich, den Abgasstrom des Verbrennungsmotors gezielt durch beide Abgasfluten oder jeweils nur eine der beiden Abgasfluten zu führen. Dabei kann der Gegendruck in der Abgasanlage minimiert werden, indem der Abgasstrom bei Erreichen eines kritischen Beladungszustands des einen Partikelfilters in einer der Abgasfluten des Abgaskanals auf den unbeladenen Partikelfilter in der jeweils anderen Abgasflut umgeschaltet wird.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the adjusting element, in particular an exhaust gas flap, is arranged at the branch. Thus, it is possible with only one control element to selectively guide the exhaust gas flow of the internal combustion engine through both exhaust gas flows or only one of the two exhaust gas flows. In this case, the back pressure in the exhaust system can be minimized by the exhaust gas flow is switched upon reaching a critical load state of a particulate filter in one of the exhaust gas passages of the exhaust passage to the unloaded particulate filter in the other exhaust gas flow.
Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass in der ersten Abgasflut eine erste Abgasklappe und in der zweiten Abgasflut eine zweite Abgasklappe angeordnet ist, mit der die jeweiligen Abgasfluten gesperrt oder freigegeben werden können. Durch zwei separate Abgasklappen können die beiden Abgasfluten gezielt einzeln geöffnet und/oder geschlossen werden, sodass der Abgasstrom des Verbrennungsmotors entweder durch eine der Abgasfluten oder durch beide Abgasfluten geleitet wird. Zusätzlich eröffnet sich in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors die Möglichkeit, die Bremsleistung der Motorbremse zu erhöhen, indem beide Abgasklappen geschlossen werden und der Staudruck stromaufwärts der Abgasklappen erhöht wird. Diese Möglichkeit besteht insbesondere dann, wenn die Abgasklappen stromaufwärts der Partikelfilter in den beiden Abgasfluten angeordnet sind, da in diesem Fall beide Partikelfilter im Wesentlichen aus dem Abgasstrom entkoppelt werden.Alternatively, it is advantageously provided that a first exhaust gas flap is arranged in the first exhaust gas flow and a second exhaust gas flap is arranged in the second exhaust gas flow, with which the respective exhaust gas flows can be blocked or released. By means of two separate exhaust flaps, the two exhaust gas floods can be selectively opened and / or closed individually so that the exhaust gas flow of the internal combustion engine is conducted either through one of the exhaust gas flows or through both exhaust gas flows. In addition, in a coasting operation of the internal combustion engine opens up the possibility of increasing the braking performance of the engine brake by both exhaust valves are closed and the back pressure upstream of the exhaust valves is increased. This possibility exists in particular when the exhaust flaps are arranged upstream of the particulate filter in the two exhaust gas flows, since in this case both particulate filters are substantially decoupled from the exhaust gas flow.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Abgasklappen in den beiden Fluten jeweils in Strömungsrichtung stromabwärts des Partikelfilters angeordnet sind. Durch ein Anordnung der Abgasklappen in den zwei Fluten jeweils stromabwärts des Partikelfilters kann die thermische Belastung der Abgasklappen gering gehalten werden. Dadurch können vergleichsweise einfache und kostengünstige Werkstoffe für die Abgasklappen verwendet werden und auf teure, hochtemperaturfeste Speziallegierungen verzichtet werden.It is particularly preferred if the exhaust valves are arranged in the two floods in the flow direction downstream of the particulate filter. By arranging the exhaust flaps in the two floods downstream of the particulate filter, the thermal load of the exhaust valves can be kept low. As a result, comparatively simple and cost-effective materials for the exhaust gas flaps can be used and expensive, high-temperature resistant special alloys can be dispensed with.
In einer weiteren bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators mindestens eine Einleitstelle zur Einbringung von Sekundärluft in den Abgaskanal vorgesehen ist. Durch die Einleitung von Sekundärluft in Verbindung mit einer katalytischen Beschichtung der Partikelfilter ist ein gezieltes Beheizen des Partikelfilters durch eine Kombination aus Sekundärluft und unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsmotors möglich. Dabei werden die unverbrannten oder teilverbrannten Kraftstoffbestandteile des Verbrennungsgemischs auf der katalytisch wirksamen Oberfläche des Partikelfilters exotherm umgesetzt, sodass sich der Partikelfilter schneller erwärmt und zuverlässig seine zur Regeneration notwendige Temperatur erreicht.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that at least one introduction point for introducing secondary air into the exhaust gas passage is provided downstream of the three-way catalytic converter. By introducing secondary air in conjunction with a catalytic coating of the particulate filter targeted heating of the particulate filter by a combination of secondary air and substoichiometric combustion air ratio of the engine is possible. The unburned or partially combusted fuel constituents of the combustion mixture are exothermically reacted on the catalytically active surface of the particulate filter, so that the particulate filter heats up faster and reliably reaches its temperature necessary for regeneration.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einleitstelle in dem einflutigen Abschnitt des Abgaskanals stromaufwärts der Verzweigung liegt. Bei einer Position der Einleitstelle von Sekundärluft stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators und stromaufwärts der Verzweigung ist nur eine Einleitstelle zur Beheizung beider Abgasfluten notwendig. Dadurch werden weniger Bauteile benötigt und das Sekundärluftsystem kann kostengünstiger ausgeführt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, provision is made for the point of introduction to be located in the single-flow section of the exhaust gas duct upstream of the branching. At a position of the secondary air introduction point downstream of the three-way catalyst and upstream of the Branching is only a point of introduction to heat both exhaust gas flows necessary. As a result, fewer components are needed and the secondary air system can be made cheaper.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in jeder der Abgasfluten stromabwärts der Verzweigung und stromaufwärts des jeweiligen Partikelfilters eine Einleitstelle zur Einbringung von Sekundärluft in den Abgaskanal vorgesehen ist. Durch zwei separate Einleitstellen zur Einbringung von Sekundärluft in den beiden Abgasfluten kann die Lauflänge zwischen der Sekundärlufteinbringung und dem katalytisch beschichteten Partikelfilter reduziert werden. Dabei können die beiden Abgasfluten unabhängig von einander mit Sekundärluft versorgt werden.According to an alternative embodiment of the invention it is provided that in each of the exhaust gas flows downstream of the branching and upstream of the respective particulate filter, a point of introduction for introducing secondary air into the exhaust gas channel is provided. By means of two separate introduction points for introducing secondary air into the two exhaust gas flows, the run length between the secondary air introduction and the catalytically coated particle filter can be reduced. The two flue gases can be supplied with secondary air independently of each other.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Einleitstellen in den unterschiedlichen Abgasfluten über eine gemeinsame Sekundärluftquelle versorgt werden. Werden beide Einleitstellen von einer gemeinsamen Sekundärluftquelle, insbesondere von einer gemeinsamen Sekundärluftpumpe versorgt, so kann auf eine zweite Sekundärluftpumpe verzichtet werden. Dies senkt die Kosten für das Sekundärluftsystem.It is particularly preferred if the discharge points are supplied in the different exhaust gas flows via a common secondary air source. If both discharge points are supplied by a common secondary air source, in particular by a common secondary air pump, it is possible to dispense with a second secondary air pump. This lowers the cost of the secondary air system.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Beladung und/oder Regeneration von mindestens zwei Partikelfiltern in einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, in welcher stromabwärts eines Auslasses des Verbrennungsmotors der Abgaskanal einflutig ausgeführt ist und das Abgas des Verbrennungsmotors durch einen Drei-Wege-Katalysator geleitet wird, wobei sich der Abgaskanal stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators an einer Verzweigung in eine erste Abgasflut und eine zweite Abgasflut aufteilt, wobei in jeder der beiden Abgasfluten jeweils ein Partikelfilter angeordnet ist, und wobei in einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors zumindest einer der Partikelfilter mit den bei der Verbrennung im Verbrennungsmotor entstehenden Rußpartikeln beladen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, den Anstieg des Abgasgegendruckes während der Beladung der Partikelfilter gering zu halten und somit negative Effekte wie einen Kraftstoffmehrverbrauch, Leistungseinbußen oder Einbußen in der Laufruhe des Verbrennungsmotors zu reduzieren.According to the invention, a method for loading and / or regeneration of at least two particulate filters in an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine is proposed in which downstream of an outlet of the internal combustion engine, the exhaust duct is designed to be single-flow and the exhaust gas of the internal combustion engine is passed through a three-way catalyst, wherein the exhaust duct downstream of the three-way catalytic converter divides at a branch into a first exhaust gas flow and a second exhaust gas flow, wherein in each of the two exhaust gas flows in each case a particle filter is arranged, and wherein in a normal operation of the internal combustion engine at least one of the particulate filter with those during combustion in the internal combustion engine resulting soot particles is loaded. By the method according to the invention, it is possible to keep the increase of the exhaust back pressure during the loading of the particulate filter low and thus to reduce negative effects such as increased fuel consumption, power losses or losses in the smoothness of the internal combustion engine.
In einer Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Abgasstrom durch die Partikelfilter durch zumindest ein Stellelement in der Abgasnachbehandlungsanlage stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators gesteuert wird. Durch eine oder mehrere Stellelemente in dem Abgaskanal der Abgasnachbehandlungsanlage können die Partikelfilter wahlweise parallel oder sequenziell beladen und/oder regeneriert werden. Zudem kann ein beladener Partikelfilter aus Gründen des Bauteilschutzes, um einen unkontrollierten Rußabbrand in einer Schubphase des Verbrennungsmotors zu vermeiden, aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors ausgekoppelt werden. Zudem ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade in der Regenerationsstrategie der Partikelfilter.In an improvement of the method is provided that the exhaust gas flow through the particulate filter is controlled by at least one actuator in the exhaust aftertreatment system downstream of the three-way catalyst. By one or more control elements in the exhaust passage of the exhaust aftertreatment system, the particulate filter can optionally be loaded in parallel or sequentially and / or regenerated. In addition, a loaded particulate filter for reasons of component protection, to avoid uncontrolled Rußabbrand in a coasting phase of the internal combustion engine, be coupled out of the exhaust stream of the internal combustion engine. In addition, additional degrees of freedom result in the regeneration strategy of the particle filter.
Bevorzugt ist dabei, wenn in einem ersten Betriebszustand des Verbrennungsmotors, insbesondere in einem (unteren) Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors eine der Abgasfluten geöffnet ist und die jeweils andere Abgasflut geschlossen ist oder geschlossen wird. In einem Teillastbetrieb, insbesondere nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors kann ein moderater, niedriger Abgasvolumenstrom durch einen der beiden Partikelfilter hinreichend gereinigt werden, ohne dass es zu einem unzulässigen Anstieg des Abgasgegendrucks kommt. Dies bietet den Vorteil, dass der weitere Partikelfilter in der jeweils anderen Abgasflut im Wesentlichen unbeladen zurückgehalten werden kann und somit entweder in einem folgenden Betriebszustand zur Absenkung des Abgasgegendrucks oder zum Bauteilschutz des beladenen Partikelfilters in einer für den beladenen Partikelfilter kritischen Betriebssituation des Verbrennungsmotors genutzt werden kann.It is preferred if, in a first operating state of the internal combustion engine, in particular in a (lower) part-load operation of the internal combustion engine, one of the exhaust gas flows is opened and the respective other exhaust gas flow is closed or closed. In a partial load operation, in particular after a cold start of the internal combustion engine, a moderate, low exhaust gas volume flow can be sufficiently cleaned by one of the two particle filters, without causing an impermissible increase in the exhaust backpressure. This has the advantage that the further particulate filter can be retained in the other exhaust gas substantially unladen and thus either in a subsequent operating state to lower the exhaust back pressure or for component protection of the loaded particulate filter in a critical for the loaded particulate filter operating situation of the engine can be used ,
Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem zweiten Betriebszustand des Verbrennungsmotors, insbesondere bei einer Regeneration des Partikelfilters, die Abgasflut mit dem stärker beladenen Partikelfilter geöffnet ist, und die jeweils andere Abgasflut mit dem weniger stark beladenen Partikelfilter geschlossen ist oder geschlossen wird. In einem Teillastbetrieb ist es vorteilhaft, den Abgasstrom nur durch die Abgasflut mit dem beladenen Partikelfilter zu führen, um möglichst geringe Abwärmeverluste zu haben und den beladenen Partikelfilter somit möglichst schnell auf seine zur Regeneration notwendige Temperatur aufheizen zu können.According to a further improvement of the method, it is provided that in a second operating state of the internal combustion engine, in particular in a regeneration of the particulate filter, the exhaust gas flow is opened with the more heavily laden particulate filter, and the other exhaust gas flow is closed or closed with the less heavily loaded particulate filter , In a partial load operation, it is advantageous to guide the exhaust gas flow only through the exhaust gas flow with the loaded particulate filter in order to have the lowest possible waste heat losses and thus to heat the loaded particulate filter as quickly as possible to its temperature necessary for regeneration.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Abgasflut mit dem weniger stark beladenen Partikelfilter geöffnet wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem dritten Betriebszustand mit einer höheren Last als im zweiten Betriebszustand betrieben wird, und die Leistung des Verbrennungsmotors oder der Abgasgegendruck in der Abgasflut mit dem stärker beladenen Partikelfilter einen Schwellenwert übersteigt. Übersteigt das Abgasvolumen und/oder der Abgasgegendruck aufgrund einer Erhöhung der Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor einen kritischen Schwellenwert, wird zusätzlich die zweite Abgasflut geöffnet, um den Abgasgegendruck abzusenken und den Strömungsquerschnitt stromabwärts der Verzweigung zu vergrößern.It is particularly preferred if the exhaust gas flow is opened with the less heavily loaded particulate filter, when the internal combustion engine is operated in a third operating state with a higher load than in the second operating state, and the power of the engine or the exhaust back pressure in the exhaust gas flow with the more heavily loaded Particle filter exceeds a threshold. If the exhaust gas volume and / or the exhaust gas backpressure exceeds a critical threshold due to an increase in the power demand on the internal combustion engine, the second exhaust gas flow is additionally opened in order to lower the exhaust back pressure and increase the flow cross section downstream of the branching.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem vierten Betriebszustand, insbesondere in einer Schubphase des Verbrennungsmotors bei hohen Partikelfiltertemperaturen des stärker beladenen Partikelfilters die Abgasflut mit dem stärker beladenen Partikelfilter geschlossen wird und der Abgasstrom über die jeweils andere Abgasflut mit dem im Wesentlichen unbeladenen Partikelfilter geleitet wird. Wird der Verbrennungsmotor nach einem Hochlast- oder Volllastbetrieb, in dem beide Abgasfluten geöffnet waren, plötzlich in einem Schubbetrieb betrieben, wird durch den ungefeuerten Verbrennungsmotor Sauerstoff in den stark aufgeheizten Abgaskanal gefördert. Dies kann dazu führen, dass es bei einem beladenen Partikelfilter zu einem unkontrollierten Abbrand des Rußes und somit zu einer Schädigung des Partikelfilters kommen kann. Um dies zu vermeiden, wird der Abgasstrom über den leeren Partikelfilter in der zweiten Abgasflut geleitet, und die erste Abgasflut mit dem beladenen Partikelfilter gesperrt, um den Partikelfilter in der ersten Abgasflut vor einer thermischen Schädigung durch einen unkontrollierten Rußabbrand zu schützen.According to a further, advantageous improvement of the method it is provided that in a fourth operating state, in particular in a coasting phase of the internal combustion engine at high particulate filter temperatures of the more heavily laden particulate filter, the exhaust gas flow is closed with the more heavily laden particulate filter and the exhaust gas stream is passed via the respective other exhaust gas flow with the substantially unloaded particulate filter. If the internal combustion engine is operated suddenly in a coasting operation after a high-load or full-load operation, in which both exhaust gas flows were opened, oxygen is conveyed into the strongly heated exhaust gas channel by the unburned internal combustion engine. This can lead to an uncontrolled burnup of the soot and thus damage to the particulate filter in the case of a loaded particulate filter. To avoid this, the exhaust gas flow is passed through the empty particulate filter in the second exhaust gas flow, and the first exhaust gas flow is blocked with the loaded particulate filter in order to protect the particulate filter in the first exhaust gas flow from thermal damage due to uncontrolled Rußabbrand.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach einer Betriebsphase, in der der Abgasstrom des Verbrennungsmotors parallel durch beide Abgasfluten geleitet wird und beide Partikelfilter beladen werden, eine Regeneration der Partikelfilter zeitlich nacheinander erfolgt, und der jeweils andere Partikelfilter durch eine Stellung des Stellelements oder der Stellelemente aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors ausgekoppelt wird. Durch eine sequenzielle Regeneration der Partikelfilter wird sichergestellt, dass zumindest einer der Partikelfilter kalt und aus dem Abgasstrom ausgekoppelt ist, um kurzfristig als Bauteilschutzmaßnahme oder zur Vergrößerung des Strömungsquerschnitts zugeschaltet werden kann.In an alternative embodiment of the method, it is provided that after an operating phase in which the exhaust gas flow of the internal combustion engine is passed in parallel through both exhaust gas flows and both particle filters are loaded, a regeneration of the particulate filter takes place in succession, and the other particulate filter by a position of the control element or the adjusting elements is coupled out of the exhaust gas stream of the internal combustion engine. Sequential regeneration of the particulate filters ensures that at least one of the particulate filters is decoupled cold and out of the exhaust gas flow, so that it can be switched on at short notice as a component protection measure or to increase the flow cross section.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage; -
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage mit einer zentralen Abgasklappe; -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wobei an den einflutigen Abschnitt des Abgaskanals eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist; -
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wobei an den beiden Abgasfluten jeweils eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist; -
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wobei an beiden Abgasfluten jeweils eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist, welche aus einer gemeinsamen Sekundärluftquelle gespeist werden; -
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wobei an den beiden Abgasfluten jeweils eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist, jedoch nur eine Abgasflut eine Abgasklappe aufweist; -
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage, wobei an den einflutigen Abschnitt des Abgaskanals eine Einleitstelle für Sekundärluft vorgesehen ist, jedoch nur eine Abgasflut eine Abgasklappe aufweist; -
8 eine Beladung eines Partikelfilters in einem ersten Betriebszustand des Verbrennungsmotors; -
9 eine parallele Beladung beider Partikelfilter in einem weiteren Betriebszustand des Verbrennungsmotors; -
10 ein Steuerdiagramm zur Stellung der Abgasklappen in Abhängigkeit des Abgasgegendrucks und des Abgasvolumenstroms; -
11 eine Regeneration des ersten Partikelfilters in einem zweiten Betriebszustand des Verbrennungsmotors; -
12 eine Regeneration des ersten Partikelfilters in einem dritten Betriebszustand des Verbrennungsmotors; und -
13 eine Unterbrechung der Regeneration des ersten Partikelfilters in einem vierten Betriebszustand des Verbrennungsmotors zum Bauteilschutz des beladenen Partikelfilters.
-
1 a first embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention; -
2 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention with a central exhaust flap; -
3 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention, wherein at the einflutigen portion of the exhaust passage, a discharge point for secondary air is provided; -
4 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention, wherein in each case a discharge point for secondary air is provided at the two exhaust gas flows; -
5 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention, wherein in each case a discharge point for secondary air is provided at both exhaust gas flows, which are fed from a common secondary air source; -
6 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention, wherein in each case a discharge point for secondary air is provided at the two exhaust gas flows, but only one exhaust gas flow has an exhaust gas flap; -
7 a further embodiment of an exhaust aftertreatment system according to the invention, wherein at the einflutigen portion of the exhaust passage, a discharge point for secondary air is provided, but only an exhaust gas flow has an exhaust valve; -
8th a loading of a particulate filter in a first operating state of the internal combustion engine; -
9 a parallel loading of the two particulate filters in a further operating state of the internal combustion engine; -
10 a control diagram for the position of the exhaust valves as a function of the exhaust back pressure and the exhaust gas flow rate; -
11 a regeneration of the first particulate filter in a second operating state of the internal combustion engine; -
12 a regeneration of the first particulate filter in a third operating state of the internal combustion engine; and -
13 an interruption of the regeneration of the first particulate filter in a fourth operating state of the internal combustion engine for component protection of the loaded particulate filter.
In
In
In
In
In
Insbesondere bei Hochleistungsvarianten von Verbrennungsmotoren
In
In
In
In den
Wurden in der Beladungsphase die Partikelfilter
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1212
- Abgasnachbehandlungsanlageaftertreatment system
- 1414
- Auslassoutlet
- 1616
- Abgaskrümmerexhaust manifold
- 1818
- Drei-Wege-KatalysatorThree-way catalytic converter
- 2020
- Abgaskanalexhaust duct
- 2222
- erste Abgasflutfirst exhaust gas flow
- 2424
- zweite Abgasflutsecond exhaust gas flow
- 2626
- erster Partikelfilterfirst particle filter
- 2828
- zweiter Partikelfiltersecond particle filter
- 3030
- Stellelement / AbgasklappeControl element / exhaust flap
- 3232
- erste Abgasklappefirst exhaust flap
- 3434
- zweite Abgasklappesecond exhaust flap
- 3636
- Verzweigungbranch
- 3838
- SekundärluftquelleSecondary air source
- 4040
- SekundärluftpumpeSecondary air pump
- 4242
- erste Sekundärluftpumpefirst secondary air pump
- 4444
- zweite Sekundärluftpumpesecond secondary air pump
- 4646
- Einleitstelleinlet point
- 4848
- erste Einleitstellefirst discharge point
- 5050
- zweite Einleitstellesecond discharge point
- 5252
- erster Abschnittfirst section
- 5454
- zweiter Abschnittsecond part
- pG p G
- AbgasgegendruckExhaust backpressure
- pmax p max
- maximal zulässiger Abgasgegendruckmaximum permissible exhaust gas back pressure
- pS p s
- Schwellenwert des AbgasgegendrucksThreshold of exhaust back pressure
- p1 p 1
- Abgasgegendruck bei geöffneter erster AbgasflutExhaust back pressure with open first exhaust gas flow
- p1+2 p 1 + 2
- Abgasgegendruck bei beiden geöffneten AbgasflutenExhaust back pressure at both open exhaust gas flows
- PN P N
- Nennleistung des VerbrennungsmotorsRated power of the internal combustion engine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10241898 A1 [0003]DE 10241898 A1 [0003]
- DE 102008063809 A1 [0004]DE 102008063809 A1 [0004]
Claims (15)
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DE102017102874A1 true DE102017102874A1 (en) | 2018-08-16 |
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---|---|
DE (1) | DE102017102874A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3686407A1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-29 | Volkswagen AG | Motor vehicle and arrangement of at least two motor-adjacent waste gas system components for a combustion engine of a motor vehicle |
DE102019103001A1 (en) * | 2019-02-07 | 2020-08-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Particulate filter assembly for motor vehicles, motor vehicles and methods for regenerating a particle filter |
DE102019213092A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for diagnosing misfires in an internal combustion engine |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1344908A1 (en) | 2002-03-15 | 2003-09-17 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Exhaust system with particulate filter for Diesel engines |
DE10241898A1 (en) | 2002-09-06 | 2004-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Automotive exhaust gas filter for diesel engine and fuel-injection petrol engine, has swivel-mounted gas deflector directed alternately at two sections of same gas filter |
FR2880914A1 (en) | 2005-01-14 | 2006-07-21 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Exhaust line for e.g. diesel engine, has particle filter unit comprising particle filters in which one filter is connected in parallel to another filter via valve that controls circulation or interruption of gas in filter |
DE102008063809A1 (en) | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. Kg | Emission control system and method for operating an emission control system |
DE102012216885A1 (en) | 2011-10-24 | 2013-04-25 | Ford Global Technologies, Llc | aftertreatment system |
DE102013218900A1 (en) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for diagnosing a particulate filter |
DE102016102325A1 (en) | 2016-02-10 | 2017-08-10 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Exhaust system for a gasoline engine |
-
2017
- 2017-02-14 DE DE102017102874.9A patent/DE102017102874A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1344908A1 (en) | 2002-03-15 | 2003-09-17 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Exhaust system with particulate filter for Diesel engines |
DE10241898A1 (en) | 2002-09-06 | 2004-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Automotive exhaust gas filter for diesel engine and fuel-injection petrol engine, has swivel-mounted gas deflector directed alternately at two sections of same gas filter |
FR2880914A1 (en) | 2005-01-14 | 2006-07-21 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Exhaust line for e.g. diesel engine, has particle filter unit comprising particle filters in which one filter is connected in parallel to another filter via valve that controls circulation or interruption of gas in filter |
DE102008063809A1 (en) | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. Kg | Emission control system and method for operating an emission control system |
DE102012216885A1 (en) | 2011-10-24 | 2013-04-25 | Ford Global Technologies, Llc | aftertreatment system |
DE102013218900A1 (en) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for diagnosing a particulate filter |
DE102016102325A1 (en) | 2016-02-10 | 2017-08-10 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Exhaust system for a gasoline engine |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3686407A1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-29 | Volkswagen AG | Motor vehicle and arrangement of at least two motor-adjacent waste gas system components for a combustion engine of a motor vehicle |
CN111502810A (en) * | 2019-01-22 | 2020-08-07 | 大众汽车有限公司 | Assembly for an exhaust system component of an internal combustion engine, close to the engine, and motor vehicle |
US11125129B2 (en) | 2019-01-22 | 2021-09-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Arrangement of at least two engine-compartment exhaust system components for an internal combustion engine of a motor vehicle, and motor vehicle |
DE102019103001A1 (en) * | 2019-02-07 | 2020-08-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Particulate filter assembly for motor vehicles, motor vehicles and methods for regenerating a particle filter |
US11635008B2 (en) | 2019-02-07 | 2023-04-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Particle filter assembly for a motor vehicle, motor vehicle, and method for regenerating a particle filter |
DE102019213092A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for diagnosing misfires in an internal combustion engine |
US11226264B2 (en) | 2019-08-30 | 2022-01-18 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for the diagnosis of engine misfires in an internal combustion engine |
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