DE102017211514B3 - Abgassystem mit segmentiertem Partikelfilter - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt mit einer Abgasrückführungsleitung und einem in mindestens zwei Segmente unterteilten Partikelfilter bereitgestellt, bei dem der Abgastrakt stromabwärts des Partikelfilters mittels einer Separationseinrichtung in eine der Zahl der Segmenten entsprechende Zahl an Bereichen unterteilt ist, und in diesen Bereichen Abzweige der Abgasrückführungsleitung angeordnet sind, die in Abhängigkeit von einer Regeneration der Segmente geöffnet oder geschlossen werden können. Es wird weiterhin ein Verfahren zum Steuern der Temperatur von rückgeleitetem Abgas während einer Regeneration des Partikelfilters bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt mit einer Abgasrückführungsleitung und einem in mindestens zwei Segmente unterteilten Partikelfilter.
  • Kraftfahrzeuge weisen zum Reduzieren von Schadstoffen im Abgas ihrer Brennkraftmaschinen regelmäßig Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf. Partikelfilter dienen dabei zum Reduzieren der Partikelemission, die besonders von Dieselmotoren verursacht wird. Von Zeit zu Zeit müssen die Filter regeneriert werden, indem die gesammelten Partikel verbrannt werden. Dazu wird die Temperatur des Filters erhöht, z. B. durch Erhöhen der Abgastemperatur auf ein zum Starten der Verbrennung ausreichendes Niveau. Die Abgastemperaturen betragen dabei etwa 600°C.
  • Weiterhin können Kraftfahrzeuge Abgasrückführungssysteme aufweisen. Dabei wird ein Teil des Abgases in den Ansaugtrakt und damit in die Brennkraftmaschine geleitet, z. B. um die Verbrennungstemperaturen in den Zylindern der Brennkraftmaschine zu senken und somit die Emissionen zu senken. In einem Kraftfahrzeug kann ein Hochdruck-Abgasrückführungssystem (HD-AGR) vorhanden sein, bei denen eine entsprechende Abgasrückführungsleitung stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers vom Abgastrakt abzweigt, und/oder ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem (ND-AGR), bei dem eine entsprechende Abgasrückführungsleitung stromabwärts einer Turbine eines Turboladers vom Abgastrakt abzweigt, oder beide Systeme.
  • In der US 5 085 049 A wird eine Anordnung offenbart, in der ein Partikelfilter in zwei parallele Teilfilter getrennt ist, wobei stromabwärts von jedem Teilfilter eine Abgasrückführungsleitung eines ND-AGR von der jeweiligen Abgasleitung abzweigt. Geteilte Partikelfilter, worin die Teilfilter in separaten parallelen Gehäusen angeordnet sind, sind auch aus der US 2004/0194454 A1 bekannt. Parallele Teilfilter können alternativ auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden, wie das aus der DE 37 22 970 A1 bekannt ist. Es gibt neben parallel auch Ansätze, zwei Partikelfilter in Strömungsrichtung hintereinander anzuordnen ( FR 2 949 818 A1 , DE 10 2005 008638 A1 ).
  • Wegen der hohen Temperaturen zum Starten der Regeneration und durch das Verbrennen der eingelagerten Partikel ist die Verwendung von Abgasrückführungssystemen während einer Regeneration sehr limitiert. Eine stromabwärts von einem Partikelfilter vom Abgastrakt abzweigende Abgasrückführungsleitung eines ND-AGR wird während einer Regeneration regelmäßig geschlossen. Eine HD-AGR kann zwar während einer Partikelfilter-Regeneration verwendet werden, falls die zum Starten der Regeneration erforderlichen hohen Abgastemperaturen nicht durch ein Nacheinspritzen von Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. In Zukunft werden Abgassysteme jedoch vor allem mit ND-AGR ausgestattet sein. Damit besteht die Aufgabe, ein System bereitzustellen, in dem eine Abgasrückführung mittels ND-AGR auch während einer Regeneration eines Partikelfilters funktioniert.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Abgassystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem mindestens ein Partikelfilter angeordnet ist und der stromabwärts von dem Partikelfilter mindestens einen Abzweig einer Abgasrückführungsleitung aufweist, wobei der Partikelfilter mindestens ein erstes und ein zweites Segment aufweist, die unabhängig voneinander funktionieren.
  • Das erfindungsgemäße Abgassystem ist vorteilhaft, weil im Vergleich zu herkömmlichen Systemen eine hohe Abgasrührungsrate während einer Regeneration des Partikelfilters beibehalten werden kann. Zudem ist kein HD-AGR mit einer Abgaskühleinrichtung erforderlich, um während einer Regeneration des Partikelfilters die Abgasrückführung zu übernehmen.
  • Im Abgastrakt können eine Reihe weiterer Einrichtungen angeordnet sein, z. B. eine Turbine eines Abgasturboladers, verschiedene katalytische wirksame Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung und verschiedene Sensoren.
  • Die Bezeichnung Segment des Partikelfilters ist hier so zu verstehen, dass ein Partikelfilter aus mindestens zwei Untereinheiten besteht, die als Segmente bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise sind die Segmente des Partikelfilters in Bezug auf die Fließrichtung des Abgases nebeneinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Segmente des Partikelfilters der Länge nach nebeneinander angeordnet. Vorteilhafterweise kann dadurch Abgas zu gleichen Mengen durch beide Segmente fließen. In diesem Sinne sind die Segmente vorzugsweise auch gleich groß.
  • Vorzugsweise weisen die Segmente einen derartigen Abstand voneinander auf, dass sich die Wandungen der Segmente nicht berühren. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein isolierender Luftspalt zwischen den Segmenten hergestellt, der ein Segment von einem anderen thermisch isoliert. Dadurch wird einer unvorteilhaften Temperaturerhöhung eines Segments entgegengewirkt, während das andere Segment regeneriert wird.
  • Der Abgastrakt weist stromabwärts des Partikelfilters mindestens einen ersten, dem ersten Segment zugeordneten Abzweig der Abgasrückführungsleitung und mindestens einen zweiten, dem zweiten Segment zugeordneten Abzweig der Abgasrückführungsleitung auf. Diese Anordnung ermöglicht vorteilhaft ein Leiten von Abgas aus einem bestimmten Segment in die Abgasrückführungsleitung.
  • Der Abgastrakt weist stromabwärts des Partikelfilters eine den Abgastrakt in Fließrichtung des Abgases der Länge nach in eine der Anzahl der Segmente entsprechende Zahl von jeweils einem Segment zugeordneten parallelen Abschnitten teilende Separationseinrichtung auf, die sich unmittelbar an den Partikelfilter anschließt und sich mindestens bis zum Bereich der Abzweige der Abgasrückführungsleitung erstreckt. Diese teilende Einrichtung ist vorteilhaft, weil dadurch das aus jedem einzelnen Segment strömende Abgas sich nicht mit dem Abgas aus anderen Segmenten vermischen kann, bevor es zumindest teilweise in die Abgasrückführungsleitung strömt.
  • Der erste Abzweig der Abgasrückführungsleitung weist mindestens ein erstes Ventil und der zweite Abzweig der Abgasrückführungsleitung mindestens ein zweites Ventil auf. Das ist vorteilhaft, weil dadurch die gesteuert werden kann, aus welchem Segment Abgas in die Abgasrückführungsleitung strömt. Auf diese Weise ist steuerbar, dass kein Abgas mit unerwünscht hoher Temperatur rückgeleitet wird.
  • Vorzugsweise ist in dem Abgassystem jedem Segment mindestens eine Einrichtung zum Bewirken einer Temperaturerhöhung des jeweiligen Segments zugeordnet. Dadurch kann vorteilhaft eine selektive Temperaturerhöhung der Segmente des Partikelfilters bewirkt werden. Die Einrichtung zum Bewirken einer Temperaturerhöhung kann z. B. als eine mit dem jeweiligen Segment verbundene elektrische Heizeinrichtung oder als stromaufwärts von den Segmenten angeordnete Einspritzeinrichtung von Kraftstoff in den Abgastrakt ausgebildet sein.
  • Das Filtern von Partikeln aus dem Abgas ist besonders essentiell bei Dieselbetriebenen Brennkraftmaschinen. Die Brennkraftmaschine in dem erfindungsgemäßen Abgassystem ist deshalb vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine, und der Partikelfilter vorzugsweise ein Dieselpartikelfilter.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Abgassystem.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Abgasstroms in einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei mindestens ein Teil des Abgases durch die stromabwärts des Partikelfilters angeordnete Abgasrückführungsleitung rückgeführt wird, wobei in Abhängigkeit vom Status der Segmente umfasst wird:
    • – Rückführen von Abgas durch das geöffnete erste und geöffnete zweite Ventil der Abgasrückführungsleitung, wenn kein Segment des Partikelfilters regeneriert wird,
    • – Schließen des ersten Ventils der Abgasrückführungsleitung und Rückführen von Abgas durch das geöffnete zweite Ventil der Abgasrückführungsleitung, wenn das erste Segment des Partikelfilters regeneriert wird,
    • – Schließen des zweiten Ventils der Abgasrückführungsleitung und Rückführen von Abgas durch das geöffnete erste Ventil der Abgasrückführungsleitung, wenn das zweite Segment des Partikelfilters regeneriert wird.
  • Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Abgassystems. Besonders vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Aufrechterhalten einer Abgasrückführung unabhängig von einer Regeneration des Partikelfilters.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgassystems.
    • 2 eine schematische Darstellung einer Ventileinstellung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 3 eine schematische Darstellung einer Ventileinstellung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 4 eine schematische Darstellung einer Ventileinstellung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In einem erfindungsgemäßen Abgassystem 1 weist in der Ausführungsform gemäß der Darstellung von 1 eine Brennkraftmaschine 2 vier Zylinder 3 auf. Die Zahl der Zylinder kann auch eine andere Zahl betragen, z. B. zwei, drei, fünf oder sechs. Die Brennkraftmaschine 2 ist besonders eine selbstzündende Brennkraftmaschine, kann aber auch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine sein.
  • Die Brennkraftmaschine 2 ist zum Ableiten von Abgas aus den Zylindern 3 mit Abgasleitungen 4 verbunden, die in einen Abgaskrümmer 5 münden, an den sich eigentliche Abgastrakt 6 anschließt. Stromabwärts des Abgaskrümmers 5 ist eine Turbine 7 eines Abgasturboladers angeordnet. Die Turbine ist über eine Welle 8 mit einem im Ansaugtrakt 9 angeordneten Kompressor 10 verbunden.
  • Im Abgastrakt 6 sind katalytisch wirksame Einrichtungen angeordnet. Stromabwärts der Turbine 7 ist ein Oxidationskatalysator 11 angeordnet. Weiterhin können zusätzlich oder alternativ z. B. ein Stickoxidspeicherkatalysator, ein Dreiwegekatalysator und/oder ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion im Abgastrakt 6 angeordnet sein.
  • Stromabwärts des Oxidationskatalysators 11 ist ein Partikelfilter 12 angeordnet. Der Partikelfilter 12 weist eine erste Untereinheit 12a und eine zweite Untereinheit 12b auf, die auch als Segmente bezeichnet werden. Alternativ zum gezeigten Beispiel kann der Partikelfilter 12 auch eine höhere Zahl als zwei Untereinheiten bzw. Segmente aufweisen. Die Segmente 12a, 12b weisen einen bestimmten Abstand voneinander auf, so dass ein Luftspalt 12c zwischen den Segmenten 12a, 12b bereitgestellt wird, der wärmeisolierend wirkt.
  • Zum Bewirken einer Temperaturerhöhung der Segmente des Partikelfilters 12 ist stromaufwärts von jedem Segment 12a, 12b eine Einspritzeinrichtung für Kraftstoff angeordnet. Dabei ist dem ersten Segment 12a eine ersten Einspritzeinrichtung 13a und dem zweiten Segment 12b eine zweite Einspritzeinrichtung 13b zugeordnet. Weiterhin ist in der gezeigten Ausführungsform jedes Segment mit einer elektrischen Heizeinrichtung verbunden, wobei dem ersten Segment 12a eine erste elektrischen Heizeinrichtung 14a und dem zweiten Segment 12b eine zweite elektrische Heizeinrichtung 14b zugeordnet ist. Es ist möglich, dass den Segmenten entweder nur eine Einspritzeinrichtung oder eine elektrische Heizeinrichtung zugeordnet ist. Es ist auch möglich, dass z. B. bei dem ersten Segment 12a Einspritzeinrichtung und keine elektrische Heizeinrichtung und bei dem zweiten Segment 12b eine elektrische Heizeinrichtung und keine Einspritzeinrichtung angeordnet sind, oder umgekehrt.
  • Stromabwärts der Segmente 12a, 12b ist eine Separationseinrichtung 15 angeordnet, die den Abgastrakt 6 derart teilt, dass aus dem ersten Segment 12a strömendes Abgas sich nicht mit dem aus dem zweiten Segment 12b strömenden Abgas vermischen kann. Die Separationseinrichtung 15 schließt sich unmittelbar an den Partikelfilter 12 an und teilt das Volumen des Abgastrakts 6 entsprechend der Anordnung der Segmente 12a, 12b. Wenn der Partikelfilter 12 in mehr als zwei Segmente geteilt ist, teilt die Separationseinrichtung 15 den Abgastrakt 6 ebenfalls in entsprechend viele Bereiche.
  • Weiterhin weist der Abgastrakt 6 stromabwärts des Partikelfilters 12 einen ersten Abzweig 16a einer Abgasrückführungsleitung 16 und einen zweiten Abzweig 16b der Abgasrückführungsleitung 16 auf. Die Abzweige 16a, 16b laufen zu der Abgasrückführungsleitung 16 zusammen.
  • Der erste Abzweig 16a ist dabei dem ersten Segment 12a zugeordnet, und der zweiten Abzweig 16b dem zweiten Segment 12b. Die Separationseinrichtung 15 erstreckt sich mindestens bis zum Bereich der besagten Abzweige einer 16a, 16b, erstreckt sich aber vorzugsweise stromabwärts über die Abzweige hinaus, wie in 1 gezeigt, um einem Vermischen von aus den Segmenten 12a, 12b strömendem Abgas entgegenzuwirken.
  • Zum Steuern der Menge des rückgeführten Abgases weist der erste Abzweig 16a ein erstes Ventil 17a auf, und der zweite Abzweig 16b ein zweites Ventil 17b. Im geöffneten Zustand des ersten Ventils 17a kann Abgas aus dem ersten Segment 12a in den ersten Abzweig 16a fließen. Im geöffneten Zustand des zweiten Ventils 17b kann Abgas aus dem zweiten Segment 12b in den zweiten Abzweig 16b fließen. Die Ventile können als Steuerventile ausgebildet sein, wobei der Grad ihrer Öffnung z. B. in Abhängigkeit einer benötigten Menge an rückgeführtem Abgas gesteuert wird.
  • In der Abgasrückführungsleitung 16 ist eine Kühlereinrichtung 18 angeordnet. Die Abgasrückführungsleitung 16 mündet stromaufwärts des Kompressors 10 in den Ansaugtrakt 9, der zum Zuführen von Verbrennungsluft mit der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist. An der Einmündung der Abgasrückführungsleitung 16 in den Ansaugtrakt 9 ist ein Kombinationsventil 19 angeordnet. Im Ansaugtrakt 9 ist weiterhin ein Ladeluftkühler 20 angeordnet. Weitere Einrichtungen wie eine Drosselklappe können im Ansaugtrakt 9 vorhanden sein. Der Ansaugtrakt mündet im Ansaugkrümmer 21, von dem aus einzelne Ansaugleitungen 22 zu den Zylindern 3 führen. In dem System ist natürlich eine Steuerungseinrichtung vorhanden, die nicht extra gezeigt ist, und die z. B. die Regeneration der Segmente 12a, 12b und das Öffnen und Schließen der Ventile 17a, 17b und 19 steuert.
  • In 2 - 4 ist jeweils eine Anordnung dargestellt, die einen Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten System 1 mit dem Partikelfilter 12 entspricht, der zwei Segmente 12a und 12b aufweist. Stromabwärts von dem Partikelfilter 12 sind die Abgasrückführungsleitung-Abzweige 16a und 16b angeordnet, in deren Bereich der Abgastrakt 6 durch die Separationseinrichtung 15 geteilt ist. Durch die eingezeichneten Pfeile ist der Massenstrom des Abgases veranschaulicht.
  • In 2 sind beide Ventile 17a, 17b geöffnet. Es wird kein Segment regeneriert und aus beiden Segmenten strömendes Abgas wird zumindest teilweise in die Abgasrückführungsleitung 16 geleitet.
  • In 3 ist das erste Ventil 17a geschlossen, während das zweite Ventil 17b geöffnet ist. Das erste Segment 12a wird regeneriert; durch das geschlossene erste Ventil 17a kann kein Abgas mit unerwünscht hoher Temperatur in den ersten Abzweig 16a eindringen. Abgas aus dem zweiten, sich nicht in einer Regeneration befindlichen Segment 12b kann durch das geöffnete zweite Ventil 17b über den zweiten Abzweig 16b in die Abgasrückführungsleitung 16 geleitet werden.
  • In 4 ist das zweite Ventil 17b geschlossen, während das erste Ventil 17a geöffnet ist. Das zweite Segment 12b wird regeneriert; durch das geschlossene zweite Ventil 17b kann kein Abgas mit unerwünscht hoher Temperatur in den zweiten Abzweig 16b eindringen. Abgas aus dem ersten, sich nicht in einer Regeneration befindlichen Segment 12a kann durch das geöffnete erste Ventil 17a über den ersten Abzweig 16a in die Abgasrückführungsleitung 16 geleitet werden.
  • In 5 ist Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, mit dem ein Rückleiten von Abgas durch die Abgasrückführungsleitung 16 in Abhängigkeit von der Regeneration des Partikelfilters 12 mittels des in den 1 - 4 erläuterten Abgassystems 1 gesteuert wird. Wird keine Regeneration eines der Segmente 12a, 12b durchgeführt, sind beide Ventile 17a, 17b geöffnet. In Schritt S1 wird anhand der Partikelbeladung überprüft, ob eine Regeneration des ersten Segments 12a notwendig ist. Ist das der Fall, wird in Schritt S2 nach Ansteuern durch die Steuereinrichtung das erste Ventil 17a geschlossen und die Temperatur des ersten Segments 12a mittels der ersten elektrischen Heizeinrichtung 14a erhöht, bis eine Regeneration startet. Andernfalls läuft das Verfahren bei Schritt S5 weiter. Die laufende Regeneration des ersten Segments 12a entspricht Schritt S3. Für die Dauer von S3 bleibt das erste Ventil 17a geschlossen und das zweite Ventil 17b geöffnet. Nach Abschluss der Regeneration wird in Schritt S4 das erste Ventil 17a geöffnet.
  • Dann werden die beschriebenen Verfahrensschritte in Bezug auf das zweite Segment 12b durchgeführt. In Schritt S5 wird anhand der Partikelbeladung überprüft, ob eine Regeneration des zweiten Segments 12b notwendig ist. Ist das der Fall, wird in Schritt S6 das zweite Ventil 17b geschlossen und die Temperatur des zweiten Segments 12b mittels der zweiten elektrischen Heizeinrichtung 14b erhöht, bis eine Regeneration startet. Andernfalls läuft das Verfahren wieder zu Schritt S1 zurück. Die laufende Regeneration des zweiten Segments 12b entspricht Schritt S7. Für die Dauer von S7 bleibt das zweite Ventil 17b geschlossen und das erste Ventil 17a geöffnet. Nach Abschluss der Regeneration wird in Schritt S8 das zweite Ventil 17b geöffnet. Dann läuft das Verfahren wieder zu Schritt S1 zurück.
  • Im laufenden Betrieb ist auch eine Ausführungsform des Verfahrens möglich, in der zwischen den Schritten S1 und S2 bzw. S5 und S6 ein Zwischenschritt eingebaut wird, in dem bei einer geplanten Regeneration vor dem Schließen des Ventils auf einer Seite (z. B. des ersten Ventils 17a) überprüft wird, ob das Ventil auf der anderen Seite (z. B. das zweite Ventil 17b) offen ist. Wenn das andere Ventil geschlossen ist, würde die geplante Regeneration nicht gestartet und das erste Ventil nicht geschlossen werden.
  • Besteht der Partikelfilter 12 aus mehr als zwei Segmenten, wird das Verfahren beispielsweise derart gesteuert, dass mindestens ein Segment nicht regeneriert wird, und das stromabwärts liegende Ventil eines entsprechenden Abzweigs der Abgasrückführungsleitung 16 nicht geschlossen, solange eine Regeneration der anderen Segmente läuft. Vorteilhafterweise wird jeweils nur ein Segment regeneriert, so dass die rückgeführte Abgasmenge möglichst wenig beschränkt wird. Bei einer Ausführungsform des Partikelfilters 12 mit einer geraden Anzahl von Segmenten wird z. B. vorteilhafterweise höchstens die Hälfte der Segmente gleichzeitig regeneriert, bevorzugt aber jeweils nur ein Segment.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgassystem
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Zylinder
    4
    Abgasleitungen
    5
    Abgaskrümmer
    6
    Abgastrakt
    7
    Turbine
    8
    Welle
    9
    Ansaugtrakt
    10
    Kompressor
    11
    Oxidationskatalysator
    12
    Partikelfilter
    12a
    erstes Segment
    12b
    zweites Segment
    12c
    Luftspalt
    13a
    erste Einspritzeinrichtung
    13b
    zweite Einspritzeinrichtung
    14a
    erste elektrische Heizeinrichtung
    14b
    zweite elektrische Heizeinrichtung
    15
    Seperationseinrichtung
    16
    Abgasrückführungsleitung
    16a
    erster Abzweig der Abgasrückführungsleitung
    16b
    zweiter Abzweig der Abgasrückführungsleitung
    17a
    erstes Ventil
    17b
    zweites Ventil
    18
    Abgaskühlereinrichtung
    19
    Kombinationsventil
    20
    Ladeluftkühler

Claims (7)

  1. Abgassystem (1) einer Brennkraftmaschine (2) mit einem Abgastrakt (6), in dem mindestens ein Partikelfilter (12) angeordnet ist und der stromabwärts von dem Partikelfilter (12) mindestens einen Abzweig einer Abgasrückführungsleitung (16) aufweist, bei dem der Partikelfilter (12) mindestens ein erstes (12a) und ein zweites Segment (12b) aufweist, die unabhängig voneinander funktionieren, und bei dem der Abgastrakt (6) stromabwärts des Partikelfilters (12) mindestens einen ersten, dem ersten Segment (12a) zugeordneten Abzweig der Abgasrückführungsleitung (16a) und mindestens einen zweiten, dem zweiten Segment (12b) zugeordneten Abzweig der Abgasrückführungsleitung (16b) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (6) stromabwärts des Partikelfilters (12) eine den Abgastrakt (6) in Fließrichtung des Abgases der Länge nach in eine der Anzahl der Segmente entsprechende Zahl von jeweils einem Segment zugeordneten parallelen Abschnitten teilende Separationseinrichtung (15) aufweist, die sich unmittelbar an den Partikelfilter (12) anschließt und sich mindestens bis zum Bereich der Abzweige der Abgasrückführungsleitung (16a, 16b) erstreckt, und der erste Abzweig der Abgasrückführungsleitung (16a) mindestens ein erstes Ventil (17a) und der zweite Abzweig der Abgasrückführungsleitung (16b) mindestens ein zweites Ventil (17b) aufweisen.
  2. Abgassystem (1) nach Anspruch 1, bei der die Segmente (12a, 12b) in Bezug auf die Fließrichtung des Abgases nebeneinander angeordnet sind.
  3. Abgassystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Segmente (12a, 12b) einen derartigen Abstand voneinander aufweisen, dass sich die Wandungen der Segmente (12a, 12b) nicht berühren.
  4. Abgassystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jedem Segment (12a, 12b) mindestens eine Einrichtung zum Bewirken einer Temperaturerhöhung des jeweiligen Segments (14a, 14b) zugeordnet ist.
  5. Abgassystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Brennkraftmaschine (2) eine selbstzündende Brennkraftmaschine und der Partikelfilter (12) ein Dieselpartikelfilter ist.
  6. Kraftfahrzeug mit einem Abgassystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5.
  7. Verfahren zum Steuern eines Abgasstroms in einem Abgassystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei mindestens ein Teil des Abgases durch die stromabwärts des Partikelfilters (12) angeordnete Abgasrückführungsleitung (16) rückgeführt wird, wobei in Abhängigkeit vom Status der Segmente (12a, 12b) umfasst wird: - Rückführen von Abgas durch das geöffnete erste (17a) und geöffnete zweite Ventil (17b) der Abgasrückführungsleitung (16), wenn kein Segment des Partikelfilters (12) regeneriert wird, - Schließen des ersten Ventils (17a) der Abgasrückführungsleitung und Rückführen von Abgas durch das geöffnete zweite Ventil (17b) der Abgasrückführungsleitung, wenn das erste Segment des Partikelfilters (12a) regeneriert wird, - Schließen des zweiten Ventils (17b) der Abgasrückführungsleitung und Rückführen von Abgas durch das geöffnete erste Ventil (17a) der Abgasrückführungsleitung, wenn das zweite Segment des Partikelfilters regeneriert (12b) wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022017060A1 (zh) * 2020-07-21 2022-01-27 广州汽车集团股份有限公司 车辆废气再循环的控制方法、装置和电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3722970A1 (de) 1986-08-06 1988-02-11 Volkswagen Ag Verfahren und einrichtung zum reinigen eines partikelfilters, insbesondere eines russfilters
US5085049A (en) 1990-07-09 1992-02-04 Rim Julius J Diesel engine exhaust filtration system and method
US20040194454A1 (en) 2003-04-02 2004-10-07 Rim Julius J. System for and methods of operating diesel engines to reduce harmful exhaust emissions and to improve engine lubrication
DE102005008638A1 (de) 2005-02-25 2006-08-31 Volkswagen Ag Partikelfilteranordnung für einen Dieselmotor mit Abgasrückführung
FR2949818A1 (fr) 2009-09-10 2011-03-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de traitement de gaz d'echappement, ligne d'echappement et procede de controle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3722970A1 (de) 1986-08-06 1988-02-11 Volkswagen Ag Verfahren und einrichtung zum reinigen eines partikelfilters, insbesondere eines russfilters
US5085049A (en) 1990-07-09 1992-02-04 Rim Julius J Diesel engine exhaust filtration system and method
US20040194454A1 (en) 2003-04-02 2004-10-07 Rim Julius J. System for and methods of operating diesel engines to reduce harmful exhaust emissions and to improve engine lubrication
DE102005008638A1 (de) 2005-02-25 2006-08-31 Volkswagen Ag Partikelfilteranordnung für einen Dieselmotor mit Abgasrückführung
FR2949818A1 (fr) 2009-09-10 2011-03-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de traitement de gaz d'echappement, ligne d'echappement et procede de controle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022017060A1 (zh) * 2020-07-21 2022-01-27 广州汽车集团股份有限公司 车辆废气再循环的控制方法、装置和电子设备

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