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Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, mit wenigstens einer Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung, der von dem Antriebsaggregat erzeugtes Abgas zur Nachbehandlung zugeführt wird, wobei stromaufwärts der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung eine Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung strömungstechnisch angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2013 202 497 A1 bekannt. Diese betrifft eine Brennkraftmaschine, die ein Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft und ein Abgasabführsystem zum Abführen der Abgase und mindestens einen in dem Abgasabführsystem angeordneten selektiven Katalysator zur Reduzierung der Stickoxide aufweist, wobei stromaufwärts des mindestens einen selektiven Katalysators mindestens ein weiteres Abgasnachbehandlungssystem im Abgasabführsystem angeordnet ist. Dabei soll eine Bypassleitung aus dem Ansaugsystem abzweigen und zwischen dem mindestens einen weiteren Abgasnachbehandlungssystem und dem mindestens einen selektiven Katalysator in das Abgasabführsystem einmünden, wobei eine Dosiervorrichtung zum Einbringen von flüssigem Harnstoff in die Bypassleitung als Reduktionsmittel für den mindestens einen selektiven Katalysator vorgesehen ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage für ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Abgasanlagen Vorteile aufweist, insbesondere in kürzerer Zeit nach einem Betriebsstart eine hinreichende Abgasreinigungsleistung aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung einen verlagerbaren Filterkörper mit einem während eines Betriebs des Antriebsaggregats von Abgas durchströmtem Durchströmungsquerschnitt aufweist, wobei der Durchströmungsquerschnitt in einer ersten Stellung des Filterkörpers einem ersten Durchströmungsquerschnitt und in einer zweiten Stellung des Filterkörpers einem von dem ersten Durchströmungsquerschnitt verschiedenen zweiten Durchströmungsquerschnitt entspricht.
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Die Abgasanlage dient dem Abführen des von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgases. Das Antriebsaggregat ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Es dient in diesem Fall dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Über die Abgasanlage wird das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas abgeführt, nämlich vorzugsweise in Richtung einer Außenumgebung, in welche es durch ein Endrohr der Abgasanlage austreten kann. Das Endrohr ist bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet.
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Das Abgas wird in Strömungsrichtung zunächst der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung und anschließend der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt. Nachfolgend kann es, beispielsweise durch das Endrohr, in die Außenumgebung austreten. Die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung ist bevorzugt stromabwärts eines - optional vorgesehenen - Abgasturboladers angeordnet. Liegt der Abgasturbolader vor, so ist er insoweit bevorzugt strömungstechnisch zwischen der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung und der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet.
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Die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung umfasst bevorzugt wenigstens einen Katalysator und/oder einen Partikelfilter. Der Katalysator kann als geregelter Katalysator, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, als Oxidationskatalysator, als Speicherkatalysator, insbesondere als NOx-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator (SCR: selektive katalytische Reduktion) ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt umfasst die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung mehrere der genannten Elemente, welche dann strömungstechnisch hintereinander angeordnet sind. Der Partikelfilter liegt bevorzugt in Form eines Dieselpartikelfilters beziehungsweise Dieselrußpartikelfilters vor. Selbstverständlich können der Katalysator und der Partikelfilter auch miteinander integriert sein, wozu beispielsweise ein Filter des Partikelfilters mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist.
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Die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung kann grundsätzlich analog zu der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung ausgestaltet sein, also beispielsweise als Katalysator oder als Partikelfilter vorliegen. In jedem Fall ist jedoch die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung hinsichtlich der Strömungsrichtung des Abgases näher an dem Antriebsaggregat angeordnet als die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung. Das bedeutet, dass das Abgas, mit welchem sie beaufschlagt wird, eine höhere Temperatur aufweist als das Abgas, welches der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt wird. Dies ist insbesondere der Fall, falls zwischen der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung und der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung der Abgasturbolader vorliegt, in welchem dem Abgas Enthalpie und/oder Strömungsenergie entnommen wird.
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Aufgrund der höheren Temperatur des der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases erwärmt sich diese schneller als die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung. Das bedeutet, dass sie nach einem Betriebsstart des Antriebsaggregats schneller ihre Betriebstemperatur erreicht. Unter der Betriebstemperatur ist diejenige Temperatur zu verstehen, bei welcher die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung ihre höchste Konvertierungsleistung für in dem Abgas enthaltene Schadstoffe aufweist.
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Bei dem Betriebsstart des Antriebsaggregats weisen üblicherweise die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung und die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung eine geringere Temperatur auf als ihre jeweilige Betriebstemperatur. Nach hinreichend langer Standzeit des Antriebsaggregats, während welcher dieses kein Abgas erzeugt, entspricht die Temperatur der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung und der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung einer Umgebungstemperatur. Bis zum Erreichen der Betriebstemperatur kann daher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas mithilfe der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung und der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung nicht zufriedenstellend von Schadstoffen befreit werden.
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Weil sich jedoch die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung nach dem Betriebsstart des Antriebsaggregats deutlich schneller erwärmt als die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung, steht ihre Reinigungsleistung bereits kurz nach dem Betriebsstart zur Verfügung. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung ein kleineres effektives Volumen beziehungsweise eine kleinere thermische Masse aufweist als die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung, sodass ein noch schnelleres Erwärmen der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur gewährleistet ist.
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Beispielsweise beträgt das effektive Volumen beziehungsweise die thermische Masse der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung höchstens 75 %, höchstens 50 % oder höchstens 25 % der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung. Dies ist insbesondere der Fall, falls die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung sich aus mehreren Elementen, also beispielsweise aus mehreren Katalysatoren, mehreren Partikelfiltern oder jeweils wenigstens einem Katalysator und wenigstens einem Partikelfilter zusammensetzt. Die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung verfügt hingegen bevorzugt über lediglich genau einen Katalysator oder genau einen Partikelfilter.
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Aufgrund der strömungstechnisch nahen Anordnung der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung an dem Antriebsaggregat im Vergleich zu der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung erreicht zwar die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung deutlich schneller ihre Betriebstemperatur, ist jedoch bei permanente Anströmung beziehungsweise Durchströmung mit Abgas auch einem höheren Verschleiß unterworfen. Das bedeutet, dass die Lebensdauer der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung ohne entsprechende Ausgestaltung und/oder ohne Gegenmaßnahmen deutlich geringer ist als die der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung.
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Aus diesem Grund soll der Filterkörper der Zusatznachbehandlungseinrichtung, welcher zur Filterung des Abgases beziehungsweise zur Schadstoffkonvertierung dient verlagerbar sein und hierbei zumindest in der ersten Stellung und der zweiten Stellung angeordnet werden können. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die erste Stellung von der zweiten Stellung verschieden ist, sodass der Filterkörper für einen Wechsel der Stellung verlagert werden muss. Der Filterkörper weist den Durchströmungsquerschnitt auf, welcher während des Betriebs des Antriebsaggregats von dem Abgas durchströmt wird.
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Es ist nun vorgesehen, dass in unterschiedlichen Stellungen dieser Durchströmungsquerschnitt unterschiedliche Werte aufweist. So entspricht der Durchströmungsquerschnitt in der ersten Stellung dem ersten Durchströmungsquerschnitt und in der zweiten Stellung dem zweiten Durchströmungsquerschnitt. Hierbei ist der erste Durchströmungsquerschnitt von dem zweiten Durchströmungsquerschnitt verschieden beziehungsweise umgekehrt. Anders ausgedrückt weist der Filterkörper eine stirnseitige Anströmfläche auf, welche während eines Betriebs des Antriebsaggregats von Abgas anströmbar ist beziehungsweise mit Abgas beaufschlagbar ist. Diese Anströmfläche weist in der ersten Stellung des Filterkörpers einen ersten Anströmflächeninhalt und in der zweiten Stellung des Filterkörpers einen von dem ersten Anströmflächeninhalt verschiedenen zweiten Anströmflächeninhalt auf.
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Besonders bevorzugt durchströmt in der ersten Stellung des Filterkörpers das gesamte der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung zugeführte Abgas, insbesondere das gesamte von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas, den Filterkörper. In der zweiten Stellung hingegen durchströmt lediglich ein Teil des Abgases oder überhaupt kein Abgas den Filterkörper. Das bedeutet schlussendlich, dass in der zweiten Stellung ein dem Abgas ausgesetzter Teil des Filterkörpers kleiner ist als in der ersten Stellung. Entsprechend ist auch der Verschleiß des Filterkörpers aufgrund der thermischen Belastung deutlich geringer.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, bei einem Start des Antriebsaggregats zu prüfen, ob die Temperatur der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung ihrer Betriebstemperatur entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wird der Filterkörper der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung in der ersten Stellung angeordnet, sodass das Abgas zunächst diesen durchströmt, bevor er die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung erreicht. Aufgrund der geringen thermischen Masse der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung wird bereits kurz nach dem Betriebsstart eine effektive Abgasreinigung erzielt. Erreicht die Temperatur der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung ihre Betriebstemperatur, so kann nachfolgend die Abgasreinigung von dieser übernommen werden. Entsprechend wird der Filterkörper aus der ersten Stellung heraus verlagert, nämlich beispielsweise in die zweite Stellung, sodass der Filterkörper mit weniger Abgas, insbesondere überhaupt keinem Abgas, beaufschlagt beziehungsweise von Abgas durchströmt wird.
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Die Verwendung des verlagerbaren Filterkörpers hat insoweit den Vorteil, dass bereits nach kurzer Zeit eine effektive Abgasreinigung erfolgen kann und andererseits dies nicht zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung führt.
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Alternativ könnte es selbstverständlich vorgesehen sein, den Filterkörper ortsfest anzuordnen und die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung mit einem Bypass zu versehen, mittels welchem wahlweise Abgas um den Filterkörper herumgeführt werden kann. Dies hat jedoch den Nachteil, dass sich der Strömungsweg des Abgases durch die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung verändert, also das Abgas entweder durch den Filterkörper oder den Bypass strömt.
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Hieraus können sich wiederum Änderungen der Temperatur stromabwärts der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung ergeben, welche die Betriebsbereitschaft der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung beeinträchtigen könnten. Durch die Verwendung des verlagerbaren Filterkörpers wird eine solche Umlenkung des Abgases zumindest weitestgehend vermieden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Filterkörper linear verlagerbar gelagert ist. Das bedeutet, dass der Filterkörper entlang einer gedachten Geraden verlagert werden kann. Hierzu ist er entsprechend gelagert, beispielsweise an einem Grundkörper der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung. Die lineare Verlagerung des Filterkörpers ist baulich äußerst einfach umzusetzen, kann also mit geringen Kosten realisiert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung eine versetzt zu einem sie durchströmenden Abgasstrom angeordnete Filterkörperaufnahme aufweist, in die der Filterkörper in der ersten Stellung und der zweiten Stellung unterschiedlich weit eingreift. Das Abgas durchströmt die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung in Form des Abgasstroms, welcher eine bestimmte Ausdehnung aufweist. Die Filterkörperaufnahme ist nun zu diesem Abgasstrom versetzt angeordnet, insbesondere größtenteils oder vollständig außerhalb des Abgasstroms. In den beiden Stellungen, also der ersten Stellung und der zweiten Stellung, soll nun der Filterkörper unterschiedlich weit in die Filterkörperaufnahme eingreifen, sodass er in den Stellungen in verschiedenen Ausmaß von Abgas angeströmt beziehungsweise durchströmt wird.
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Bevorzugt ist die Filterkörperaufnahme derart ausgestaltet, dass sie den Filterkörper in einer der Stellungen, vorzugsweise der zweiten Stellung, vollständig aufnimmt. Das bedeutet, dass der Filterkörper in dieser Stellung nicht mehr von Abgas durchströmt wird, sondern vielmehr vollständig außerhalb des Abgasstroms angeordnet ist. Beispielsweise schließt der Filterkörper in der zweiten Stellung bündig mit einem Rand der Filterkörperaufnahme ab, sodass ein besonders geringer Strömungsverlust des Abgases bei seinem Durchströmen der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung auftritt.
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Die Verwendung der Filterkörperaufnahme hat zum einen den Vorteil, dass der Filterkörper besonders zuverlässig dem Einfluss des Abgases entzogen werden kann. Zum anderen wird der Druckverlust des Abgases deutlich minimiert, insbesondere im Falle des bündigen Abschließens des Filterkörpers mit dem Rand der Filterkörperaufnahme.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Filterkörperaufnahme benachbart zu einem Abgasdurchtrittsraum angeordnet ist, an den einerseits eine von dem Antriebsaggregat kommende erste Abgasleitung und andererseits eine zu der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung führende zweite Abgasleitung angeschlossen ist. Durch die erste Abgasleitung kann insoweit dem Abgasdurchtrittsraum Abgas des Antriebsaggregats zugeführt und durch die zweite Abgasleitung wieder entnommen werden. In den verschiedenen Stellungen greift der Filterkörper unterschiedlich weit in den Abgasdurchtrittsraum ein. Beispielsweise greift der Filterkörper in der ersten Stellung weiter in den Abgasdurchtrittsraum ein als in der zweiten Stellung.
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Besonders bevorzugt füllt der Filterkörper den Abgasdurchtrittsraum in der ersten Stellung größtenteils oder sogar vollständig aus, nämlich insbesondere derart, dass das der Abgasanlage zugeführte Abgas vollständig durch den Filterkörper hindurchströmt. In der zweiten Stellung ist dagegen der Filterkörper zumindest teilweise oder sogar vollständig außerhalb des Abgasdurchtrittsraums angeordnet, sodass das Abgas ungehindert durch den Abgasdurchtrittsraum hindurchtreten kann. Entsprechend ist der Filterkörper äußerst effektiv dem Einfluss des Abgases entzogen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Abgasleitung über eine Abgaseintrittsöffnung in den Abgasdurchtrittsraum einmündet und die zweite Abgasleitung über eine Abgasaustrittsöffnung aus dem Abgasdurchtrittsraum ausmündet, wobei die Abgasaustrittsöffnung koaxial und/oder querschnittsflächeninhaltsgleich zu der Abgaseintrittsöffnung ist. Der Abgasdurchtrittsraum weist insoweit einerseits die Abgaseintrittsöffnung und andererseits die Abgasaustrittsöffnung auf. Die beiden Abgasleitungen sind an die jeweilige Öffnung strömungstechnisch angeschlossen.
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Vorzugsweise sind nun die beiden Öffnungen koaxial zueinander angeordnet, weisen also denselben Schwerpunkt auf. Unter dem Schwerpunkt ist insbesondere der geometrische Schwerpunkt zu verstehen. Alternativ oder zusätzlich sind die Abgasaustrittsöffnung und die Abgaseintrittsöffnung querschnittsflächeninhaltsgleich ausgeführt, weisen also denselben Durchströmungsquerschnitt auf. Besonders bevorzugt sind die beiden Öffnungen sowohl koaxial zueinander angeordnet als auch querschnittsflächeninhaltsgleich. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird ein besonders geringer Druckverlust des Abgases über die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung erzielt.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Führungselement zur Lagerung des Filterkörpers den Abgasdurchtrittsraum durchgreift. Beispielsweise ist das Führungselement starr an dem Filterkörper angeordnet und auf einer Seite des Abgasdurchtrittsraums verlagerbar gelagert. Entsprechend wird das Führungselement gemeinsam mit dem Filterkörper zwischen den unterschiedlichen Stellungen bewegt, sodass es in wenigstens einer der Stellungen den Abgasdurchtrittsraum durchgreift, nämlich bevorzugt vollständig. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass das Führungselement starr befestigt ist, wohingegen der Filterkörper beweglich an dem Führungselement gelagert ist.
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Durch das Durchgreifen des Abgasdurchtrittsraums von dem Führungselement wird eine besonders zuverlässige Führung des Filterkörpers trotz der hohen Temperaturen erzielt. Mithilfe des Führungselements kann insoweit ein Verkeilen des Filterkörpers und entsprechend ein Festsetzen des Filterkörpers zuverlässig vermieden werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Filterkörper um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Die schwenkbare Lagerung kann zusätzlich oder alternativ zu der linearen Lagerung vorgesehen sein. Bevorzugt ist die Schwenkachse parallel zu einer Längsmittelachse des Filterkörpers angeordnet. Bei einem Schwenken des Filterkörpers um die Schwenkachse tritt insoweit ein Einschwenken in den Abgasstrom beziehungsweise den Abgasdurchtrittsraum oder ein Herausschwenken aus dem Abgasstrom beziehungsweise dem Abgasdurchtrittsraum auf. Die schwenkbare Lagerung ist konstruktiv nicht ganz so einfach umzusetzen wie die lineare Lagerung, hingegen ist ein Antrieb zur Verlagerung des Filterkörpers einfacher zu realisieren. Beispielsweise dient hierzu ein Elektromotor.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Filterkörper in einer Filterkörperaufnahmeöffnung einer um die Schwenkachse drehbaren Lagertrommel angeordnet ist und die Lagertrommel zusätzlich zu der Filterkörperaufnahmeöffnung eine Abgasdurchtrittsöffnung aufweist, die der Filterkörperaufnahmeöffnung hinsichtlich der Abmessungen entspricht. In der Lagertrommel liegen insoweit zwei identische Öffnungen vor, nämlich einerseits die Filterkörperaufnahmeöffnung und andererseits die Abgasdurchtrittsöffnung. In der Filterkörperaufnahmeöffnung ist der Filterkörper angeordnet. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Filterkörperaufnahmeöffnung und die Abgasdurchtrittsöffnung jeweils bei entsprechender Stellung der Lagertrommel koaxial und/oder querschnittsflächeninhaltsgleich zu der Abgaseintrittsöffnung und/oder der Abgasaustrittsöffnung, vorzugsweise zu beiden, ist.
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Beispielsweise ist in der ersten Stellung die Filterkörperaufnahmeöffnung koaxial zu sowohl der Abgaseintrittsöffnung als auch der Abgasaustrittsöffnung angeordnet. In der zweiten Stellung gilt dies für die Abgasdurchtrittsöffnung. Das bedeutet, dass der Druckverlust des Abgases bei seinem Durchströmen der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung minimiert ist. Die Verwendung der Lagertrommel ermöglicht also eine besonders strömungsgünstige Ausgestaltung der Abgasanlage.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Filterkörper in zumindest einer der Stellungen wärmeübertragend mit einer wärmenutzenden Einrichtung verbunden ist. Bevorzugt gilt dies für die zweite Stellung. Das bedeutet, dass der Filterkörper während seiner Anordnung in der ersten Stellung von dem Abgas erwärmt wird. Wird der Filterkörper in die zweite Stellung und mithin aus dem Abgasstrom herausverlagert, so kann die Wärme des Filterkörpers für andere Zwecke gewinnbringend genutzt werden. Hierzu ist er in der entsprechenden Stellung mit der wärmenutzenden Einrichtung verbunden. Die wärmenutzende Einrichtung ist beispielsweise eine Fahrgastinnenraumheizung, eine Sitzheizung oder dergleichen. Die Wärme kann auch einem Wärmespeicher zur späteren Nutzung zugeführt werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage für ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, insbesondere einer Abgasanlage gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Abgasanlage über wenigstens eine Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung verfügt, der von dem Antriebsaggregat erzeugtes Abgas zur Nachbehandlung zugeführt wird, und wobei stromaufwärts der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung eine Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung strömungstechnisch angeordnet ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung einen verlagerbaren Filterkörper mit einem während eines Betriebs des Antriebsaggregats von Abgas durchströmten Durchströmungsquerschnitt aufweist, wobei der Durchströmungsquerschnitt in einer ersten Stellung des Filterkörpers einem ersten Durchströmungsquerschnitt und in einer zweiten Stellung des Filterkörpers einem von dem ersten Durchströmungsquerschnitt verschiedenen zweiten Durchströmungsquerschnitt entspricht, und wobei während eines Betriebs der Abgasanlage wenigstens eine Stellung aus den mehreren Stellungen ausgewählt und der Filterkörper an die ausgewählte Stellung verlagert wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Abgasanlage als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage für ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat,
- 2 eine schematische Darstellung einer Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung der Abgasanlage mit einem Filterköper in einer ersten Stellung, sowie
- 3 eine schematische Darstellung der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung, wobei der Filterkörper in einer zweiten Stellung angeordnet ist.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Abgasanlage 1 für ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Abgasanlage weist eine Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2 auf, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Katalysator 3 und einen Partikelfilter 4 umfasst. Stromaufwärts der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2 - bezogen auf eine Strömungsrichtung des Abgases - liegt ein Abgasturbolader 5 beziehungsweise eine Turbine des Abgasturboladers 5 vor. Wiederum stromaufwärts des Abgasturboladers 5 und mithin strömungstechnisch näher an dem Antriebsaggregat als die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2, liegt eine Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung 6 vor.
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Während eines Betriebs des Antriebsaggregats erzeugt dieses Abgas. Das Abgas wird durch die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung 6 geführt, anschließend durch den Abgasturbolader 5 und wiederum nachfolgend durch die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2. Anschließend tritt das Abgas beispielsweise durch ein Endrohr aus der Abgasanlage 1 aus, bevorzugt in eine Außenumgebung.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Abgasanlage 1, wobei insbesondere die Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung 6 zu erkennen ist. Die Zusatznachbehandlungseinrichtung 6 verfügt über einen Filterkörper 7, der mittels wenigstens eines Führungselements 8 verlagerbar gelagert ist, nämlich bezüglich eines Abgasdurchtrittsraum 9. In den Abgasdurchtrittsraum 9 mündest einerseits über eine Abgaseintrittsöffnung 10 eine erste Abgasleitung 11 ein. Eine zweite Abgasleitung 12 mündet hingegen über eine Abgasaustrittsöffnung 13 aus dem Abgasdurchtrittsraum 9 aus. Die Abgaseintrittsöffnung 10 und die Abgasaustrittsöffnung 13 sind vorzugsweise koaxial und querschnittsflächeninhaltsgleich ausgestaltet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abgasaustrittsöffnung 13 einen kleineren Durchströmungsquerschnitt aufweist als die Abgaseintrittsöffnung 10.
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An den Abgasdurchtrittsraum 9 schließt sich eine Filterkörperaufnahme 14 an, welche vorzugsweise außerhalb eines Abgasstroms vorliegt, welcher während eines Betriebs der Abgasanlage 1 beziehungsweise des Antriebsaggregats den Abgasdurchtrittsraum 9 durchströmt. Der Filterkörper 7 ist mittels des Führungselements 8 beziehungsweise der Führungselemente 8 linear verlagerbar gelagert. Hier dargestellt ist er in einer ersten Stellung, in welcher ein während eines Betriebs des Antriebsaggregats von Abgas durchströmt und der Durchströmungsquerschnitt des Filterkörpers 7 einem ersten Durchströmungsquerschnitt entspricht.
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Die 3 zeigt wiederum eine schematische Darstellung eines Teils der Abgasanlage 1, nämlich insbesondere der Zusatzabgasnachbehandlungseinrichtung 6. Der Filterkörper 7 liegt nun in einer zweiten Stellung vor, welche von der ersten Stellung verschieden ist. In dieser liegt er in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig in der Filterkörperaufnahme 14 vor, sodass er vollständig außerhalb des Abgasdurchtrittsraums 9 angeordnet ist. Der Durchströmungsquerschnitt des Filterkörpers 7 entspricht in der zweiten Stellung einem zweiten Durchströmungsquerschnitt, welcher von dem ersten Durchströmungsquerschnitt verschieden ist. In der zweiten Stellung wird eine Beaufschlagung des Filterkörpers 7 mit Abgas weitestgehend vermieden, sodass seine Lebensdauer deutlich verlängert wird.
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Vorzugsweise wird der Filterkörper 7 solange in der ersten Stellung angeordnet, bis die Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2 eine ihrer Betriebstemperatur entsprechende Temperatur aufweist. Ist dies der Fall, so wird der Filterkörper 7 in seine zweite Stellung verlagert, in welcher er weitestgehend oder vollständig außerhalb des Abgasstroms vorliegt. Bis zum Erreichen der Betriebstemperatur durch die Temperatur der Hauptabgasnachbehandlungseinrichtung 2 wird insoweit das Abgas mithilfe des schneller aufheizbaren Filterkörpers 7 gereinigt, sodass eine hinreichende Reinigungswirkung bereits kurz nach einem Betriebsstart des Antriebsaggregats vorliegt. Die schnelle Aufheizung des Filterkörpers 7 wird insbesondere durch die motornahe Anordnung erzielt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013202497 A1 [0002]
