DE102018104605A1 - Niederdruck EGR-System mit Turbo-Bypass - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ottomotor 2 mit einer an einen Auslasskrümmer 2.1 des Ottomotors 2 anschließbaren Abgasleitung 2.3, mit einer an einen Einlasskrümmer 2.2 des Ottomotors 2 anschließbaren Einlassleitung 2.4 und mit einem in der Einlassleitung 2.4 angeordneten Ladeluftverdichter 4 sowie mit einer in der Abgasleitung 2.3 angeordneten Turbine 3, wobei die Abgasleitung 2.3 mindestens eine Bypass-Leitung 1.1 mit einer Bypass-Drosselklappe 1.4 aufweist, die stromauf der Turbine 3 an eine Abzweigung 1.1a an der Abgasleitung 2.3 abzweigt und die stromab der Turbine 3 an einer Mündung 1.1b in die Abgasleitung 2.3 mündet, und dass mindestens eine Abgasrückführungsleitung 1.5 mit einer EGR-Drosselklappe 1.3 vorgesehen ist, die an einer Abzweigung 1.5a an der Abgasleitung 2.3 abzweigt und in der Einlassleitung 2.4 an einer Mündung 1.5b mündet, wobei eine Kopplungsleitung 1.7 mit einem ersten Knotenpunkt 1.7a und mit einem zweiten Knotenpunkt 1.7b vorgesehen ist in der die Bypass-Leitung 1.1 und EGR-Leitung 1.5 abschnittsweise vereint sind, wobei in der Kopplungsleitung 1.7 mindestens ein Partikelfilter 1.2 angeordnet ist, wobei der erste Knotenpunkt 1.7a stromab der Abzweigung 1.5a und stromab der Abzweigung 1.1a platziert ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasleitsystem für einen Ottomotor mit einer an einen Auslasskrümmer des Ottomotors anschließbaren Abgasleitung, mit einer an einen Einlasskrümmer des Ottomotors anschließbaren Einlassleitung und mit einem in der Einlassleitung angeordneten Ladeluftverdichter sowie mit einer in der Abgasleitung angeordneten Turbine, wobei die Abgasleitung mindestens eine Bypass-Leitung mit einer Bypass-Drosselklappe aufweist, die stromauf der Turbine an eine Abzweigung an der Abgasleitung abzweigt und die stromab der Turbine an einer Mündung in die Abgasleitung mündet, und dass mindestens eine Abgasrückführungsleitung mit einer EGR-Drosselklappe vorgesehen ist, die an einer Abzweigung an der Abgasleitung abzweigt und die in der Einlassleitung an einer Mündung mündet, wobei eine Kopplungsleitung mit einem ersten Knotenpunkt und mit einem zweiten Knotenpunkt vorgesehen ist, in der die Bypass-Leitung und EGR-Leitung abschnittsweise vereint sind, wobei in der Kopplungsleitung mindestens ein Partikelfilter angeordnet ist.
  • Es ist bereits ein Abgasleitsystem für einen Ottomotor aus der DE 10 2015 108 223 A1 bekannt. Das Abgasleitsystem weist eine Abgasrückführungsleitung auf, die in der Einlassleitung stromab des Verdichters mündet. Zudem ist eine Bypass-Leitung für die Turbine vorgesehen, an der die Abgasrückführungsleitung abzweigt. In der Abgasrückführungsleitung ist ein Partikelfilter angeordnet, wobei der Partikelfilter eine katalytisch wirkende Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und NOx aufweist.
  • Aus der US 9,593,619 B2 ist auch ein Abgasleitsystem für einen Ottomotor mit einer Abgasrückführungsleitung und einer Bypass-Leitung für die Turbine bekannt.
  • Der Partikelfilter eines Ottomotors regeneriert anders als beim Dieselmotor weitestgehend ohne zusätzliche aktive Maßnahmen, d.h. die bis dahin zurückgehaltene Partikelmasse (Rußpartikel mit an- oder eingelagerten Kohlenwasserstoffen) verbrennt bei normalen ottomotorischen Randbedingungen im Wesentlichen zu CO2 bzw. zu H2O. Hierzu sind ausreichend hohe Abgastemperaturen von mehr als 500 °C sowie Sauerstoff zur Verbrennung erforderlich. Diese Abgastemperatur wird bald nach Motorstart in verschiedensten Betriebsbereichen des Ottomotors erreicht. Da die überwiegende Anzahl von Ottomotoren stöchiometrisch betrieben wird, kann der Sauerstoffgehalt im Abgas zu niedrig für einen vollständigen Abbrand der im Filter enthaltenen Partikelmasse sein. Für diesen Fall helfen im transienten Betrieb übliche Schubabschaltungsphasen des Ottomotors, in denen aufgrund des Entfalls der Lastanforderung durch den Fahrer die Einspritzung des Motors aus Verbrauchsgründen abgeschaltet wird. Da der Motor bei eingelegtem Gang als Motorbremse zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit führt, wird durch den geschleppten Motor reine Luft durch das Abgassystem gespült. Diese unverbrannte Luft stößt auf die zuvor vom Motorabgas erhitzten Partikel im Partikelfilter. Bei ausreichender Temperatur entflammen diese Partikel und verbrennen zu Gasen, die durch den Partikelfilter entweichen können. Hierdurch wird der Partikelfilter gereinigt.
  • Grundsätzlich unterscheidet man zwischen drei Varianten der Abgasrückführung in Abhängigkeit der Abzweigung der EGR-Leitung von der Abgasleitung und Mündung der EGR-Leitung in der Einlassleitung. Die Kombination aus Abzweigung der EGR-Leitung stromauf der Turbine bzw. Turbinen und Mündung der EGR-Leitung stromab des Verdichters bzw. der Verdichter wird als Hochdruck-EGR (HD-EGR oder HP-EGR) bezeichnet. Die Kombination aus Abzweigung der EGR-Leitung stromauf der Turbine bzw. Turbinen und Mündung der EGR-Leitung stromauf des Verdichters bzw. der Verdichter wird als Maximaldruck-EGR (MD-EGR oder MP-EGR) bezeichnet. Die in Zusammenhang mit dieser Erfindung angewendete Kombination aus Abzweigung der EGR-Leitung stromab der Turbine bzw. Turbinen und Mündung stromauf des Verdichters bzw. der Verdichter wird als Niederdruck-EGR (ND-EGR oder LP-EGR) bezeichnet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasleitsystem derart auszubilden und anzuordnen, dass ein größerer Einsatzbereich und eine verbesserte Abgasreinigung gewährleistet sind.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der erste Knotenpunkt stromab der Abzweigung und stromab der Abzweigung platziert ist, und dass die Bypass-Drosselklappe stromauf des ersten Knotenpunkts platziert ist, und dass in der Abgasleitung stromab der Abzweigung der Abgasrückführungsleitung und stromauf der Mündung der Bypass-Leitung ein Abgas-Ventil vorgesehen ist und dass die Bypass-Leitung zusätzlich ein Bypass-Ventil aufweist, das stromab des ersten Knotenpunkts und stromauf der Mündung platziert ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Partikelfilter in der EGR-Leitung nicht nur im EGR-Betrieb sondern auch im Bypassbetrieb eingesetzt werden kann, womit insbesondere im Kaltstartbetrieb eine sehr schnelle Aufheizung bzw. Light-off gewährleistet ist. Dies insbesondere deshalb, weil der Partikelfilter für den zurückzuführenden Abgasvolumenstrom ausgelegt, mithin relativ klein ist. Im Teillastbetrieb des Ottomotors, wenn die Bypass-Drosselklappe geschlossen und das Abgas-Ventil geöffnet ist, wird der EGR-Abgasstrom ebenfalls durch den Partikelfilter geleitet.
  • Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn der mindestens eine Partikelfilter eine katalytisch wirkende 3-Wege-Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und NOx aufweist. Somit ist eine umfängliche Reinigung des zurückgeführten Abgases möglich. Hierbei wird der Kühler vor Verschmutzung und Belastung mit zu saurem Abgas geschützt, so dass eine optimale Kühlung gewährleistet ist.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn stromauf der EGR-Drosselklappe und stromab des zweiten Knotenpunkts ein EGR-Kühler innerhalb der Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist. Durch die Platzierung des Kühlers stromab des Partikelfilters kann eine optimale Wirkungsweise und Wirkungsgrad des Kühlers erreicht werden.
  • Vorteilhaft kann es auch sein, wenn stromab der Mündung der Bypass-Leitung ein 3-Wege-Abgaskatalysator und/oder ein Partikelfilter in der Abgasleitung vorgesehen ist. Somit wird insbesondere nach ausreichender Erwärmung des Abgases eine Reinigung des Hauptabgasstroms erreicht.
  • Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Abgasrückführungsleitung zwischen der Abzweigung und dem ersten Knotenpunkt frei von Abgasventilen oder Abgasklappen ist. In diesem Teil der Abgasrückführungsleitung kann jedoch ein Ventil notwendig sein, da ohne Ventil die Möglichkeit besteht, dass während der Kaltstartphase doch die Abgase über den Turbolader strömen und damit der Vorteil eines schnelleren Erwärmens der ersten Reinigungseinheit nicht mehr gewährleistet wäre.
  • Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn bei geschlossener EGR-Drosselklappe und bei geschlossenem Bypass-Ventil ein erster Teil der Abgasrückführungsleitung, der sich zwischen der Abzweigung und dem ersten Knotenpunkt erstreckt, als Bypass verwendbar ist. Damit ist eine effiziente Leitungsarchitektur gewährleistet.
  • Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn im ersten Teil der Abgasrückführungsleitung ein Abgasventil vorgesehen ist. Dies gewährleistet eine MP-EGR im Teillastbetrieb des Motors.
  • Vorteilhaft kann es ferner sein, dass eine HP-Abgasrückführungsleitung vorgesehen ist mit einer Abzweigungstromab des EGR-Kühlers und einer Mündung stromab eines Ladeluftkühlers. Somit ist nur ein EGR-Kühler notwendig für beide EGR-Modi, die LP-EGR und die HP-EGR.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Partikelfilter in der Abgasleitung, stromab der Abzweigung der Abgasrückführungsleitung und stromauf der Mündung der Bypass-Leitung platziert ist. Eine Regeneration beider Partikelfilter kann somit über die Kopplungsleitung erfolgen. Beide Partikelfilter, mithin der Partikelfilter in der Kopplungsleitung und der Partikelfilter in der Abgasleitung können parallel betrieben werden, womit der Gegendruck verringert werden kann.
  • Dabei kann es von Vorteil sein, dass eine Abgas-Umleitung vorgesehen ist, die stromab des Partikelfilters am zweiten Knotenpunkt abzweigt und in der Abgasleitung in einer Mündung stromab des 3-Wege-Katalysators und/oder stromab des Partikelfilters mündet, wobei mindestens ein erstes Umleitungsventil in der Abgas-Umleitung platziert ist. Somit ist für bereits gereinigtes Abgas eine Umgehung des Partikelfilters und/oder des 3-Wege-Katalysators im Hauptabgasstrang möglich. Der Umleitungsabschnitt gewährleistet eine Umgehung des Partikelfilters im Hauptabgasstrang zwecks Verminderung des Druckverlustes. Mit geringerem Druckverlust bzw. weniger Gegendruck geht ein verbesserter Kraftstoffverbrauch einher. Das Bypass-Ventil sollte dabei geschlossen sein, da sonst ungereinigtes Abgas entweichen könnte.
  • Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn ein Umleitungsabschnitt vorgesehen ist, der nach dem ersten Umleitungsventil an einem Abzweig abzweigt und zwischen dem Partikelfilter und dem 3-Wege-Katalysator an einer Mündung mündet, wobei ein zweites Umleitungsventil im Umleitungsabschnitt und ein drittes Umleitungsventil in der Abgas-Umleitung stromab des Abzweigs vorgesehen sind. Somit ist alternativ eine Umgehung des Partikelfilters im Hauptabgasstrang allein möglich, um erhöhten Druckverlusten Rechnung zu tragen.
  • Zudem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit einem vorgenannten Abgasleitsystem oder einer entsprechenden Abgasanlage, bei dem
    1. a) im Kaltstartbetrieb des Ottomotors die Bypass-Drosselklappe und das Bypass-Ventil geöffnet sind und die EGR-Drosselklappe sowie das Abgas-Ventil geschlossen sind, so dass der Abgasstrom durch die Bypass-Leitung und den Partikelfilter an der Turbine vorbei geführt wird,
    2. b) im Teillastbetrieb des Ottomotors die Bypass-Drosselklappe und das Bypass-Ventil geschlossen sind und das Abgas-Ventil geöffnet ist, wobei über die EGR-Drosselklappe betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der Abgasrückführungsleitung eingestellt wird;
    3. c) im Vollastbetrieb des Ottomotors oder zumindest volllastnah die EGR-Drosselklappe und das Bypass-Ventil geschlossen sind und das Abgas-Ventil geöffnet ist, wobei ein an der Turbine vorbeizuführender Abgasmassenstrom über die Bypass-Leitung und den ersten Teil der Abgasrückführungsleitung zu der Abgasleitung geführt wird, wobei der vorbeizuführende Abgasmassenstrom über die Bypass-Drosselklappe betriebspunktabhängig eingestellt wird.
  • Im Volllastbetrieb ist auch eine Abgasrückführung über die HP-Abgasrückführungsleitung möglich, wobei die HP-EGR-Drosselklappe geregelt wird.
  • Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn über die HP-EGR-Leitung und die LP-EGR-Leitung Ladeluft in die Abgasleitung geführt wird und der Partikelfilter in der Abgasrückführungsleitung und/oder in der Hauptabgasleitung regeneriert wird.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine Prinzipskizze eines Abgasleitsystems mit einer Bypass-Leitung mit integrierter ND-EGR;
    • 2 eine Prinzipskizze nach 1 mit HP-EGR;
    • 3 eine Prinzipskizze nach 2 mit Umleitung;
    • 4 eine Prinzipskizze nach 2 mit veränderter Position des Partikelfilters.
  • In allen Prinzipskizzen nach den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 3 ist dargestellt ein Abgasleitsystem 1 (EGR-System), das in das Abgas- und Ladeluftsystem eines Ottomotors 2 mit Auslasskrümmer 2.1 und Einlasskrümmer 2.2 sowie mit Abgasturbine 3 und Ladeluftverdichter 4 integriert ist. Das Abgas- und Ladeluftsystem weist eine an den Auslasskrümmer 2.1 des Ottomotors 2 angeschlossene Abgasleitung 2.3 auf, in die die Turbine 3 integriert ist. Am Ende der Abgasleitung 2.3 verlässt Abgas 7 das Abgasleitsystem 1 und strömt in die weitere, nicht dargestellte Abgasstrecke. Zudem ist eine an den Einlasskrümmer 2.2 des Ottomotors 2 angeschlossene Einlassleitung 2.4 vorgesehen, in die der Verdichter 4 integriert ist. Die Einlassleitung 2.4 wird über ein nicht dargestelltes Luftzuführsystem mit Frischluft 8 versorgt. Zudem ist eine Bypass-Leitung 1.1 vorgesehen, die an einer Abzweigung 1.1a an der Abgasleitung 2.3 abzweigt und stromab der Turbine 3 an einer Mündung 1.1b in der Abgasleitung 2.3 mündet. Die Bypass-Leitung 1.1 weist eine Bypass-Drosselklappe 1.4 zum Regulieren des Gasmassestroms auf.
  • Ergänzend ist mindestens eine Abgasrückführungsleitung 1.5, 1.5' (EGR-Leitung) mit einer EGR-Drosselklappe 1.3 vorgesehen, die an einer Abzweigung 1.5a an der Abgasleitung 2.3 abzweigt und in der Einlassleitung 2.4 stromauf des Verdichters 4 an einer Mündung 1.5b mündet. Die EGR-Leitung 1.5 weist einen EGR-Kühler 1.6 auf. Stromab des EGR-Kühlers 1.6 bzw. vor der Mündung 1.5b in die Einlassleitung 2.4 ist eine EGR-Drosselklappe 1.3 zur Regelung des Massestroms innerhalb der EGR-Leitung 1.1 platziert.
  • Die EGR-Leitung 1.5 und die Bypass-Leitung 1.1 münden in einem ersten Knotenpunkt 1.7a in einer gemeinsamen Kopplungsleitung 1.7. Die Kopplungsleitung 1.7 weist einen zweiten Knotenpunkt 1.7b auf, an dem die Bypass-Leitung 1.1 und die EGR-Leitung 1.5 wieder getrennt voneinander verlaufen. Zur Reinigung des zurückzuführenden Abgases 7 ist ein Partikelfilter 1.2 in der Kopplungsleitung 1.7 vorgesehen. Der Partikelfilter 1.2 ist beschichtet mit einer 3-Wege-Beschichtung und erfüllt ergänzend die Aufgaben eines 3-Wege-Katalysators.
  • Stromab der Turbine 3 und stromauf einer Mündung 1.1b der Bypass-Leitung 1.1 ist ein Abgasventil 1.9 angeordnet. Im weiteren Verlauf, nach der Mündung 1.1b der Bypass-Leitung 1.1, sind in der Abgasleitung 2.3 ein 3-Wege-Katalysator 5.1 und ein Partikelfilter 5.2 vorgesehen. Diese beiden Reinigungskomponenten können auch als kombinierter 4-Wege-Katalysator in Form eines Partikelfilters mit einer 3-Wege Beschichtung ausgebildet sein.
  • In der Einlassleitung 2.4 sind ein Ladeluftkühler 2.5 und eine Ladeluft-Drosselklappe 2.6 vorgesehen.
  • Im Kaltstartbetrieb des Ottomotors 2 werden die Bypass-Drosselklappe 1.4 und das Bypass-Ventil 1.8 geöffnet. Die EGR-Drosselklappe 1.3 sowie das Abgas-Ventil 1.9 werden geschlossen, so dass der Abgasstrom durch die Bypass-Leitung 1.1 und den Partikelfilter 1.2 an der Turbine 3 vorbei geführt wird, womit eine schnelle Aufheizung des Partikelfilters 1.2 einhergeht. Der Partikelfilter 1.2 ist relativ klein, da er nur für den zurückzuführenden Abgasvolumenstrom bzw. für den Abgasmassenstrom in der Kaltstartphase ausgelegt ist. In der Kaltstartphase gewährleistet er aber eine optimale Vorreinigung des Abgases, bevor dieses durch den noch kalten 3-Wege-Katalysator 5.1 und den Partikelfilter 5.2 abschließend gereinigt wird.
  • Im Teillastbetrieb des Ottomotors 2 werden die Bypass-Drosselklappe 1.4 und das Bypass-Ventil 1.8 geschlossen und das Abgas-Ventil 1.9 geöffnet. Über die EGR-Drosselklappe 1.3 wird betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der EGR-Leitung 1.5 eingestellt.
  • Im Volllastbetrieb des Ottomotors 2 oder zumindest volllastnah werden die EGR-Drosselklappe 1.3 und das Bypass-Ventil 1.8 geschlossen und das Abgas-Ventil 1.9 geöffnet. Über die Bypass-Drosselklappe 1.4 wird betriebspunktabhängig ein an der Turbine 3 vorbeizuführender Abgasmassenstrom eingestellt. Der Abgasmassenstrom wird über die Bypass-Leitung 1.1 und einen ersten Teil 1.5' der Abgasrückführungsleitung 1.5 der Abgasleitung 2.3 zugeführt.
  • Generell ist im Schubbetrieb des Motors 2 aufgrund des bestehenden Sauerstoffüberschusses im Abgas 7, eine Regeneration der Partikelfilter 1.2, 5.2 durch Oxidation der gefilterten Partikel möglich.
  • Nach 2 ist zusätzlich eine Hochdruck-Abgasrückführungsleitung 9 (HP-EGR-Leitung) vorgesehen, die alternativ zur Rückführung von Ladeluft genutzt werden kann. Die HP-EGR-Leitung 9 weist eine HP-EGR-Drosselklappe 9.3, eine Abzweigung 9.1 stromab des EGR-Kühlers 1.6 und eine Mündung 9.2 stromab eines Ladeluftkühlers 2.5 auf. Zudem ist ein Abgasventil 6 vorgesehen, das in dem Teil 5.1' der EGR-Leitung 1.5, zwischen dem ersten Knotenpunkt 1.7a und der Abzweigung 1.5a platziert ist. Im HP-EGR-Betrieb sind das Abgasventil 6, das Bypass-Ventil 1.8 und die LP-EGR-Drosselklappe 1.3 geschlossen. Über die HP-EGR-Drosselklappe 9.3 wird betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der HP-EGR-Leitung 9 eingestellt. Der Hauptabgasmassestrom wird über das geöffnete Abgasventil 1.9 durch die Abgasleitung 2.3 geführt.
  • Nach Ausführungsbeispiel 3 ist eine Abgas-Umleitung 10 vorgesehen. Die Abgas-Umleitung 10 zweigt am zweiten Knotenpunkt 1.7b ab und mündet in der Abgasleitung 2.3 stromab des Partikelfilters 5.2 in einer Mündung 10.2. In der Abgas-Umleitung 10 ist ein erstes Umleitungsventil 10.1 vorgesehen, durch welches die Abgas-Umleitung 10 abschottbar ist. Über die Abgas-Umleitung 10 kann das Abgas 7 an den beiden Hauptreinigungskomponenten, dem 3-Wege-Katalysator 5.1 und dem Partikelfilter 5.2, vorbei geführt werden.
  • Ergänzend (gestrichelt dargestellt) ist ein weiterer Umleitungsabschnitt 10.7 an der Abgas-Umleitung (10) vorgesehen. Der Umleitungsabschnitt 10.7 zweigt an einer Abzweigung 10.6 stromab des ersten Umleitungsventils 10.1 ab und mündet zwischen dem 3-Wege-Katalysator 5.1 und dem Partikelfilters 5.2. Zudem sind ein zweites Umleitungsventil 10.3 und ein drittes Umleitungsventil 10.5 vorgesehen, so dass der Abgasstrom wahlweise zwischen dem 3-Wege-Katalysator 5.1 und dem Partikelfilter 5.2 oder nach dem Partikelfilter 5.2 in die Abgasleitung 2.3 zurückgeführt werden kann.
  • Nach Ausführungsbeispiel 4 ist der Partikelfilter 5.2 zwischen der Abzweigung 1.5a und dem Abgasventil 1.9 platziert. Über die HP-EGR-Leitung 9 und die LP-EGR-Leitung 1.5 sowie die Kopplungsleitung 1.7 kann zwecks Regeneration Ladeluft in den Partikelfilter 1.2 und weiter in die Abgasleitung 2.3 und den dort platzierten Partikelfilter 5.2 geführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgassystem / Abgasleitsystem
    1.1
    Bypass-Leitung
    1.1a
    Abzweigung der Bypass-Leitung 1.1
    1.1b
    Mündung der Bypass-Leitung 1.1
    1.2
    Partikelfilter, beschichtet
    1.3
    EGR-Drosselklappe, LP-EGR-Drosselklappe
    1.4
    Bypass-Drosselklappe
    1.5
    Abgasrückführungsleitung, LP-EGR-Leitung
    1.5'
    erster Teil der EGR-Leitung
    1.5a
    Abzweigung der EGR-Leitung 1.5
    1.5b
    Mündung der EGR-Leitung 1.5
    1.6
    Kühler, EGR-Kühler
    1.7
    Kopplungsleitung von Bypass-Leitung 1.1 und EGR-Leitung 1.5
    1.7a
    erster Knotenpunkt der Kopplungsleitung 1.7
    1.7b
    zweiter Knotenpunkt der Kopplungsleitung 1.7
    1.8
    Bypass-Ventil
    1.9
    Abgasventil
    2
    Ottomotor
    2.1
    Auslasskrümmer
    2.2
    Einlasskrümmer
    2.3
    Abgasleitung
    2.4
    Einlassleitung
    2.5
    Ladeluftkühler
    2.6
    Ladeluft-Drosselklappe
    3
    Turbine
    4
    Verdichter, Ladeluftverdichter
    5.1
    Katalysator, 3-Wege-Katalysator
    5.2
    Partikelfilter
    6
    Abgasventil
    7
    Abgas
    8
    Frischluft
    9
    Abgasrückführungsleitung, HP-EGR-Leitung
    9.1
    Abzweigung der HP-EGR-Leitung
    9.2
    Mündung der HP-EGR-Leitung
    9.3
    HP-EGR-Drosselklappe
    10
    Abgas-Umleitung
    10.1
    erstes Umleitungsventil
    10.2
    Mündung
    10.3
    zweites Umleitungsventil
    10.4
    Mündung
    10.5
    drittes Umleitungsventil
    10.6
    Abzweigung
    10.7
    Umleitungsabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015108223 A1 [0002]
    • US 9593619 B2 [0003]

Claims (14)

  1. Abgasleitsystem (1) für einen Ottomotor (2) mit einer an einen Auslasskrümmer (2.1) des Ottomotors (2) anschließbaren Abgasleitung (2.3), mit einer an einen Einlasskrümmer (2.2) des Ottomotors (2) anschließbaren Einlassleitung (2.4) und mit einem in der Einlassleitung (2.4) angeordneten Ladeluftverdichter (4) sowie mit einer in der Abgasleitung (2.3) angeordneten Turbine (3), wobei die Abgasleitung (2.3) mindestens eine Bypass-Leitung (1.1) mit einer Bypass-Drosselklappe (1.4) aufweist, die stromauf der Turbine (3) an eine Abzweigung (1.1a) an der Abgasleitung (2.3) abzweigt und die stromab der Turbine (3) an einer Mündung (1.1b) in die Abgasleitung (2.3) mündet, und dass mindestens eine Abgasrückführungsleitung (1.5) mit einer EGR-Drosselklappe (1.3) vorgesehen ist, die an einer Abzweigung (1.5a) an der Abgasleitung (2.3) abzweigt und die in der Einlassleitung (2.4) an einer Mündung (1.5b) mündet, wobei eine Kopplungsleitung (1.7) mit einem ersten Knotenpunkt (1.7a) und mit einem zweiten Knotenpunkt (1.7b) vorgesehen ist in der die Bypass-Leitung 1.1 und EGR-Leitung 1.5 abschnittsweise vereint sind, wobei in der Kopplungsleitung (1.7) mindestens ein Partikelfilter (1.2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Knotenpunkt (1.7a) stromab der Abzweigung (1.5a) und stromab der Abzweigung (1.1a) platziert ist, und dass die Bypass-Drosselklappe (1.4) stromauf des ersten Knotenpunkts (1.7a) platziert ist, und dass in der Abgasleitung (2.3) stromab der Abzweigung (1.5a) der Abgasrückführungsleitung (1.5) und stromauf der Mündung (1.1b) der Bypass-Leitung (1.1) ein Abgas-Ventil (1.9) vorgesehen ist und dass die Bypass-Leitung (1.1) zusätzlich ein Bypass-Ventil (1.8) aufweist, das stromab des ersten Knotenpunkts (1.7a) und stromauf der Mündung (1.1b) platziert ist.
  2. Abgasleitsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Partikelfilter (1.2) eine katalytisch wirkende 3-Wege-Beschichtung zur Umwandlung von CO, HC und NOx aufweist.
  3. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der EGR-Drosselklappe (1.3) und stromab des zweiten Knotenpunkts (1.7b) ein EGR-Kühler (1.6) innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.5) vorgesehen ist.
  4. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Mündung (1.1b) der Bypass-Leitung (1.1) ein 3-Wege-Abgaskatalysator (5.1) und/oder ein Partikelfilter (5.2) in der Abgasleitung (2.3) vorgesehen ist.
  5. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungsleitung (1.5) zwischen der Abzweigung (1.5a) und dem ersten Knotenpunkt (1.7a) frei von Abgasventilen oder Abgasklappen ist.
  6. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener EGR-Drosselklappe (1.3) und bei geschlossenem Bypass-Ventil (1.8) ein erster Teil (1.5') der Abgasrückführungsleitung (1.5), der sich zwischen der Abzweigung (1.5a) und dem ersten Knotenpunkt (1.7a) erstreckt, als Bypass verwendbar ist.
  7. Abgasleitsystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Teil (1.5') der Abgasrückführungsleitung (1.5) ein Abgasventil (6) vorgesehen ist.
  8. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine HP-Abgasrückführungsleitung (9) vorgesehen ist mit einer Abzweigung (9.1) stromab des EGR-Kühlers (1.6) und einer Mündung (9.2) stromab eines Ladeluftkühlers (2.5).
  9. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (5.2) in der Abgasleitung (2.3), stromab der Abzweigung (1.5a) der Abgasrückführungsleitung (1.5) und stromauf der Mündung (1.1b) der Bypass-Leitung (1.1) platziert ist.
  10. Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgas-Umleitung (10) vorgesehen ist, die stromab des Partikelfilters 1.2 an einem am zweiten Knotenpunkt (1.7b) abzweigt und in der Abgasleitung 2.3 in einer Mündung 10.2 stromab des 3-Wege-Katalysators (5.1) und/oder stromab des Partikelfilters (5.2) mündet, wobei mindestens ein erstes Umleitungsventil (10.1) in der Abgas-Umleitung (10) platziert ist.
  11. Abgasleitsystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umleitungsabschnitt (10.7) vorgesehen ist, der nach dem ersten Umleitungsventil (10.1) an einem Abzweig (10.6) abzweigt und zwischen dem Partikelfilter 5.2 und dem 3-Wege-Katalysator (5.1) an einer Mündung (10.4) mündet, wobei ein zweites Umleitungsventil (10.3) im Umleitungsabschnitt (10.7) und ein drittes Umleitungsventil (10.5) in der Abgas-Umleitung (10) stromab des Abzweigs (10.6) vorgesehen sind.
  12. Abgasanlage und/oder Ottomotor (2) mit einem Abgasleitsystem (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.
  13. Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors (2) mit einem Abgasleitsystem (1) oder einer Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass a) im Kaltstartbetrieb des Ottomotors (2) die Bypass-Drosselklappe (1.4) und das Bypass-Ventil (1.8) geöffnet sind und die EGR-Drosselklappe (1.3) sowie das Abgas-Ventil (1.9) geschlossen sind, so dass der Abgasstrom durch die Bypass-Leitung (1.1) und den Partikelfilter (1.2) an der Turbine (3) vorbei geführt wird, b) im Teillastbetrieb des Ottomotors (2) die Bypass-Drosselklappe (1.4) und das Bypass-Ventil (1.8) geschlossen sind und das Abgas-Ventil (1.9) geöffnet ist, wobei über die EGR-Drosselklappe (1.3) betriebspunktabhängig ein Abgasmassenstrom innerhalb der Abgasrückführungsleitung (1.5) eingestellt wird; c) im Volllastbetrieb des Ottomotors (2) oder zumindest volllastnah die EGR-Drosselklappe (1.3) und das Bypass-Ventil (1.8) geschlossen sind und das Abgas-Ventil (1.9) geöffnet ist, wobei ein an der Turbine (3) vorbeizuführender Abgasmassenstrom über die Bypass-Leitung (1.1) und den ersten Teil (1.5') der Abgasrückführungsleitung (1.5) zu der Abgasleitung (2.3) geführt wird, wobei der vorbeizuführende Abgasmassenstrom über die Bypass-Drosselklappe (1.4) betriebspunktabhängig eingestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass über die HP-EGR-Leitung (9) und die LP-EGR-Leitung (1.5) Ladeluft in die Abgasleitung (2.3) geführt wird und der Partikelfilter (5.2) regeneriert wird.
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