DE102019108938A1 - Exhaust system with the possibility of thermal conditioning, method for aftertreatment of an exhaust stream, motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Abgasanlage (100) zur Abführung und Reinigung eines Abgasstromes von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors (1), insbesondere eines Verbrennungsmotors (1) eines Kraftfahrzeugs (200), aufweisend- einen Abgaskrümmer (2) zur Aufnahme der Verbrennungsabgase vom Verbrennungsmotor (1),- eine Turbine (3),- einen den Abgaskrümmer (2) mit der Turbine (3) verbindenden ersten Leitungsabschnitt (A),- einen ersten Katalysator (4),- einen die Turbine (3) mit dem ersten Katalysator (4) verbindenden zweiten Leitungsabschnitt (B),- einen zweiten Katalysator (5),einen den ersten Katalysator (4) mit dem zweiten Katalysator (5) verbindenden dritten Leitungsabschnitt (C),- eine den ersten Leitungsabschnitt (A) zur fluidtechnischen Überbrückung der Turbine (3) mit dem zweiten Leitungsabschnitt (B) verbindende erste Bypass-Leitung (10) und- eine den zweiten Leitungsabschnitt (B) zur fluidtechnischen Überbrückung des ersten Katalysators (4) mit dem dritten Leitungsabschnitt (C) verbindende zweite Bypass-Leitung (20) vorgeschlagen. Weiterhin werden ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug (200) vorgeschlagen.An exhaust system (100) for removing and cleaning an exhaust gas stream of combustion exhaust gases from an internal combustion engine (1), in particular an internal combustion engine (1) of a motor vehicle (200), has an exhaust manifold (2) for receiving the combustion exhaust gases from the internal combustion engine (1), - a turbine (3), - a first line section (A) connecting the exhaust manifold (2) to the turbine (3), - a first catalytic converter (4), - a first conduit section (3) connecting the turbine (3) to the first catalytic converter (4) second line section (B), - a second catalytic converter (5), a third line section (C) connecting the first catalytic converter (4) to the second catalytic converter (5), - a first line section (A) for fluid power bridging of the turbine (3 ) with the second line section (B) connecting first bypass line (10) and a second line section (B) for fluid technology bridging of the first catalytic converter (4) with the third line section (C) second bypass line (20) proposed. A method and a motor vehicle (200) are also proposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage zur Abführung und Reinigung eines Abgasstromes von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstromes sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasanlage.The present invention relates to an exhaust system for removing and cleaning an exhaust gas stream of combustion exhaust gases from an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, a method for aftertreatment of an exhaust gas stream, and a motor vehicle with an exhaust system.
Zur Senkung der Schadstoffemissionen bei Verbrennungsmotoren stellt bei Ottomotoren der Dreiwegekatalysator und bei Diesel-Motoren der Oxidationskatalysator in Verbindung mit einer SCR-Abgasnachbehandlung den Stand der Technik dar. Beim Otto-Motor findet bei der sogenannten 3-Wege-Reaktion gleichzeitig die Oxidation von HC und CO zu CO2 und H2O und die Reduktion von NOx zu N2 + 02 statt. Bei Diesel-Systemen findet aufgrund des erheblichen Luftüberschusses im Oxidationskatalysator nahezu nur eine 2-Wege-Reaktion, nämlich die Oxidation von HC und CO zu CO2 und H2O statt. Die NOx-Reduktion dagegen läuft im Wesentlichen im SCR-Kat unter Zugabe eines Reduktionsmittels, beispielsweise wässriger Harnstofflösung, statt.To reduce pollutant emissions in internal combustion engines, the three-way catalytic converter in gasoline engines and the oxidation catalytic converter in conjunction with SCR exhaust gas aftertreatment in diesel engines represent the state of the art. In gasoline engines, the so-called 3-way reaction simultaneously oxidizes HC and CO to CO2 and H2O and the reduction of NOx to N2 + 02 takes place. In diesel systems, due to the considerable excess of air in the oxidation catalytic converter, there is almost only a two-way reaction, namely the oxidation of HC and CO to CO2 and H2O. The NOx reduction, on the other hand, essentially takes place in the SCR catalytic converter with the addition of a reducing agent, for example aqueous urea solution.
Die Dreiwege- bzw. Oxidationskatalysatoren sind vom Grundsatz her identisch aufgebaut. Sie bestehen aus keramischen Trägermatrizen mit einer hochporösen keramischen Beschichtung. In dieser Beschichtung sind die chemischen Katalysatoren Platin, Palladium und Rhodium angeordnet. Damit die Reaktion stattfinden kann, ist eine minimale Betriebstemperatur der Katalysatoren notwendig. Man spricht hierbei von der sogenannten lightoff-Temperatur, welche ungefähr 300°C beträgt. Unterhalb dieser Temperatur läuft die Reaktion nicht oder unvollständig ab. Die Aufheizung der Katalysatoren erfolgt üblicherweise mittels des Verbrennungsabgases direkt. Das bedeutet, dass in den ersten Sekunden nach dem Motorstart vor Erreichen der lightoff-Temperatur die Verbrennungsabgase den Katalysator teilweise unkonvertiert verlassen. Mehr als 80% der Schadstoffe im Testzyklus entstehen unmittelbar nach dem Motorstart vor Erreichen lightoff-Temperatur.The three-way or oxidation catalytic converters are basically constructed identically. They consist of ceramic carrier matrices with a highly porous ceramic coating. The chemical catalysts platinum, palladium and rhodium are arranged in this coating. A minimum operating temperature of the catalysts is necessary for the reaction to take place. One speaks here of the so-called light-off temperature, which is around 300 ° C. Below this temperature the reaction does not take place or takes place incompletely. The catalysts are usually heated directly by means of the combustion exhaust gas. This means that in the first few seconds after starting the engine before the light-off temperature is reached, some of the combustion exhaust gases leave the catalytic converter without being converted. More than 80% of the pollutants in the test cycle arise immediately after the engine has started before reaching the light-off temperature.
Gleichzeitig muss eine zu starke thermische Belastung des Katalysators durch heiße Verbrennungsabgase vermieden werden. Zu starke thermische Belastungen führen zu einem erhöhten Verschleiß des Katalysators und im schlimmsten Fall zu dessen Zerstörung. Ferner drosselt der Katalysator den Abgasstrom, was zu Leistungseinbußen führt.At the same time, excessive thermal stress on the catalytic converter from hot combustion exhaust gases must be avoided. Excessive thermal loads lead to increased wear on the catalytic converter and, in the worst case, to its destruction. The catalytic converter also throttles the exhaust gas flow, which leads to a loss of performance.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasanlage zur Vorkonditionierung einer Abgasanlage zur Abführung und Reinigung von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, welches die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist und mit eine einfache und robuste Möglichkeit bietet, einen Katalysator der Abgasanlage in einem optimalen Temperaturbereich zu betreiben.It is therefore an object of the present invention to provide an exhaust system for preconditioning an exhaust system for the removal and cleaning of combustion exhaust gases from an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, which does not have the disadvantages of the prior art described above and has a simple and robust option offers to operate a catalytic converter of the exhaust system in an optimal temperature range.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Anteil ungereinigten Abgases in einen zweiten Katalysator einzubringen, um dadurch anhand eines erhöhten Restsauerstoffanteils sowie weiterer Rohabgaskomponenten eine katalytische Abgasreinigungswirkung (Konvertierungsrate) des zweiten Katalysators zu erhöhen.Another object of the invention is to introduce a portion of uncleaned exhaust gas into a second catalytic converter in order to increase a catalytic exhaust gas cleaning effect (conversion rate) of the second catalytic converter based on an increased residual oxygen proportion and further raw exhaust gas components.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasanlage zur Abführung und Reinigung von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Abgaskrümmer zur Aufnahme der Verbrennungsabgase vom Verbrennungsmotor, eine Turbine, einen den Abgaskrümmer mit der Turbine verbindenden ersten Leitungsabschnitt, einen ersten Katalysator, einen die Turbine mit dem ersten Katalysator verbindenden zweiten Leitungsabschnitt, einen zweiten Katalysator, einen den ersten Katalysator mit dem zweiten Katalysator verbindenden dritten Leitungsabschnitt, eine den ersten Leitungsabschnitt zur fluidtechnischen Überbrückung der Turbine mit dem zweiten Leitungsabschnitt verbindende erste Bypass-Leitung und eine den zweiten Leitungsabschnitt zur fluidtechnischen Überbrückung des ersten Katalysators mit dem dritten Leitungsabschnitt verbindende zweite Bypass-Leitung. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, je nach Temperatur des ersten Katalysators einen Abgasstrom an der Turbine vorbei zu führen und den Abgasstrom damit nicht abzukühlen und/oder den Abgasstrom am ersten Katalysator vorbeizuführen und den ersten Katalysator damit nicht weiter zu erhitzen. Verbinden bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung das Ermöglichen einer fluidtechnischen Durchleitung. Fluidtechnisch bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung die technische Behandlung von Fluiden, also Gasen und Flüssigkeiten, betreffend.This object is achieved by an exhaust system for removing and cleaning combustion exhaust gases from an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, having an exhaust manifold for receiving the combustion exhaust gases from the internal combustion engine, a turbine, a first line section connecting the exhaust manifold to the turbine, a first catalytic converter, a a second line section connecting the turbine to the first catalyst, a second catalyst, a third line section connecting the first catalyst to the second catalyst, a first bypass line connecting the first line section for fluidly bridging the turbine with the second line section and a second line section for fluid-technical bridging of the first catalyst with the third line section connecting second bypass line. This advantageously makes it possible, depending on the temperature of the first catalyst, to guide an exhaust gas flow past the turbine and thus not to cool the exhaust gas flow and / or to lead the exhaust gas flow past the first catalyst and thus not to heat the first catalyst any further. In the context of the present invention, connecting means enabling fluid-technical conduction. For the purposes of the present invention, fluid technology means the technical treatment of fluids, that is to say relating to gases and liquids.
Es ist denkbar, dass wenn die Temperatur des ersten Katalysators unterhalb seiner lightoff-Temperatur ist, zumindest ein Teil eines Abgasstromes des Verbrennungsabgases durch die erste Bypass-Leitung an der Turbine vorbei geleitet wird. Der heiße an der Turbine vorbeigeleitete Teil des Abgasstromes wird nicht von der Turbine abgekühlt und kann so den ersten Katalysator schneller auf dessen lightoff-Temperatur aufheizen. Ferner ist denkbar, dass wenn die Temperatur des ersten Katalysators in einem optimalen Bereich ist, der Abgasstrom nicht an der Turbine vorbeigeleitet wird. Weiterhin ist denkbar, dass wenn die Temperatur des ersten Katalysators zu hoch ist, zumindest ein Teil des Abgasstromes durch die zweite Bypass-Leitung am ersten Katalysator vorbei geleitet wird. Somit wird die thermische Belastung des ersten Katalysators reduziert. Dabei ist es dennoch vorteilhaft möglich, dass der Abgasstrom durch die Turbine geleitet wird und diese, trotz des Reduzierens der thermischen Belastung des ersten Katalysators, von dem Abgasstrom angetrieben wird.It is conceivable that when the temperature of the first catalytic converter is below its light-off temperature, at least part of an exhaust gas flow of the combustion exhaust gas is passed through the first bypass line past the turbine. The hot part of the exhaust gas flow that bypasses the turbine is not cooled by the turbine and can thus heat the first catalytic converter to its light-off temperature more quickly. It is also conceivable that when the temperature of the first catalytic converter is in an optimal range, the exhaust gas flow is not diverted past the turbine. It is also conceivable that if the temperature of the first catalytic converter is too high, at least part of the exhaust gas flow through the second bypass line on the first Catalyst is passed by. The thermal load on the first catalytic converter is thus reduced. It is nevertheless advantageously possible for the exhaust gas flow to be passed through the turbine and for the turbine to be driven by the exhaust gas flow despite the reduction in the thermal load on the first catalytic converter.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Bypass-Leitung ein erstes Bypass-Ventil zum Verschließen der ersten Bypass-Leitung aufweist, wobei das erste Bypass-Ventil vorzugsweise in dem Grad der Öffnung des ersten Bypass-Ventils einstellbar ist, wobei das erste Bypass-Ventil besonders bevorzugt eine erste Drosselklappe ist. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, das Zu- und Abschalten der ersten Bypass-Leitung. Ist das Bypass-Ventil im Grad der Öffnung einstellbar, so kann es auch vorteilhaft als externes Wastegate der Turbine dienen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the first bypass line has a first bypass valve for closing the first bypass line, the first bypass valve preferably being adjustable in the degree of opening of the first bypass valve, wherein the first bypass valve is particularly preferably a first throttle valve. This advantageously enables the first bypass line to be switched on and off. If the degree of opening of the bypass valve is adjustable, it can also advantageously serve as an external wastegate of the turbine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Bypass-Leitung ein zweites Bypass-Ventil zum Verschließen der zweiten Bypass-Leitung aufweist, wobei das zweite Bypass-Ventil vorzugsweise in dem Grad der Öffnung des zweiten Bypass-Ventils einstellbar ist, wobei das zweite Bypass-Ventil besonders bevorzugt eine zweite Drosselklappe ist. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, das vom ersten Bypass-Ventil unabhängige Zu- und Abschalten der zweiten Bypass-Leitung. Ist das zweite Bypass-Ventil im Grad der Öffnung einstellbar, so kann es auch vorteilhaft als externes Wastegate ersten Katalysators dienen.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the second bypass line has a second bypass valve for closing the second bypass line, the second bypass valve preferably being adjustable in the degree of opening of the second bypass valve, wherein the second bypass valve is particularly preferably a second throttle valve. This advantageously enables the second bypass line to be switched on and off independently of the first bypass valve. If the degree of opening of the second bypass valve is adjustable, it can also advantageously serve as an external wastegate of the first catalytic converter.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Turbine ein Abgasturbolader ist. Damit ist es vorteilhaft möglich, dass das erste Bypass-Ventil als externes Wastegate des Abgasturboladers genutzt wird, wobei bei geöffnetem ersten Bypass-Ventil Verbrennungsabgase aus dem Verbrennungsmotor durch die erste Bypass-Leitung an dem Abgasturbolader vorbeigeleitet werden und wobei über einen Grad der Öffnung des ersten Bypass-Ventils ein durch den Abgasturbolader erzeugter Ladedruck geregelt wird. Dies ermöglicht einen effektiven Betrieb der Abgasanlage beim Fahren mit dem Verbrennungsmotor. Denkbar ist, dass vor dem Abgasturbolader ein Turbolader-Ventil zwischen erster Bypass-Leitung und Turbine angeordnet ist, so dass bei geschlossenem Turbolader-Ventil die Verbrennungsabgase ausschließlich durch die erste Bypass-Leitung strömen und nicht durch den Abgasturbolader.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the turbine is an exhaust gas turbocharger. This advantageously makes it possible for the first bypass valve to be used as an external wastegate of the exhaust gas turbocharger, with combustion exhaust gases from the internal combustion engine being conducted past the exhaust gas turbocharger through the first bypass line when the first bypass valve is open and with a degree of opening of the first bypass valve a boost pressure generated by the exhaust gas turbocharger is regulated. This enables the exhaust system to operate effectively when driving with the internal combustion engine. It is conceivable that a turbocharger valve is arranged upstream of the exhaust gas turbocharger between the first bypass line and the turbine, so that when the turbocharger valve is closed, the combustion exhaust gases flow exclusively through the first bypass line and not through the exhaust gas turbocharger.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Bypass-Leitung eine Abgaskühlung aufweist. Dies ermöglicht es, den Abgasstrom so herunterzukühlen, dass der zweite Katalysator nicht zu stark aufgeheizt wird und dadurch Schaden nimmt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the second bypass line has an exhaust gas cooling system. This makes it possible to cool down the exhaust gas flow in such a way that the second catalytic converter is not overheated and thereby damaged.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgaskühlung eine Luftkühlung aufweist. Eine Luftkühlung ist leicht, robust, mit wenig Aufwand zu installieren und dabei kostengünstig.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the exhaust gas cooling has air cooling. Air cooling is light, robust, can be installed with little effort and is inexpensive.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgaskühlung eine Wasserkühlung aufweist. Eine Wasserkühlung kann effizienter arbeiten als eine Luftkühlung. Denkbar ist auch, dass die Abgaskühlung sowohl eine Luftkühlung als auch eine Wasserkühlung aufweist.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the exhaust gas cooling has water cooling. Water cooling can work more efficiently than air cooling. It is also conceivable that the exhaust gas cooling has both air cooling and water cooling.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage einen Temperatursensor aufweist, wobei der Temperatursensor vorzugsweise am ersten Katalysator angeordnet ist, wobei der Temperatursensor vorzugsweise zum Erfassen der Temperatur des ersten Katalysators ausgebildet ist. Mit dem Temperatursensor ist eine Steuerung des ersten Bypass-Ventils und/oder des zweiten Bypass-Ventils anhand von Temperaturdaten, welche die Betriebstemperatur des ersten Katalysators betreffen, möglich.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the exhaust system has a temperature sensor, the temperature sensor preferably being arranged on the first catalytic converter, the temperature sensor preferably being designed to detect the temperature of the first catalytic converter. The temperature sensor can be used to control the first bypass valve and / or the second bypass valve using temperature data relating to the operating temperature of the first catalytic converter.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstromes mit einer Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgasstrom vom Verbrennungsmotor über den Abgaskrümmer in den ersten Leitungsabschnitt geleitet wird, wobei zumindest Teile des Abgasstromes von dem ersten Leitungsabschnitt durch die Turbine in den zweiten Leitungsabschnitt, von dem zweiten Leitungsabschnitt durch den ersten Katalysator in den dritten Leitungsabschnitt und von dem dritten Leitungsabschnitt in den zweiten Katalysator geleitet werden, wenn eine Temperatur des ersten Katalysators oberhalb einer Mindesttemperatur und unterhalb einer Maximaltemperatur ist, wobei zumindest Teile des Abgasstromes von dem ersten Leitungsabschnitt durch die erste Bypass-Leitung an der Turbine vorbei in den zweiten Leitungsabschnitt, von dem zweiten Leitungsabschnitt durch den ersten Katalysator in den dritten Leitungsabschnitt und von dem dritten Leitungsabschnitt in den zweiten Katalysator geleitet werden wenn die Temperatur des ersten Katalysators unterhalb der Mindesttemperatur ist und wobei zumindest Teile des Abgasstromes von dem ersten Leitungsabschnitt durch die Turbine in den zweiten Leitungsabschnitt, von dem zweiten Leitungsabschnitt durch die zweite Bypass-Leitung an dem ersten Katalysator vorbei in den dritten Leitungsabschnitt und von dem dritten Leitungsabschnitt in den zweiten Katalysator geleitet werden wenn die Temperatur des ersten Katalysators oberhalb der Maximaltemperatur ist. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise, je nach Temperatur des ersten Katalysators einen Abgasstrom an der Turbine vorbei zu führen und den Abgasstrom damit nicht abzukühlen und/oder den Abgasstrom am ersten Katalysator vorbeizuführen und den ersten Katalysator damit nicht weiter zu erhitzen.Another object of the invention for solving the problem formulated at the beginning is a method for the aftertreatment of an exhaust gas stream with an exhaust system according to one of the preceding claims, wherein the exhaust gas stream is passed from the internal combustion engine via the exhaust manifold into the first line section, at least parts of the exhaust gas stream from the first Line section through the turbine into the second line section, from the second line section through the first catalyst into the third line section and from the third line section into the second catalyst when a temperature of the first catalyst is above a minimum temperature and below a maximum temperature, at least parts of the exhaust gas flow from the first line section through the first bypass line past the turbine into the second line section, from the second line section through the first catalyst into the third line section and from the third line section into the second catalyst when the temperature of the first catalyst is below the minimum temperature and at least parts of the exhaust gas flow from the first line section through the turbine in the second line section, from the second line section through the second bypass line past the first catalyst into the third line section and from the third line section into the second catalyst when the temperature is reached temperature of the first catalyst is above the maximum temperature. This advantageously makes it possible, depending on the temperature of the first catalyst, to guide an exhaust gas flow past the turbine and thus not to cool the exhaust gas flow and / or to lead the exhaust gas flow past the first catalyst and thus not to heat the first catalyst any further.
Denkbar ist, das Fahrzeug in einem reinen Saugmotor-Betrieb zu fahren, bei dem das erste Bypass-Ventil vollständig geöffnet ist und das Verbrennungsabgas an der Turbine vorbeigeführt wird. Damit wird der Weg der Verbrennungsabgase entdrosselt. Denkbar ist, dass vor der Turbine ein Turbolader-Ventil angeordnet ist, so dass bei geschlossenem Turbolader-Ventil die Verbrennungsabgase ausschließlich durch die erste Bypass-Leitung strömen und nicht durch die Turbine. Denkbar ist ferner, dass zum Fahren im reinen Saugmotor-Betrieb zusätzlich oder alternativ zum ersten vollständigen Öffnen des ersten Bypass-Ventils das zweite Bypass-Ventil vollständig geöffnet ist und das Verbrennungsabgas an dem ersten Katalysator vorbeigeführt wird. Damit wird der Weg der Verbrennungsabgase weiter entdrosselt. Denkbar ist, dass vor dem ersten Katalysator ein Kat-Ventil angeordnet ist, so dass bei geschlossenem Kat-Ventil die Verbrennungsabgase ausschließlich durch die zweite Bypass-Leitung strömen und nicht durch den ersten Katalysator.It is conceivable to drive the vehicle in a purely naturally aspirated engine mode in which the first bypass valve is fully open and the combustion exhaust gas is led past the turbine. This dethrottles the path of the combustion exhaust gases. It is conceivable that a turbocharger valve is arranged in front of the turbine, so that when the turbocharger valve is closed, the combustion exhaust gases flow exclusively through the first bypass line and not through the turbine. It is also conceivable that for driving in pure naturally aspirated engine operation, in addition or as an alternative to the first complete opening of the first bypass valve, the second bypass valve is fully open and the combustion exhaust gas is led past the first catalytic converter. This further dethrottles the path of the combustion exhaust gases. It is conceivable that a catalytic converter valve is arranged upstream of the first catalytic converter, so that when the catalytic converter valve is closed, the combustion exhaust gases flow exclusively through the second bypass line and not through the first catalytic converter.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein durch die zweite Bypass-Leitung geleiteter Teil des Abgasstromes von der Abgaskühlung gekühlt wird. Dies ermöglicht es, den Abgasstrom so herunterzukühlen, dass der zweite Katalysator nicht zu stark aufgeheizt wird und dadurch Schaden nimmt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that a part of the exhaust gas flow which is passed through the second bypass line is cooled by the exhaust gas cooling. This makes it possible to cool down the exhaust gas flow in such a way that the second catalytic converter is not overheated and thereby damaged.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Volllast des Verbrennungsmotors zumindest Teile des Abgasstromes von dem zweiten Leitungsabschnitt durch die zweite Bypass-Leitung an dem ersten Katalysator vorbei in den dritten Leitungsabschnitt und von dem dritten Leitungsabschnitt in den zweiten Katalysator geleitet werden. Damit wird der Weg der Verbrennungsabgase weiterhin entdrosselt eine thermische Entlastung des ersten Katalysators erreicht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dazu das Kat-Ventil geschlossen wird.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that at full load of the internal combustion engine at least parts of the exhaust gas flow from the second line section through the second bypass line past the first catalytic converter into the third line section and from the third line section into the second catalytic converter. In this way, the path of the combustion exhaust gases continues to be de-throttled and thermal relief of the first catalytic converter is achieved. It is preferably provided that the catalyst valve is closed for this purpose.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperatur mit dem Temperatursensor gemessen wird. Damit ist auf vorteilhafte Weise eine Steuerung des ersten Bypass-Ventils und/oder des zweiten Bypass-Ventils anhand von Temperaturdaten, welche die Betriebstemperatur des ersten Katalysators betreffen, möglich. Alternativ kann die Temperatur des ersten Katalysators über ein Rechenmodell in einem Steuergerät berechnet werden.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the temperature is measured with the temperature sensor. This advantageously enables the first bypass valve and / or the second bypass valve to be controlled on the basis of temperature data relating to the operating temperature of the first catalytic converter. Alternatively, the temperature of the first catalytic converter can be calculated in a control unit using a computer model.
Ebenfalls ist es möglich, dass der zweite Katalysator durch einen Temperatursensor oder ein Temperatur-Rechenmodell überwacht wird und die Stellungen der Bypass-Leitungen sowie die Verbrennungssteuerung in Abhängigkeit beider Temperaturen eingestellt werden.It is also possible for the second catalytic converter to be monitored by a temperature sensor or a temperature calculation model and for the positions of the bypass lines and the combustion control to be set as a function of both temperatures.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Abgasanlage.Another object of the invention for solving the object formulated at the beginning is a motor vehicle, having an internal combustion engine and an exhaust system according to the invention.
Alle zuvor offenbarten Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Abgasanlage, das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.All details, features and advantages disclosed above relate to the exhaust system according to the invention, the method according to the invention and the motor vehicle according to the invention.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
-
1(a) und1(b) illustrieren jeweils schematisch die Abgasanlage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 illustriert schematisch das Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 (a) and1 (b) each schematically illustrate the exhaust system according to an exemplary embodiment of the present invention. -
2 schematically illustrates the motor vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.
In
Der Temperatursensor
Die erste Bypass-Leitung
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 22
- AbgaskrümmerExhaust manifold
- 33
- Turbineturbine
- 44th
- erster Katalysatorfirst catalyst
- 55
- zweiter Katalysatorsecond catalyst
- 66th
- TemperatursensorTemperature sensor
- 1010
- erste Bypass-Leitungfirst bypass line
- 1111
- erstes Bypass-Ventilfirst bypass valve
- 2020th
- zweite Bypass-Leitungsecond bypass line
- 2121st
- zweites Bypass-Ventilsecond bypass valve
- 22, 22'22, 22 '
- AbgaskühlungExhaust gas cooling
- 100100
- AbgasanlageExhaust system
- 200200
- Kraftfahrzeug Motor vehicle
- AA.
- erster Leitungsabschnittfirst line section
- BB.
- zweiter Leitungsabschnittsecond line section
- CC.
- dritter Leitungsabschnittthird line section
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019108938.7A DE102019108938A1 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Exhaust system with the possibility of thermal conditioning, method for aftertreatment of an exhaust stream, motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102019108938.7A DE102019108938A1 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Exhaust system with the possibility of thermal conditioning, method for aftertreatment of an exhaust stream, motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019108938A1 true DE102019108938A1 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=72518222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019108938.7A Pending DE102019108938A1 (en) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Exhaust system with the possibility of thermal conditioning, method for aftertreatment of an exhaust stream, motor vehicle |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019108938A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080028751A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-07 | Bradlee Stroia | Reductant injection rate shaping method for regeneration of aftertreatment systems |
WO2011102781A1 (en) * | 2010-02-19 | 2011-08-25 | Scania Cv Ab | Arrangement and method for reducing nitrogen oxides in exhaust gases from a combustion engine |
DE102013202299A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine e.g. petrol engine for use in motor vehicle, has dosing device provided for introducing liquid urea into bypass line as reducing agent for selective catalyst arranged in exhaust gas removal system |
-
2019
- 2019-04-05 DE DE102019108938.7A patent/DE102019108938A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080028751A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-07 | Bradlee Stroia | Reductant injection rate shaping method for regeneration of aftertreatment systems |
WO2011102781A1 (en) * | 2010-02-19 | 2011-08-25 | Scania Cv Ab | Arrangement and method for reducing nitrogen oxides in exhaust gases from a combustion engine |
DE102013202299A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine e.g. petrol engine for use in motor vehicle, has dosing device provided for introducing liquid urea into bypass line as reducing agent for selective catalyst arranged in exhaust gas removal system |
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