DE102019124137A1 - Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor 2 mit einer an einen Auslasskrümmer 2.1 des Motors 2 anschließbaren Abgasleitung 2.3, mit einer in der Abgasleitung 2.3 angeordneten Turbine 3 und mit einem stromab der Turbine 3 angeordneten Haupt-Abgaskatalysator 5, wobei die Abgasleitung 2.3 eine Bypass-Leitung 1.1 und einen Bypass-Anschluss 1.3 für die Bypass-Leitung 1.1 aufweist, wobei der Bypass-Anschluss 1.3 stromauf der Turbine 3 an der Abgasleitung 2.3 vorgesehen ist, wobei die Bypass-Leitung 1.1 stromab der Turbine 3 an einer Mündung 1.8 stromauf des Haupt-Abgaskatalysators 5 in die Abgasleitung 2.3 mündet, wobei ein Bypass-Ventil 1.4 vorgesehen ist, wobei in der Abgasleitung 2.3 stromab der Turbine 3 ein Haupt-Partikelfilter 6 vorgesehen ist und in der Bypass-Leitung 1.1 ein Abgaskatalysator 1.2 vorgesehen ist, wobeia1) das Bypass-Ventil 1.4 als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und den Bypass-Anschluss 1.3 stromauf der Turbine 3 bildet odera2) das Bypass-Ventil 1.4 als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und an der Mündung 1.8 vorgesehen ist oderb1) das Bypass-Ventil 1.4 in der Bypass-Leitung 1.1 platziert ist,wobei in der Abgasleitung 2.3 stromauf der Mündung 1.8 eine Abgasklappe 1.9 vorgesehen ist,wobei die Turbine 3 feste Leitschaufeln aufweist oder die Turbine 3 als VTG- Turbine oder als VNT-Turbine ausgebildet ist oderb2) die Abgasleitung 2.3 stromab des Bypass-Anschlusses 1.3 und stromauf der Mündung 1.8 abgasklappenfrei ausgebildet ist, wobei die VTG-Turbine 3 oder die VNT-Turbine eine Ventil-Funktion zur Regulierung des Abgasmassestroms durch die Turbine aufweisen und dass der Verbrennungsmotor 2 als Ottomotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Abgaskatalysators 5, 1.2 eine 3-Wege-Beschichtung aufweist oder

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasleitsystem für einen Verbrennungsmotor mit einer an einen Auslasskrümmer des Motors anschließbaren Abgasleitung, mit einer in der Abgasleitung angeordneten Turbine und mit mindestens einem stromab der Turbine angeordneten Haupt-Abgaskatalysator, wobei die Abgasleitung eine Bypass-Leitung und einen Bypass-Anschluss für die Bypass-Leitung aufweist, wobei der Bypass-Anschluss stromauf der Turbine an der Abgasleitung vorgesehen ist, wobei die Bypass-Leitung stromab der Turbine an einer Mündung stromauf des Haupt-Abgaskatalysators in die Abgasleitung mündet, wobei ein Bypass-Ventil in der Bypass-Leitung vorgesehen ist. Die Mündung stellt den Zusammenführungspunkt von Bypass-Leitung und Abgasleitung dar.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Abgasleitsystem für einen Verbrennungsmotor mit einer an einen Auslasskrümmer des Motors anschließbaren Abgasleitung, mit einer in der Abgasleitung angeordneten Turbine und mit einem stromab der Turbine angeordneten Haupt-Abgaskatalysator, wobei die Abgasleitung eine Bypass-Leitung und ein Bypass-Ventil aufweist, wobei das Bypass-Ventil an der Abgasleitung stromauf der Turbine platziert ist, wobei die Bypass-Leitung stromab der Turbine an einer Mündung in die Abgasleitung mündet.
  • Es ist bereits ein Abgasleitsystem aus der WO 2016/189028 A1 bekannt mit einer kombinierten Abgasrückführungs- und Bypass-Leitung.
  • Aus der DE 20 2017 105 126 U1 ist ebenfalls ein Abgasleitsystem bekannt mit einer kombinierten Abgasrückführungs- und Bypass-Leitung unter Anwendung von 3-Wege-Ventilen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasnachbehandlungssystem derart auszubilden und anzuordnen, dass das Aufwärmverhalten des Abgasleitsystems verbessert wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass in der Abgasleitung stromab der Turbine ein Haupt-Partikelfilter vorgesehen ist und in der Bypass-Leitung ein Abgaskatalysator vorgesehen ist, wobei
    das Bypass-Ventil als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und den Bypass-Anschluss stromauf der Turbine bildet oder
    das Bypass-Ventil als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und an der Mündung vorgesehen ist.
    In beiden Fällen erfüllt das Bypass-Ventil zusätzlich auch die Funktion einer Abgasklappe in der Abgasleitung.
  • Alternativ hierzu ist das Bypass-Ventil in der Bypass-Leitung platziert, wobei in der Abgasleitung stromauf der Mündung eine Abgasklappe vorgesehen ist, wobei die Turbine feste Leitschaufeln aufweist oder die Turbine als VTG-Turbine oder als VNT-Turbine ausgebildet ist.
    In einer weiteren Alternative weist die Abgasleitung stromab des Bypass-Anschlusses und stromauf der Mündung keine Abgasklappe auf, wobei der VTG-Turbine oder der VNT-Turbine die Ventil-Funktion zur Regulierung des Abgasmassestroms durch die Turbine zugeordnet ist.
  • Ein weiteres Lösungsmerkmal wird gebildet dadurch, dass der Verbrennungsmotor als Ottomotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Abgaskatalysator, mithin der Haupt-Abgaskatalysator und der Abgaskatalysator in der Bypass-Leitung eine 3-Wege-Beschichtung aufweist oder dass der Verbrennungsmotor als Dieselmotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Haupt-Abgaskatalysators, mithin der Haupt-Abgaskatalysator und der Abgaskatalysator der Bypass-Leitung eine DOC-Beschichtung aufweist.
  • Die Abgasklappe sitzt stromab des Bypass-Anschlusses und kann stromauf oder stromab der Turbine platziert sein.
  • Durch Anwendung des 3-Wege-Bypass-Ventils bzw. des Bypass-Ventils in Kombination mit der Abgasklappe kann bei Kaltstart die Abgasleitung mit der Turbine abgeschottet werden bzw. ein Abgasstrom hierdurch verhindert werden. Damit kann der Abgaskatalysator in der Bypass-Leitung sehr schnell aufgewärmt werden. Die Zeit bis zum Erreichen der sogenannten Light off Temperatur des Abgaskatalysators verkürzt sich. Mit bzw. nach dem Aufwärmen des Abgaskatalysators in der Bypass-Leitung erfolgt ein Anwärmen des Haupt-Abgaskatalysators, sodass im späteren Verlauf nach ausreichender Anwärmung, die Abgasleitung mit der Turbine zugeschaltet werden können. Die noch kalte Turbine wird dann zwar das Abgas anfänglich etwas abkühlen, aber aufgrund der Vorwärmung des Haupt-Abgaskatalysators kann eine ausreichende Abgasreinigung erfolgen.
  • Bei der Turbine handelt es sich in einer alternativen Ausführungsform um eine sogenannte „VTG-“ oder eine „VNT-“ Turbine. Diese Art der Turbine verfügt über verstellbare Leitschaufeln, über die der Anstellwinkel der Leitschaufeln verändert werden kann. Hierdurch lässt sich der effektive Abgasquerschnitt der Turbine regulieren, mithin vergrößern oder verkleinern. Der effektive Abgasquerschnitt kann je nach angewendeter Turbine um bis zu 70 % bis 99 % verkleinert werden. Bei Kaltstart kann die Abgasleitung mit der Turbine bis auf 30 % - 1 % des Abgasstroms abgeschottet werden bzw. ein Abgasstrom hierdurch maßgeblich verhindert werden. Damit kann der Abgaskatalysator in der Bypass-Leitung sowie der nachgeschaltete Haupt-Abgaskatalysators entsprechend schnell aufgewärmt werden.
  • Das Größenverhältnis zwischen dem Abgaskatalysator in der Bypass-Leitung und dem Haupt-Abgaskatalysators kann zwischen 1/10 und 1/2 variieren.
  • Wenn der Haupt-Partikelfilter stromauf des Haupt-Abgaskatalysators platziert ist, wird der Haupt-Abgaskatalysator von Abgaspartikeln frei gehalten und eine Verschmutzung wird verhindert. Der Abgaskatalysator in der Bypass-Leitung kann sehr klein ausgebildet sein und somit nach Kaltstart sehr schnell aufgewärmt werden.
  • Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Abgasklappe bzw. ein Abgasklappenkörper maximal in zwei definierte und durch einen Endanschlag bestimmte Positionen bringbar ist. Stromauf der Turbine bzw. stromauf des Katalysators in der Bypass-Leitung sind die Abgastemperaturen sehr hoch. Die dort eingesetzten Ventile müssen robust ausgestaltet sein, was mit einem einfachen Aufbau und einem einfachen Antrieb einhergeht.
  • Zudem kann es hierzu auch vorteilhaft sein, wenn in der Bypass-Leitung zusätzlich ein Partikelfilter vorgesehen ist oder dass je nach Anwendungsfall die Bypass-Leitung partikelfilterfrei ausgebildet ist. Damit einher geht ein relativ geringer konstruktions- und bauseitiger Aufwand.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass in der Abgasleitung stromab der Turbine ein Haupt-Partikelfilter vorgesehen ist und dass in der Bypass-Leitung ein Partikelfilter und ein Abgaskatalysator vorgesehen sind, wobei die Mündung der Bypass-Leitung stromab des Haupt-Abgaskatalysators und stromab des Haupt-Partikelfilters vorgesehen ist. Sowohl über die Bypass-Leitung als auch über die Abgasleitung kann somit eine vollständige Reinigung des Abgases bewerkstelligt werden. Die Reinigungskomponenten in der Bypass-Leitung sind kleiner und somit schneller aufwärmbar.
  • Ein zusätzliches Lösungsmerkmal wird gebildet dadurch, dass der Verbrennungsmotor als Ottomotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Abgaskatalysator, mithin der Haupt-Abgaskatalysator und der Abgaskatalysator der Bypass-Leitung eine 3-Wege-Beschichtung aufweist oder dass der Verbrennungsmotor als Dieselmotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Haupt-Abgaskatalysators, mithin der Haupt-Abgaskatalysator und der Abgaskatalysator der Bypass-Leitung eine DOC-Beschichtung aufweist.
  • Das Größenverhältnis zwischen den Reinigungskomponenten in der Bypass-Leitung und den Reinigungskomponenten in der Hauptabgasleitung kann zwischen 1/10 und 1/2 variieren.
  • In beiden Lösungen können die Katalysator-Beschichtung des Abgaskatalysators in der Bypass-Leitung und die Katalysator-Beschichtung des Haupt-Abgaskatalysators unterschiedlich ausgebildet sein. Die katalytische Beschichtung des Abgaskatalysators in der Bypass-Leitung weist vorzugsweise eine niedrigere Anspringtemperatur auf.
  • Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Bypass-Leitung eine Kopplungsleitung aufweist, die stromauf des Partikelfilters und stromauf des Abgaskatalysators in der Bypass-Leitung abzweigt und in der Abgasleitung stromauf des Haupt- Partikelfilters und stromauf des Haupt-Abgaskatalysators mündet. Über die Kopplungsleitung können die ansonsten abgeschotteten Reinigungsbausteine, der Haupt-Partikelfilter und der Haupt-Abgaskatalysator in der Abgasleitung mit Abgas beschickt bzw. vorgewärmt werden.
  • Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn ein Abgasregelventil in der Abgasleitung stromab des Haupt-Partikelfilters, stromab des Haupt-Abgaskatalysators und stromauf der Mündung vorgesehen ist, das in mehr als zwei definierte Positionen bringbar ist und über das der Abgasvolumenstrom innerhalb der Abgasleitung in mehr als zwei Stufen regulierbar ist. Der über den Haupt-Partikelfilter und den Haupt-Abgaskatalysator geführte Abgasstrom kann somit bei abgeschotteter Turbine durch das Bypass-Ventil stufenlos reguliert bzw. erhöht werden.
  • Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die Abgasleitung abgasrückführungsleitungs-frei ausgebildet ist oder wenn die Abgasleitung eine Abgasrückführungsleitung und stromauf der Turbine einen AGR-Anschluss für die Abgasrückführungsleitung aufweist, wobei der AGR-Anschluss stromauf oder stromab des Bypass-Anschlusses platziert ist. Mithin weist die Bypass-Leitung keine Abzweigstelle für zurückzuführendes Abgas auf. Bypass- und AGR-System sind abgasseitig getrennt. Damit einher geht eine flexiblere Steuerung des Abgasstroms.
  • Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn die weitere Bypass-Leitung mit Ausnahme des Bypass-Ventils bypassventil-frei ausgebildet ist. Mithin sind ein geringer Konstruktions- und Montageaufwand gewährleistet.
  • Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Bypass-Ventil bzw. der jeweilige Ventilkörper maximal in zwei definierte und durch einen Endanschlag bestimmte Positionen bringbar ist. Stromauf der Turbine bzw. stromauf des Katalysators sind die Abgastemperaturen sehr hoch. Die dort eingesetzten Ventile müssen robust ausgestaltet sein, was mit einem einfachen Aufbau und einem einfachen Antrieb einhergeht.
  • Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Abgaskatalysator und der Partikelfilter in der Bypass-Leitung als Partikelfilter mit einer katalytisch wirkenden 3-Wege- oder DOC-Beschichtung ausgebildet sind. Damit einher geht die Notwendigkeit eines einzelnen Substrats zum Filtern und zur chemischen Reinigung, mithin zur Umwandlung von CO, HC und NOx durch die 3-Wege-Beschichtung bzw. zum Oxidieren von Kohlenwasserstoffen bzw. Diesel durch die DOC-Beschichtung.
  • Vorteilhaft kann hierzu sein ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasleitsystems wie vorgehend beschrieben, wobei beim Kaltstart die Abgasleitung mittels der Abgasklappe abgeschottet wird und der gesamte Abgasstrom bei geöffnetem Bypass-Ventil über die Bypass-Leitung zur Mündung und zur weiteren Abgasanlage geführt wird. Damit geht nach dem Kaltstart eine schnelle Aufwärmung des Abgaskatalysators in der Bypass-Leitung einher.
  • Zudem kann vorteilhaft sein ein Verfahren zum Betrieb eines Abgasleitsystems wie vorgehend beschrieben, wobei über das Bypass-Ventil ein Abgasvolumenstrom A in die Bypass-Leitung geführt wird, wobei zumindest ein Teil des Abgasvolumenstroms A durch entsprechendes Öffnen des Abgasregelventils über die Kopplungsleitung in die Abgasleitung geführt wird. Während der Abgasführung über die Bypass-Leitung kann die Abgasleitung nach und nach zugeschaltet werden, sodass eine kontinuierliche Anwärmung des Haupt-Abgaskatalysators möglich ist.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
  • Nach 1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem 1 für einen Ottomotor 2 mit einer Abgasleitung 2.3 sowie einer Frischluftleitung 2.4 dargestellt. Während die Frischluftleitung 2.4 über einen Einlasskrümmer 2.2 an den Ottomotor 2 angeschlossen ist, ist die Abgasleitung 2.3 über einen Auslasskrümmer 2.1 an den Ottomotor 2 angeschlossen. Die Abgasleitung 2.3 weist zudem eine Turbine 3 auf sowie einen Hauptabgaspartikelfilter 6 und einen Hauptabgaskatalysator 5.
  • Zudem weist die Abgasleitung 2.3 eine Bypass-Leitung 1.1 auf, die an einem Bypass-Anschluss 1.3 stromauf der Turbine 3 abzweigt und an einer Mündung 1.8 stromab der Turbine 3 und stromauf des Partikelfilters 6 mündet.
  • Zwecks Steuerung des Abgasstroms innerhalb der Abgasleitung 2.3 einerseits und der Bypass-Leitung 1.1 andererseits weist die Bypass-Leitung 1.1 ein Bypass-Ventil 1.4 und die Abgasleitung 2.3 eine Abgasklappe 1.9 auf.
  • Alternativ zum Bypass-Ventil 1.4 und zur Abgasklappe 1.9 (gestrichelt dargestellt) ist das Bypass-Ventil als 3-Wege Ventil 1.4 ausgebildet und an der Mündung 1.8 vorgesehen.
  • Innerhalb der Bypass-Leitung 1.1 ist ein 3-Wege-Abgaskatalysator 1.2 vorgesehen.
  • In dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist in der Bypass-Leitung 1.1 ergänzend zu dem 3-Wege-Abgaskatalysator 1.2 ein Partikelfilter 1.7 vorgesehen.
  • Zudem weist das Abgasnachbehandlungssystem 1 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine Abgasrückführungsleitung 1.5 auf, die an einem AGR-Anschluss 1.6 an der Abgasleitung 2.3 abzweigt. Der AGR-Anschluss 1.6 ist stromauf des Bypass-Anschlusses 1.3 platziert. Alternativ kann der Bypass-Anschluss 1.3 auch stromauf des AGR-Anschlusses 1.6 platziert sein. In jedem Fall sind beide Anschlüsse separat und stromauf der Turbine 3 platziert.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist alternativ zu dem Bypass-Ventil 1.4 und der Abgasklappe 1.9 ein gemeinsames 3-Wege-Ventil 1.4 vorgesehen, welches den Bypass-Anschluss 1.3 stromauf der Turbine 3 bildet. Über dieses 3-Wege-Ventil 1.4 kann der Abgasmassestrom zwischen der Abgasleitung 2.3 einerseits und der Bypass-Leitung 1.1 andererseits geschaltet werden. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Partikelfilter 1.7 mit einer 3-Wege-Beschichtung zur Behandlung von Stickoxiden ausgestattet.
  • Alternativ in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das 3-Wege-Ventil 1.4 an der Mündung 1.8 der Bypass-Leitung 1.1, mithin stromab der Turbine 3 platziert.
  • Gemäß Ausführungsbeispiel 4 mündet die Bypass-Leitung 1.1 stromab der Hauptreinigungskomponenten, mithin stromab des Hauptpartikelfilters 6 und stromab des Haupt-3-Wege-Abgaskatalysators 5 an der Mündung 1.8. Ebenso wie die Abgasleitung 2.3 weist die Bypass-Leitung 1.1 einen 3-Wege-Abgaskatalysator 1.2 und einen Partikelfilter 1.7 auf. Der Bypass-Anschluss erfolgt über ein 3-Wege-Ventil 1.4, durch das zwischen der Bypass-Leitung 1.1 und der Abgasleitung 2.3 geschaltet wird. Bei geschlossener Bypass-Leitung 1.1 strömt das vollständige Abgas durch die Turbine 3 und die nachgeschalteten Reinigungskomponenten 5, 6. Bei geschlossener Abgasleitung 2.3 strömt das gesamte Abgas über die Bypass-Leitung 1.1 durch die beiden Reinigungskomponenten 1.2, 1.7. Letzteres gewährleistet im Kaltstart eine sehr schnelle Erwärmung des 3-Wege-Abgaskatalysators 1.2.
  • Nach Ausführungsbeispiel 5 ist ergänzend eine Abgasrückführungsleitung 1.5 vorgesehen, die an einem AGR-Anschluss 1.6 von der Abgasleitung 2.3 abzweigt.
  • Nach Ausführungsbeispiel 6 ist eine Kopplungsleitung 7 vorgesehen, die an der Bypass-Leitung 1.1 stromauf des 3-Wege-Abgaskatalysators abzweigt und in der Abgasleitung 2.3 stromauf des Partikelfilters 6 mündet. Zudem ist ein Abgasregelventil 8 vorgesehen, das in der Abgasleitung 2.3 stromab des Haupt-3- Wege-Abgaskatalysators 5 und stromauf der Mündung 1.8 platziert ist.
  • Nach Ausführungsbeispiel 7 ist zudem die Abgasrückführungsleitung 1.5 vorgesehen, die am AGR-Anschluss 1.6 an der Abgasleitung 2.3 abzweigt und in der Frischluftleitung 2.4 mündet.
  • Gemäß Ausführungsbeispiel 6, 7 stehen folgende Schaltvarianten zur Verfügung. Wenn die Bypass-Leitung 1.1 über das Bypass-Ventil 1.4 geschlossen ist, kann der Abgasvolumenstrom bei geschlossenem Abgasregelventil 8 ausgehend von der Turbine 3 über die Kopplungsleitung 7 und die Reinigungskomponenten 1.2, 1.7 in der Bypass-Leitung 1.1 geführt werden. Bei geöffnetem Abgasregelventil 8 wird der Abgasstrom auf die Reinigungskomponenten 1.2, 1.7 in der Bypass-Leitung 1.1 einerseits sowie die Reinigungskomponenten 6, 5 in der Abgasleitung den Strömungswiderständen entsprechend aufgeteilt. Da es sich bei dem Abgasregelventil 8 um ein Ventil mit mehr als zwei geregelten und definierten Ventilkörperpositionen handelt, kann in dem zuletzt genannten Fall der Abgasstrom innerhalb der Abgasleitung 2.3 zwischen dem sich einstellenden Maximalwert und null stufenlos eingestellt werden.
  • Wird alternativ über das Bypass-Ventil 1.4 die Turbine 3 und die damit in Verbindung stehende Abgasleitung 2.3 abgeschottet, strömt der gesamte Abgasstrom über die Bypass-Leitung 1.1. Bei geschlossenem Abgasregelventil 8 strömt der gesamte Abgasstrom über die beiden Reinigungskomponenten 1.2, 1.7 innerhalb der Bypass-Leitung 1.1. Bei geöffnetem Abgaswegeventil 8 oder teilgeöffnetem Abgasregelventil 8 kann der über die Abgasleitung 2.3 und die Reinigungskomponenten 6, 5 zu führende Abgasstrom zwischen dem vorgenannten Maximalwert und null eingestellt werden.
  • In der Regel ist der Katalysator stromauf des Partikelfilters platziert, da der Katalysator entsprechende Abgastemperaturen benötigt. Wenn ausreichend Abgastemperaturen zur Verfügung gestellt werden, kann gemäß Ausführungsbeispiel 6 der Katalysator auch stromab des Partikelfilters platziert werden. In diesem Fall verschmutzt er weniger und kann noch effektiver arbeiten. Der Katalysator 1.2 in der Bypass-Leitung 1.1 sitzt stromauf des Partikelfilters und wärmt nach Kaltstart somit sehr schnell auf. Wenn ausreichend Abgastemperaturen zur Verfügung stehen, kann über das Ventil 8 der Hauptstrang mit heißem Abgas beaufschlagt werden, sodass für den Hauptkatalysator 5 ebenfalls ausreichend Abgastemperaturen zur Verfügung stehen. Dementsprechend ist es vorgesehen, dass die zu den Ausführungsbeispielen beschriebene Reihenfolge zwischen Katalysator und Partikelfilter auch jeweils umgekehrt werden kann.
  • Bei nicht gesondert dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Abgasnachbehandlungssysteme 1 für Dieselmotoren 2. Diese Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen nur durch die katalytische Ausbildung der Katalysatoren 5, 1.2. Die Katalysatoren 5, 1.2 sind DOC-Katalysaroren bzw. die Katalysatoren 5, 1.2 weisen eine DOC-Beschichtung auf. Mithin sind jeweils ein Haupt-DOC-Abgaskatalysator 5 und ein DOC-Abgaskatalysator 1.2 in der Bypass-Leitung 1.1 vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgasnachbehandlungssystem
    1.1
    Bypass-Leitung
    1.2
    Abgaskatalysator, 3-Wege-Abgaskatalysator, DOC-Abgaskatalysator
    1.3
    Bypass-Anschluss
    1.4
    Bypass-Ventil, 3-Wege-Ventil
    1.5
    Abgasrückführungsleitung
    1.6
    AGR-Anschluss
    1.7
    Partikelfilter
    1.8
    Mündung
    1.9
    Abgasklappe
    2
    Verbrennungsmotor, Ottomotor, Dieselmotor
    2.1
    Auslasskrümmer
    2.2
    Einlasskrümmer
    2.3
    Abgasleitung
    2.4
    Frischluftleitung
    3
    Turbine
    5
    Haupt-Abgaskatalysator, Haupt-3-Wege-Abgaskatalysator, Haupt-DOC-Abgaskatalysator
    6
    Partikelfilter
    7
    Kopplungsleitung
    8
    Abgasregelventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2016/189028 A1 [0003]
    • DE 202017105126 U1 [0004]

Claims (12)

  1. Abgasnachbehandlungssystem (1) für einen Verbrennungsmotor (2) mit einer an einen Auslasskrümmer (2.1) des Motors (2) anschließbaren Abgasleitung (2.3), mit einer in der Abgasleitung (2.3) angeordneten Turbine (3) und mit einem stromab der Turbine (3) angeordneten Haupt-Abgaskatalysator (5), wobei die Abgasleitung (2.3) eine Bypass-Leitung (1.1) und einen Bypass-Anschluss (1.3) für die Bypass-Leitung (1.1) aufweist, wobei der Bypass-Anschluss (1.3) stromauf der Turbine (3) an der Abgasleitung (2.3) vorgesehen ist, wobei die Bypass-Leitung (1.1) stromab der Turbine (3) an einer Mündung (1.8) stromauf des Haupt-Abgaskatalysators (5) in die Abgasleitung (2.3) mündet, wobei ein Bypass-Ventil (1.4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (2.3) stromab der Turbine (3) ein Haupt-Partikelfilter (6) vorgesehen ist und in der Bypass-Leitung (1.1) ein Abgaskatalysator (1.2) vorgesehen ist, wobei a1) das Bypass-Ventil (1.4) als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und den Bypass-Anschluss (1.3) stromauf der Turbine (3) bildet oder a2) das Bypass-Ventil (1.4) als 3-Wege-Ventil ausgebildet ist und an der Mündung (1.8) vorgesehen ist oder b1) das Bypass-Ventil (1.4) in der Bypass-Leitung (1.1) platziert ist, wobei in der Abgasleitung (2.3) stromauf der Mündung (1.8) eine Abgasklappe (1.9) vorgesehen ist, wobei die Turbine (3) feste Leitschaufeln aufweist oder die Turbine (3) als VTG- Turbine oder als VNT-Turbine ausgebildet ist oder b2) die Abgasleitung (2.3) stromab des Bypass-Anschlusses (1.3) und stromauf der Mündung (1.8) abgasklappenfrei ausgebildet ist, wobei die VTG-Turbine (3) oder die VNT-Turbine eine Ventil-Funktion zur Regulierung des Abgasmassestroms durch die Turbine aufweisen und dass der Verbrennungsmotor (2) als Ottomotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Abgaskatalysators (5, 1.2) eine 3-Wege-Beschichtung aufweist oder dass der Verbrennungsmotor (2) als Dieselmotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Haupt-Abgaskatalysators (5, 1.2) eine DOC-Beschichtung aufweist.
  2. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasklappe (1.9) maximal in zwei definierte und durch einen Endanschlag bestimmte Positionen bringbar ist.
  3. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypass-Leitung (1.1) zusätzlich ein Partikelfilter (1.7) vorgesehen ist oder dass die Bypass-Leitung (1.1) partikelfilterfrei ausgebildet ist.
  4. Abgasnachbehandlungssystem (1) für einen Verbrennungsmotor (2) mit einer an einen Auslasskrümmer (2.1) des Motors (2) anschließbaren Abgasleitung (2.3), mit einer in der Abgasleitung (2.3) angeordneten Turbine (3) und mit einem stromab der Turbine (3) angeordneten Haupt-Abgaskatalysator (5), wobei die Abgasleitung (2.3) eine Bypass-Leitung (1.1) und ein Bypass-Ventil (1.4) aufweist, wobei das Bypass-Ventil (1.4) an der Abgasleitung (2.3) stromauf der Turbine (3) platziert ist, wobei die Bypass-Leitung (1.1) stromab der Turbine (3) an einer Mündung (1.8) in die Abgasleitung (2.3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (2.3) stromab der Turbine (3) ein Haupt-Partikelfilter (6) vorgesehen ist und dass in der Bypass-Leitung (1.1) ein Partikelfilter (1.7) und ein Abgaskatalysator (1.2) vorgesehen sind, wobei die Mündung (1.8) der Bypass-Leitung (1.1) stromab des Haupt-Abgaskatalysators (5) und stromab des Haupt-Partikelfilters (6) vorgesehen ist und dass der Verbrennungsmotor (2) als Ottomotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Abgaskatalysators (5, 1.2) eine 3-Wege-Beschichtung aufweist oder dass der Verbrennungsmotor (2) als Dieselmotor ausgebildet ist, wobei der jeweilige Haupt-Abgaskatalysators (5, 1.2) eine DOC-Beschichtung aufweist.
  5. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Leitung (1.1) eine Kopplungsleitung (7) aufweist, die stromauf des Partikelfilters (1.7) und stromauf des Abgaskatalysators (1.2) abzweigt und in der Abgasleitung (2.3) stromauf des Haupt-Partikelfilters (6) und stromauf des Haupt-Abgaskatalysators (5) mündet.
  6. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasregelventil (8) in der Abgasleitung (2.3) stromab des Haupt-Partikelfilters (6), stromab des Haupt-Abgaskatalysators (5) und stromauf der Mündung (1.8) vorgesehen ist, das in mehr als zwei definierte Positionen bringbar ist und über das der Abgasvolumenstrom innerhalb der Abgasleitung in mehr als zwei Stufen regulierbar ist.
  7. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (2.3) abgasrückführungsleitungs-frei ausgebildet ist oder dass die Abgasleitung (2.3) eine Abgasrückführungsleitung (1.5) und stromauf der Turbine (3) einen AGR-Anschluss (1.6) für die Abgasrückführungsleitung (1.5) aufweist, wobei der AGR-Anschluss (1.6) stromauf oder stromab des Bypass-Anschlusses (1.3) platziert ist.
  8. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bypass-Leitung (1.1) mit Ausnahme des Bypass-Ventils (1.4) bypassventil-frei ausgebildet ist.
  9. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypass-Ventil (1.4) maximal in zwei definierte und durch einen Endanschlag bestimmte Positionen bringbar ist.
  10. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskatalysator (1.2, 5) und der Partikelfilter (1.7, 6) als Partikelfilter mit einer katalytisch wirkenden 3-Wege- oder DOC-Beschichtung ausgebildet sind.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kaltstart die Abgasleitung (2.3) mittels der Abgasklappe (1.9) abgeschottet wird und der gesamte Abgasstrom bei geöffnetem Bypass-Ventil (1.4) über die Bypass-Leitung (1.1) zur Mündung (1.8) und zur weiteren Abgasanlage geführt wird.
  12. Verfahren zum Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass über das Bypass-Ventil (1.4) ein Abgasvolumenstrom A in die Bypass-Leitung (1.1) geführt wird, wobei zumindest ein Teil des Abgasvolumenstroms A durch entsprechendes Öffnen des Abgasregelventils (8) über die Kopplungsleitung (7) in die Abgasleitung (2.3) geführt wird.
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