DE102020103350A1 - Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Katalysator - Google Patents
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Abstract
Abgasstrang mit einem Abgasturbolader und mit einer Abgasreinigungseinrichtung,wobei der Abgasstrang eine Hauptabgasleitung (12) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen Abgasstrom von einer Brennkraftmaschine (1) abzuführen und wobei in der Hauptabgasleitung (12) eine Turbinenseite (2) des Abgasturboladers eingebunden ist, undwobei der Abgasturbolader wenigstens zeitweise durch diesen Abgasstrom antreibbar ist undwobei der Abgasstrang eine Bypassabgasleitung (8) aufweist, wobei die Bypassabgasleitung (8) an einer Abzweigstelle (5), welche bezogen auf eine planmäßigeDurchströmungsrichtung (7) des Abgasstrangs stromaufwärts zum Abgasturbolader liegt, aus der Hauptabgasleitung (12) abzweigt und an einer Einspeisestelle (6), welch bezogen auf diese Durchströmungsrichtung (7) stromabwärts zum Abgasturbolader liegt, wieder mit der Hauptabgasleitung (12) zusammengeführt ist,dadurch gekennzeichnet, dass dass in Bezug auf diese Durchströmungsrichtung (7) stromabwärts zur Abzweigestelle (5) und stromaufwärts zur Turbinenseite (2) des Abgasturboladers ein Abgasstromsteuerventil (10) angeordnet ist, mit welchem ein Durchfluss eines Abgasstroms durch die Turbinenseite (2) des Abgasturboladers verhinderbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit einem Abgasturbolader und einem Katalysator. Ein Abgasstrang mit Bypassleitung ist grundsätzlich aus der
DE 10 2015 215 373 A1 bekannt. - Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Brennkraftmaschine mit Abgasreinigung in einem Personenkraftwagen erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf diese Anwendung zu verstehen. Bei Brennkraftmaschinen die zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, kommt der Abgasreinigung im Abgasstrang große Bedeutung zu. Die Abgasreinigung wird im Abgasstrang auch durch sogenannte Katalysatoren ermöglicht. Die Wirksamkeit eines solchen Katalysators ist dabei von dessen Betriebstemperatur abhängig, dabei gilt der Grundsatz, umso schneller ein Katalysator auf Betriebstemperatur gebracht ist, umso schneller kann dieser planmäßig das Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigen. Zum Temperieren eines Katalysators wird dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine Wärme entzogen, insbesondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, es ist demnach ein Ziel, Wärme aus dem Abgasstrom möglichst vollständig einem Katalysator zu zuführen.
- Die
DE 10 2015 215 373 A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Regenration und Abgasnachbehandlungskomponenten einer Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor. Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Abgasstrang für einen Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einem Katalysator mit verbessertem Betriebsverhalten anzugeben. - Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem ersten Patentanspruch, sowie durch einen Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasstrang gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
- Im Sinne der Erfindung ist unter einem Abgasstrang eine Einrichtung zum Abführen von Abgas aus einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zu verstehen. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine als Diesel- oder Ottomotor ausgebildet und weiter vorzugsweise als sogenannte aufgeladene Brennkraftmaschine. Insbesondere weist dieser Abgasstrang eine planmäßige Durchströmungsrichtung für einen Abgasstrom auf, welcher von der Brennkraftmaschine erzeugt ist. Weiter weist der Abgasstrang einen Abgasturbolader auf, wobei dieser eine Turbinenseite und eine Verdichterseite, beziehungsweise Pumpenseite, aufweist und insbesondere ist die Turbinenseite des Abgasturboladers in diesen Abgasstrang derartig eingebunden, dass ein Turbinenrad dieses Abgasturboladers durch einen vom Abgasstrang geführten, aus der Brennkraftmaschine stammenden Abgasstrom antreibbar ist.
- Weiter vorzugsweise weist der Abgasstrang eine Abgasreinigungseinrichtung auf, vorzugsweise ist diese Abgasreinigungseinrichtung als katalytisch wirksame Abgasreinigungseinrichtung ausgebildet und dient der chemischen Umwandlung von Bestandteilen eines durch den Abgasstrang geführten Abgasstroms.
- Weiter weist der Abgasstrang eine Hauptabgasleitung auf. Vorzugseise ist die Hauptabgasleitung als eine oder mehrere Rohrleitungen zum Führen des aus der Brennkraftmaschine stammenden Abgasstroms zu verstehen und weiter vorzugsweise ist als Hauptabgasleitung des Abgasstrangs wenigstens der Abschnitt des Abgasstrangs zu verstehen, in welchen die Turbinenseite des Abgasturboladers eingebunden ist, so dass der Abgasturbolader wenigstens zeitweise durch den Abgasstrom aus der Brennkraftmaschine antreibbar ist.
- Neben der Hauptabgasleitung mit der Turbinenseite des Abgasturboladers weist der Abgasstrang zusätzlich eine Bypassabgasleitung auf. Die Bapassabgasleitung ist insbesondere als ein Bypass zur Turbinenseite des Abgasturboladers zu verstehen, so das der Abgasturbolader mittels der Bypassabgasleitung wenigstens für einen Teil des aus der Brennkraftmaschine stammenden Abgasstroms umgehbar ist. Insbesondere verläuft die Bypassabgasleitung bezogen auf die Durchströmung von Abgas parallel zur Hauptabgasleitung, beziehungsweise zu einem Teil der Hauptabgasleitung. Vorzugsweise zweigt die Bypassabgasleitung an einer Abzweigstelle, welche bezogen auf eine planmäßige Durchströmungsrichtung des Abgasstrangs stromaufwärts zum Abgasturbolader liegt, aus der Hauptabgasleitung ab. Und weiter vorzugsweise ist die Bypassabgasleitung an einer Einspeisestelle, welche bezogen auf diese Durchströmungsrichtung stromabwärts zum Abgasturbolader liegt, wieder mit der Hauptabgasleitung zusammengeführt. Insbesondere mit einer solchen Bypassabgasleitung ist die Turbinenseite des Abgasturboladers damit umgehbar.
- Weiter ist in Bezug auf die planmäßige Durchströmungsrichtung des Abgasstrangs, also ausgehend von der Brennkraftmaschine, stromabwärts zur Abzweigestelle und stromaufwärts zur Turbinenseite des Abgasturboladers ein Abgasstromsteuerventil angeordnet, mit welchem ein Durchfluss eines Abgasstroms durch die Turbinenseite des Abgasturboladers verhinderbar ist. Anders gewendet ist der Teil der Hauptabgasleitung, welcher einen Abgasstrom durch die Turbinenseite des Abgasturboladers führt, bevor der Abgasstrom die Turbinenseite, insbesondere ein Turbinenrad des Abgasturboladers erreicht, vollständig absperrbar, so dass der Abgasstrom in diesem gesperrten Zustand insbesondere nicht das Turbinenrad des Abgasturboladers erreicht und weiter vorzugsweise vollständig durch die Bypassabgasleitung und die darin angeordnete Abgasreinigungseinrichtung geführt ist. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist erreichbar, dass dem Abgasstrom keine Wärme durch den Abgasturbolader, insbesondere das Turbinenrad des Abgasturboladers, entzogen ist. Es steht damit mehr Wärme zur Temperierung der Abgasreinigungseinrichtung in der Bypassabgasleitung zur Verfügung, was zu einer schnelleren Aufheizung und einer erhöhten Wirksamkeit dieser Abgasreinigungseinrichtung beitragen kann, wodurch ein Abgasstrang mit verbessertem Betriebsverhalten darstellbar ist.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abgasturbolader im Abgasstrang als Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie ausgebildet, sogenannter VTG Abgasturbolader. Derartige Turbolader sind dem Prinzip nach aus dem Stand der Technik bekannt, dabei weisen diese ein Steuerorgan auf, welches bezogen auf die planmäßige Abgasströmung durch den Abgasturbolader hindurch, stromaufwärts zum Turbinenrad, welches durch diese Abgasströmung antreibbar und vorzugsweise mittels einer starren Welle mit einem Pumpenrad beziehungsweise Verdichterrad gekoppelt ist, angeordnet ist. Vorzugsweise ist mittels eines solchen Steuerorgans ein durch den Abgasturbolader tretender Abgasstrom steuerbar. Bei aus dem Stand der Technik bekannten VTG Abgasturboladern ist aber im Gegensatz zur Erfindung, dieses Steuerorgan nicht vollständig schließbar. Vielmehr lässt dieses Steuerorgan bei bekannten Abgasturboladern für den Fall, dass es mit einem Abgasstrom aus der Brennkraftmaschine beaufschlagt ist, immer einen, wenn auch z.T. geringen, Abgasstrom zum Turbinenrad passieren, ein vollständiges Abschließen ist bei den bekannten Abgasturboladern nicht vorgesehen. Der minimale Abgasmassenstrom bei bekannten Abgasturboladern mit VTG ist durch die Stellung des VTG-Gitters im niedrigen Drehzahlbereich bei Volllast definiert und beträgt typischerweise ca. 20% des Volllastquerschnitts bei Nennleistung.
- In der vorgeschlagenen Ausführungsform der Erfindung ist dieses Steuerorgan derart ausgebildet, dass es vollständig schließbar ist. Somit ist bei vollständig geschlossenem Steuerorgan dieser Abgasstrom vollständig von der Anströmung des Turbinenrads abgehalten, damit ist vorzugsweise bei geschlossenen Steuerorgan der Strömungsweg durch die Turbinenseite stromaufwärts zum Turbinenrad vollständig abschließbar. Im Sinne der Erfindung bedeutet vollständig schließbar, dass wenigstens in einigen Betriebsbereichen eine gewisse, insbesondere unvermeidbare, Leckage an diesem Abgassteuerorgan auftritt und ein Leckageabgasstrom zur Turbinenseite des Abgasturboladers durch das Abgassteuerorgan treten kann. Diese Leckage ist insbesondere dadurch begründet, dass ein mechanisches Klemmen des Abgassteuerorgans über den weiten Abgastemperaturbereich vermieden ist und daher insbesondere die mechanisch beweglichen Teile aufgrund der Temperaturdehnungen bestimmten Toleranzen unterworfen sind.
- Es ist also vorgeschlagen, dass dieses Steuerorgan des Abgasturboladers als Abgasstromsteuerventil im Sinne der Erfindung ausgebildet ist. Mit diesem Steuerorgan ist somit eine Steuerung des Durchflusses durch die Turbinenseite des Abgasturboladers bis auf 0 (kein Durchfluss) steuerbar, wobei kein Durchfluss in diesem Sinn insbesondere bedeutet, kein Durchfluss bis auf konstruktiv notwendigen beziehungsweise unvermeidbaren Leckageabgasstrom. Das Steuerorgan ist also zwischen geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar und in der geschlossenen Stellung ist die Turbinenseite des Abgasturboladers vollständig, beziehungsweise aufgrund des unvermeidbaren Leckageabgasstroms nahezu vollständig, geschlossen. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung kann die Turbinenseite aus dem Abgasstrom genommen werden und der Abgasstrom wird ganz wesentlich über die Abgasreinigungseinrichtung beziehungsweise durch die Bypassabgasleitung geführt, somit wird nicht die Turbinenseite des Abgasturboladers gewärmt, sondern die Abgasreinigungseinrichtung, welche insbesondere einen von der Betriebstemperatur abhängigen Abgasreinigungseffekt aufweist. Vorzugsweise ist die Abgasreinigungseinrichtung unmittelbar in der Bypassabgasleitung angeordnet und weiter vorzugsweise ist die Abgasreinigungseinrichtung stromabwärts zu der Turbinenseite des Abgasturboladers angeordnet. Insbesondere im Fall eines Kaltstarts ist somit eine schnelle Abgasreinigung ermöglicht. Weiter bietet die vorgeschlagene Ausführungsform, welche die Verwendung eines neuartigen VTG Abgasturboladers vorschlägt, die Möglichkeit nicht eine weitere Drosselstelle in Form eines separaten Abgassteuerungsventils in den Abgasstrang einzuführen, weiter könnte ein separates Abgassteuerungsventil eine weitere Fehlerquelle darstellen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abgasreinigungseinrichtung als motornaher Katalysator ausgebildet. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Katalysator eine Einrichtung zu verstehen, welche eine chemische Umwandlung im Abgas begünstigt. Katalysatoren sind aus dem Stand der Technik als Ein- oder Mehrwegekatalysatoren bekannt. Weiter vorzugsweise können auch Partikelfilter mit katalytisch wirksamer Beschichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Im Sinne der Erfindung ist unter motornah insbesondere ein Strömungsweg des Abgases von 1 m oder weniger zu verstehen, wobei die Messstrecke für den Strömungsweg insbesondere mit Eintritt des Abgases in diesen Abgasstrang oder insbesondere mit Austritt des Abgases aus einer Brennkammer der Brennkraftmaschine beginnt. Vorzugsweise ist die Abgasreinigungseinrichtung nicht in der Bypassabgasleitung angeordnet sondern stromabwärts zur Turbinenseite des Abgasturboladers, so dass die Bypassabgasleitung insbesondere als ein reiner Bypass zum Abgasturbolader ausgebildet ist und weiter vorzugsweise weist der Abgasstrang sowohl in der Bypassabgasleitung als auch stromabwärts, bezogen auf die planmäßige Strömungsrichtung des Abgasstroms durch den Abgasstrang, zur Turbinenseite des Abgasturboladers eine Abgasreinigungseinrichtung auf, und damit insbesondere wenigstens zwei Abgasreinigungseinrichtungen.
- Weiter ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Vorzugsweise weist diese Brennkraftmaschine wenigstens zwei Betriebsmodi auf, von welchen einer ein Kaltstartmodus ist und der andere ist ein Betriebsmodus beziehungsweise Normalbetriebsmodus.
- In diesem Kaltstartmodus ist das Abgasstromsteuerventil geschlossen und der gesamte Abgasstrom des Abgasstrangs ist im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine durch die Bypassabgasleitung geführt. Insbesondere dadurch, dass im Kaltstartmodus der Abgasstrom nicht durch die Turbinenseite des Abgasturboladers geführt ist, bildet diese keine Wärmesenke für den Abgasstrom oder anders gewendet ist der Abgasreinigungseinrichtung im Kaltstartmodus ein Mehr an Wärme zuführbar und somit ist im Vergleich zu einer Situation, in welcher der Abgasstrom aus der Brennkraftmaschine vollständig oder teilweise über die Turbinenseite geführt ist, ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung erreichbar. Weiter ist im Normalbetriebsmodus wenigstens ein Teil des Abgasstroms durch die Turbinenseite des Abgasturboladers geführt, so dass Energie aus dem Abgasstrom zur Aufladung der Brennkraftmaschine nutzbar ist.
- Vorzugsweise ist das Abgasstromsteuerventil im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine maximal 60 Sekunden oder weniger geschlossen, vorzugsweise 30 Sekunden oder weniger und besonders bevorzugt 10 Sekunden oder weniger bevor aus dem Katstartmodus in den Betriebsmodus übergegangen wird.
- Nachfolgend ist in der Figur eine schematisierte Ausführungsform der Erfindung sowie einzelne Merkmale dieser gezeigt, wobei die dargestellten Merkmale auch unabhängig von der dargestellten Ausführungsform kombinierbar sind, dabei zeigt:
-
1 : schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasstrang. - In
1 ist eine Brennkraftmaschine1 mit einem Abgasstrang, welcher eine Bypassabgasleitung8 und eine Hauptabgasleitung12 aufweist. In der Bypassabgasleitung8 ist die als motornaher Katalysator ausgebildete Abgasreinigungseinrichtung4 angeordnet. In der Hauptabgasleitung12 ist die Turbinenseite2 des Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie eingebunden. Strömt Abgas aus der Brennkraftmaschine1 in der planmäßigen Durchströmungsrichtung7 durch die Hauptabgasleitung12 , so wird ein in der Turbinenseite2 angeordnetes Turbinenrad angetrieben. Die Turbinenseite2 ist über die starre Turboladerwelle11 mit der Verdichterseite3 verbunden. Über die Verdichterseite3 fördert der Abgasturbolader Luft durch die Zuführung für Ladeluft9 . - Das Steuerorgan
10 ist als sogenanntes Leitgitter in die Turbinenseite2 des Abgasturboladers integriert. Ist das Steuerorgan10 geschlossen, so zweigt der Abgasstrom aus der Brennkraftmaschine1 an der Abzweigstelle5 in den Bypassabgaszweig8 ab und strömt vollständig, abzüglich eines unvermeidbaren Leckageabgasstroms, über den Abgasreinigungseinrichtung4 , welche als motornahen Katalysator ausgebildet ist, bevor er wieder an der Einspeisestelle6 in die Hauptabgasleitung12 eingespeist wird. Das Steuerorgan10 wird insbesondere während einer Kaltstartsituation vollständig geschlossen und dadurch wird ein schnelles Aufwärmen der als motornahen Katalysators ausgebildeten Abgasreinigungseinrichtung4 erreicht und damit ist eine schnelle Abgasreinigung ermöglicht. - Mit anderen Worten ausgedrückt, stellt die Turbinenseite im Abgasstrang eine Wärmesenke dar, die beim Katheizen, also wenn ein Katalysator auf Betriebstemperatur gebracht wird, Zusatzenergie zur Erwärmung erfordert, die nicht für das Aufheizen des Katalysators zur Verfügung steht, so dass dieser später seine volle Reinigungswirkung entfaltet, als ohne Wärmesenke. Eine zusätzliche Klappe oder Ventil zur Steuerung des Abgasstroms zur Bypassierung der Turbinenseite kann aufwändig sein und kann qualitätsmäßig durch die hohen Abgastemperaturen ein Ausfallrisiko darstellen.
- Bei einem Abgasturbolader mit variablen Turbinen (VTG Abgasturbolader) wird dem Turbinenrad ein Steuerorgan vorgeschaltet, welches als Leitgitter ausgebildet sein kann. Mittels des Steuerorgans ist ein Turbineneintrittsquerschnitt und somit die Eintrittsgeschwindigkeit des Abgases stufenlos regelbar. Es ist vorgeschlagen, das Steuerorgan vollständig schließbar auszubilden, dann kann man die Turbine des Abgasturboladers abschalten und somit den Abgasstrom komplett für die Aufheizung des in der Bypassabgasleitung oder im dem Abgasturbolader nachgeordneten Abgasstrang angeordneten Katalysator verwenden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Turbinenseite des Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie (VTG)
- 3
- Verdichterseite des VTG Abgasturboladers
- 4
- Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere motornaher Katalysator in der Bypassabgasleitung
- 5
- Abzweigstelle der Bypassabgasleitung aus der Hauptabgasleitung
- 6
- Einspeisestelle der Bypassabgasleitung aus der Hauptabgasleitung
- 7
- Planmäßige Durchströmungsrichtung des Abgasstrangs
- 8
- Bypassabgasleitung
- 9
- Zuführung der Ladeluft zur Brennkraftmaschine
- 10
- Steuerorgan des VTG Abgasturboladers
- 11
- Turboladerwelle
- 12
- Hauptabgasleitung
- 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
-
- DE 102015215373 A1 [0001, 0003]
Claims (5)
- Abgasstrang mit einem Abgasturbolader und mit einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei der Abgasstrang eine Hauptabgasleitung (12) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen Abgasstrom von einer Brennkraftmaschine (1) abzuführen und wobei in der Hauptabgasleitung (12) eine Turbinenseite (2) des Abgasturboladers eingebunden ist, und wobei der Abgasturbolader wenigstens zeitweise durch diesen Abgasstrom antreibbar ist und wobei der Abgasstrang eine Bypassabgasleitung (8) aufweist, wobei die Bypassabgasleitung (8) an einer Abzweigstelle (5), welche bezogen auf eine planmäßige Durchströmungsrichtung (7) des Abgasstrangs stromaufwärts zum Abgasturbolader liegt, aus der Hauptabgasleitung (12) abzweigt und an einer Einspeisestelle (6), welch bezogen auf diese Durchströmungsrichtung (7) stromabwärts zum Abgasturbolader liegt, wieder mit der Hauptabgasleitung (12) zusammengeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass in Bezug auf diese Durchströmungsrichtung (7) stromabwärts zur Abzweigestelle (5) und stromaufwärts zur Turbinenseite (2) des Abgasturboladers ein Abgasstromsteuerventil (10) angeordnet ist, mit welchem ein Durchfluss eines Abgasstroms durch die Turbinenseite (2) des Abgasturboladers verhinderbar ist.
- Abgasstrang nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassabgasleitung (8) eine Abgasreinigungseinrichtung (4) angeordnet ist oder dass stromabwärts zur Turbinenseite (2) des Abgasturboladers im Abgasstrang eine Abgasreinigungseinrichtung (4) angeordnet ist oder dass sowohl in der Bypassabgasleitung (8) und stromabwärts zur Turbinenseite (2) des Abgasturboladers im Abgasstrang jeweils eine Abgasreinigungseinrichtung angeordnet ist. - Abgasstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader als Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie ausgebildet ist und dass das Abgasstromsteuerventil (10) als Steuerorgan zum Steuern des Durchflusses eines Abgasstroms durch die Turbinenseite (2) des Abgasturboladers ausgebildet ist und dass dieses Steuerorgan zwischen geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist und dass in dieser geschlossenen Stellung die Turbinenseite (2) des Abgasturboladers vollständig geschlossen ist.
- Abgasstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (4) als motornaher Katalysator ausgebildet ist.
- Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) einen Kaltstartmodus und einen Betriebsmodus aufweist und dass im Kaltstartmodus das Abgasstromsteuerventil (10) geschlossen und der gesamte Abgasstrom des Abgasstrangs durch die Bypassabgasleitung (8) geführt ist und dass im Betriebsmodus wenigstens ein Teil des Abgasstroms durch die Turbinenseite (2) des Abgasturboladers geführt ist.
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DE102015215373A1 (de) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Regeneration von Abgasnachbehandlungskomponenten eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
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2020
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---|---|---|---|---|
DE102004009791A1 (de) | 2004-02-28 | 2005-09-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur beschleunigten Erwärmung einer Reinigungseinrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine |
DE102015215373A1 (de) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Regeneration von Abgasnachbehandlungskomponenten eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
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