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Die Erfindung betrifft eine Abgasführungsanordnung und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Abgasführungsanordnung.
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Bei Abgasnachbehandlungssystemen, bei denen ein Reaktionsmittel stromaufwärts eines Katalysators in einen Abgasmassenstrom eingebracht wird, um mit bestimmten Bestandteilen des Abgases an dem Katalysator zu reagieren, bedarf es typischerweise zur Steuerung oder Regelung der Einbringung des Reaktionsmittels in den Abgasmassenstrom eines Abgassensors. Weist der Abgassensor neben der Empfindlichkeit auf einen eigentlich zu bestimmenden Abgasbestandteil auch eine Querempfindlichkeit auf das eingebrachte Reaktionsmittel oder ein aus dem eingebrachten Reaktionsmittel entstehendes Produkt auf, ist es vorteilhaft, wenn der Abgassensor stromaufwärts einer Einbringstelle für das Reaktionsmittel im Abgasstrom angeordnet wird. Es kann weiterhin insbesondere unter Bauraum- und Kostenaspekten vorteilhaft sein, wenn die Einbringstelle für das Reaktionsmittel stromaufwärts einer Abgasturbine angeordnet ist, da in diesem Fall die Abgasturbine zu einer Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem Abgas beitragen kann. Insbesondere aus diesen Anforderungen kann sich jedoch ergeben, dass der Abgassensor in einem Bereich hoher Temperatur und hohen Drucks angeordnet werden sollte. Kommerziell erhältliche Abgassensoren sind jedoch typischerweise nur für beschränkte Drücke und Temperaturen ausgelegt. Diese Problematik steht einer möglichst kompakten, einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung einer Abgasführung für ein solches Abgasnachbehandlungssystem tendenziell entgegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasführungsanordnung und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Abgasführungsanordnung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Abgasführungsanordnung für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei die Abgasführungsanordnung einen Abgasführungsabschnitt aufweist, entlang dem eine Dosiereinrichtung zur Eindosierung eines Reaktionsmittels in einen entlang des Abgasführungsabschnitts strömenden Abgasstrom, eine erste Abgasturbine und ein erster Katalysator angeordnet sind. Die Dosiereinrichtung ist stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Der erste Katalysator ist eingerichtet zur chemischen Umsetzung von wenigstens einem Abgasbestandteil des Abgasstroms mit dem Reaktionsmittel. Die Abgasführungsanordnung weist einen Abgassensor auf, der in einem den Abgasführungsabschnitt abschnittsweise umgehenden Umgehungspfad angeordnet ist. Vorteilhaft kann die hier vorgeschlagene Abgasführungsanordnung kompakt, bauraumsparend und damit zugleich auch kostengünstig ausgebildet sein. Die Anordnung des Abgassensors in dem Umgehungspfad erlaubt es, eine übermäßige Belastung des Abgassensors mit dem zumindest bereichsweise in dem Abgasführungsabschnitt herrschenden Druck sowie der dort herrschenden Temperatur zu vermeiden. Außerdem kann ein relevanter Abgasbestandteil ohne Einfluss einer etwaigen Querempfindlichkeit auf das Reaktionsmittel oder ein aus dem Reaktionsmittel entstehendes Produkt gemessen werden.
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Dass der erste Katalysator eingerichtet ist zur chemischen Umsetzung von wenigstens einem Abgasbestandteil des Abgasstroms mit dem Reaktionsmittel schließt ein, dass der erste Katalysator eingerichtet ist zur chemischen Umsetzung des wenigstens einen Abgasbestandteils unmittelbar mit dem Reaktionsmittel oder mit einem aus dem Reaktionsmittel im Abgasstrom entstehenden Produkt.
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Die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ beziehen sich im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere auf die Strömungsrichtung des den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Abgasstroms. Dass ein erstes Element stromaufwärts eines zweiten Elements angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass das erste Element zuerst von einem Volumenelement des Abgasstroms erreicht wird, bevor das Volumenelement das zweite Element erreicht. Ist das erste Element dagegen stromabwärts des zweiten Elements angeordnet, bedeutet dies entsprechend insbesondere, dass das zweite Element zuerst von dem Volumenelement des Abgasstroms erreicht wird, bevor das Volumenelement zu dem ersten Element gelangt.
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Dass die erste Abgasturbine und der erste Katalysator entlang des Abgasführungsabschnitts angeordnet sind, bedeutet insbesondere, dass die erste Abgasturbine und der erste Katalysator derart angeordnet sind, dass der entlang des Abgasführungsabschnitts strömende Abgasstrom durch die erste Abgasturbine und durch den ersten Katalysator dazu strömen kann.
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Der erste Katalysator ist bevorzugt als Reduktionskatalysator ausgebildet, das heißt eingerichtet, um wenigstens einen Abgasbestandteil des Abgasstroms chemisch zu reduzieren. Bevorzugt ist der erste Katalysator eingerichtet zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion insbesondere von Stickoxiden. Insbesondere ist der erste Katalysator als SCR-Katalysator ausgebildet.
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Das Reaktionsmittel ist in bevorzugter Ausgestaltung ein Reduktionsmittel oder ein Reduktionsmittel-Vorläuferprodukt. Ein Reduktionsmittel-Vorläuferprodukt ist dabei insbesondere ein Stoff oder Stoffgemisch, der/das in dem heißen Abgasstrom zu einem Reduktionsmittel umgesetzt wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Reaktionsmittel ein Stoff oder Stoffgemisch, der in dem heißen Abgasstrom zu Ammoniak umgesetzt wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Reaktionsmittel eine Harnstofflösung, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung. Alternativ ist es auch möglich, dass das Reaktionsmittel ein Brennstoff oder Kraftstoff, insbesondere Benzin oder Diesel, ist.
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Die Dosiereinrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung als luftlose oder luftunterstützte Düse, oder als Zerstäuber, insbesondere als Airblast-Zerstäuber, ausgebildet. Bevorzugt ist die Dosiereinrichtung derart eingerichtet, dass eine Zerstäubung des Reaktionsmittels über einen Filmleger durch aerodynamische Kräfte des Abgasstroms erfolgt.
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Die erste Abgasturbine ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Turbine eines ersten Abgasturboladers, insbesondere eines Abgasturboladers, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Hochdruck-Abgasturbolader bei zweistufiger Aufladung, einem Niederdruck-Abgasturbolader bei zweistufiger Aufladung, und einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist die erste Abgasturbine stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. In alternativer bevorzugter Ausgestaltung ist die erste Abgasturbine stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dosiereinrichtung stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet ist. Vorzugsweise ist zugleich der erste Katalysator stromabwärts der ersten Abgasturbine angeordnet. Die erste Abgasturbine kann somit in bevorzugter Ausgestaltung für eine möglichst homogene Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem Abgas genutzt werden. Dadurch kann auf weitere Mischelemente verzichtet werden, oder solche weiteren Mischelemente können bezüglich ihrer Anzahl und/oder ihres Bauraums reduziert werden. Insbesondere kann eine Mischstrecke stromabwärts der Dosiereinrichtung entfallen oder verkürzt sein. Der in dem Umgehungspfad angeordnete Abgassensor kann vorteilhaft auch bei einer Anordnung der Dosiereinrichtung stromaufwärts der ersten Abgasturbine zur Steuerung oder Regelung, insbesondere zur Vorsteuerung der Einbringung des Reaktionsmittels verwendet werden, da er wirksam vor zu hohen Drücken und Temperaturen geschützt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Umgehungspfad an einer Ausmündungsstelle aus dem Abgasführungsabschnitt ausmündet und stromabwärts der Ausmündungsstelle an einer Einmündungsstelle wieder in den Abgasführungsabschnitt einmündet. Die Ausmündungsstelle ist stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Insbesondere auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Abgassensor den gewünschten Abgasbestandteil, insbesondere eine Konzentration oder einen Partialdruck des Abgasbestandteils in dem Abgasstrom, ohne Einfluss der Querempfindlichkeit auf das Reaktionsmittel messen kann.
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Vorzugsweise ist die Einmündungsstelle stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Auf diese Weise ist vorteilhaft gewährleistet, dass auch der entlang des Umgehungspfads geführte Teil des Abgasstroms in dem ersten Katalysator behandelt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist vorgesehen, dass entlang des Abgasführungsabschnitts eine zweite Abgasturbine angeordnet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die zweite Abgasturbine derart angeordnet ist, dass der entlang des Abgasführungsabschnitts strömende Abgasstrom durch die zweite Abgasturbine strömen kann. Die zweite Abgasturbine ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Abgasturbine eines zweiten Abgasturboladers, insbesondere eines Abgasturboladers, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Hochdruck-Abgasturbolader bei zweistufiger Aufladung, einem Niederdruck-Abgasturbolader bei zweistufiger Aufladung, und einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die erste Abgasturbine stromaufwärts der zweiten Abgasturbine angeordnet. Vorzugsweise ist dabei die Dosiereinrichtung stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Abgasturbine stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Dosiereinrichtung stromabwärts der zweiten Abgasturbine und stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet.
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Insbesondere ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung die erste Abgasturbine die Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, und die zweite Abgasturbine ist die Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Dosiereinrichtung stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet. Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die erste Abgasturbine die Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, und die zweite Abgasturbine ist die Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturbolader. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Dosiereinrichtung stromabwärts der zweiten Abgasturbine und stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Abgasturbine, ausgewählt aus der ersten Abgasturbine und der zweiten Abgasturbine, den Abgasführungsabschnitt in einen stromaufwärts der Abgasturbine angeordneten Hochdruckabschnitt und einen stromabwärts der Abgasturbine angeordneten Niederdruckabschnitt teilt, wobei die Ausmündungsstelle in dem Hochdruckabschnitt angeordnet ist, und wobei die Einmündungsstelle in dem Niederdruckabschnitt angeordnet ist. Insbesondere auf diese Weise kann einerseits der gewünschte Abgasbestandteil mittels des Abgassensors für den Hochdruckabschnitt bestimmt werden, wobei jedoch andererseits der Abgassensor selbst vor dem in dem Hochdruckabschnitt herrschenden Druck sowie der dort herrschenden Temperatur geschützt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einmündungsstelle stromabwärts der Dosiereinrichtung angeordnet ist.
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Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einmündungsstelle stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet ist.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung der Einmündungsstelle stromabwärts oder stromaufwärts der Dosiereinrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einmündungsstelle strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und der zweiten Abgasturbine angeordnet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Abgasturbine, ausgewählt aus der ersten Abgasturbine und der zweiten Abgasturbine, ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere einer Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, einer Niederdruck-Abgasturbine, insbesondere einer Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, und einer Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Umgehungspfad ein Querschnitts-Verengungselement angeordnet ist. Das Querschnitts-Verengungselement ist insbesondere eingerichtet, um einen Strömungsquerschnitt des Umgehungspfads bereichsweise zu verengen. Alternativ oder zusätzlich ist der Strömungsquerschnitt des Umgehungspfads im Bereich des Querschnitts-Verengungselements kleiner als außerhalb des Bereichs des Querschnitts-Verengungselements. Vorteilhaft kann mittels des Querschnitts-Verengungselements die Abgasströmung in dem Umgehungspfad, insbesondere deren Strömungsgeschwindigkeit, derart vorgegeben oder eingestellt werden, dass der am Ort des Abgassensors herrschende Druck und/oder die am Ort des Abgassensors herrschende Temperatur einen jeweiligen vorbestimmten Grenzwert nicht erreicht oder überschreitet. Insbesondere auf diese Weise kann der Abgassensor vor zu hohem Druck und/oder zu hoher Temperatur geschützt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Querschnitts-Verengungselement einen konstanten Strömungsquerschnitt auf. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Querschnitts-Verengungselements dar. In diesem Fall ist der Strömungsquerschnitt des Querschnitts-Verengungselements bevorzugt auf einen höchstmöglichen Abgasdruck ausgelegt, um einen wirkungsvollen Schutz des Abgassensors in jedem Betriebspunkt zu gewährleisten. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Querschnitts-Verengungselement als Blende ausgebildet.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist das Querschnitts-Verengungselement als ansteuerbares Querschnitts-Verengungselement mit variablem Strömungsquerschnitt ausgebildet. Dies stellt eine besonders flexible Ausgestaltung des Querschnitts-Verengungselements dar, bei der der Abgassensor besonders wirksam - insbesondere zielsicher in jedem Betriebspunkt - vor zu hohem Druck und/oder zu hoher Temperatur geschützt werden kann. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Querschnitts-Verengungselement als Ventil oder Klappe ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem Abgassensor ein Wärmerohr thermisch derart wirkverbunden ist, dass über das Wärmerohr Wärme von dem Abgassensor abgeführt werden kann. Insbesondere auf diese Weise kann der Abgassensor wirksam vor zu hohen Temperaturen geschützt werden. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Wärmerohr als Heatpipe oder als Thermosiphon ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass entlang des Abgasführungsabschnitts ein Partikelfilter angeordnet ist, wobei der Partikelfilter vorzugsweise zumindest bereichsweise eine Hydrolyse-Beschichtung aufweist. Der Partikelfilter ist vorzugsweise stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Vorteilhaft können mit dem Partikelfilter Partikel aus dem Abgasstrom gefiltert werden. Zugleich wird mit der Hydrolyse-Beschichtung vorteilhaft vermieden, dass sich Ablagerungen des Reaktionsmittels oder eines aus dem Reaktionsmittel in dem Abgasstrom entstehenden Produkts auf dem Partikelfilter bilden und entweder die Funktionsfähigkeit des Partikelfilters beeinträchtigen oder den Strömungswiderstand durch den Partikelfilter nachteilig erhöhen und somit zu einem hohen Gegendruck in dem Abgasführungsabschnitt führen. Insoweit ist festgestellt worden, dass im Bereich des Partikelfilters flüssiges Reaktionsmittel auftreten kann, welches zu Ablagerungen an oder in dem Partikelfilter führen kann. Die Hydrolyse-Beschichtung verbessert vorteilhaft die Filterwirkung des Partikelfilters. Die Vermeidung von Ablagerungen auf dem Partikelfilter insbesondere stromaufwärts des ersten Katalysators führt vorteilhaft auch dazu, dass ein Verlust an Reaktionsmittel stromaufwärts des ersten Katalysators vermieden wird, sodass dessen Funktionalität in vollem Umfang sichergestellt ist.
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Insbesondere ist der Partikelfilter derart angeordnet, dass der Partikelfilter durch den entlang des Abgasführungsabschnitts strömenden Abgasstrom durchströmt wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Partikelfilter stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Vorzugsweise ist der Partikelfilter unmittelbar stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet.
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Die Hydrolyse-Beschichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung eine saure Beschichtung, vorzugsweise Titandioxid oder H-Zeolith.
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Insbesondere zerfällt gemäß einer Ausgestaltung das Harnstoff aufweisende Reaktionsmittel in dem heißen Abgasstrom zu Ammoniak und Isocyansäure. Die Isocyansäure wird an der Hydrolyse-Beschichtung mit Wasserdampf zu Ammoniak und Kohlendioxid umgesetzt. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass sich an dem Partikelfilter fester Harnstoff absetzt, aus dem dann je nach Temperatur weitere Stoffe gebildet werden können, beispielsweise Biuret, Cyanursäure, Ammelid, Ammelin oder Melamin.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass entlang des Abgasführungsabschnitts ein zweiter Katalysator angeordnet ist. Insbesondere ist der zweite Katalysator derart angeordnet, dass der zweite Katalysator durch den entlang des Abgasführungsabschnitts strömenden Abgasstrom durchströmt wird.
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Der zweite Katalysator ist vorzugsweise als Oxidationskatalysator ausgebildet.
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Alternativ oder zusätzlich weist der Partikelfilter bevorzugt eine katalytisch, insbesondere katalytisch oxidierend wirkende Beschichtung auf. Insbesondere weist der Partikelfilter bevorzugt entweder die katalytisch, insbesondere katalytisch oxidierend wirkende Beschichtung, oder die Hydrolyse-Beschichtung auf.
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Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung stromaufwärts der als Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, ausgebildeten ersten Abgasturbine angeordnet, wobei die erste Abgasturbine ihrerseits stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator, stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Der Oxidationskatalysator ist bevorzugt ein eigenständiger Oxidationskatalysator, insbesondere ohne Partikelfilter-Funktion; insbesondere ist der Oxidationskatalysator vorzugsweise kein Partikelfilter mit katalytisch oxidierend wirkender Beschichtung. Alternativ oder zusätzlich ist ein Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, das heißt insbesondere strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem ersten Katalysator, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts des Oxidationskatalysators, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator, die Dosiereinrichtung, die erste Abgasturbine, der Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem Partikelfilter angeordnet.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung stromaufwärts der als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers ausgebildeten ersten Abgasturbine angeordnet, wobei die erste Abgasturbine ihrerseits stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator, stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, das heißt insbesondere strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem ersten Katalysator, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts des Oxidationskatalysators, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator, die Dosiereinrichtung, die erste Abgasturbine, der Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem Partikelfilter angeordnet.
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Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung stromaufwärts der als Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers ausgebildeten ersten Abgasturbine angeordnet, wobei die erste Abgasturbine ihrerseits stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator, stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist eine zweite Abgasturbine, insbesondere eine Niederdruck-Abgasturbine oder die Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Abgasturbine stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet. Die zweite Abgasturbine ist demnach insbesondere strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem Partikelfilter angeordnet. Insbesondere sind die zweite Abgasturbine und der Partikelfilter strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem ersten Katalysator angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts des Oxidationskatalysators, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, vorzugsweise stromaufwärts der zweiten Abgasturbine, angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator, die Dosiereinrichtung, die erste Abgasturbine, die zweite Abgasturbine, der Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und der zweiten Abgasturbine angeordnet.
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Bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung stromaufwärts der als Niederdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, ausgebildeten ersten Abgasturbine angeordnet, wobei die erste Abgasturbine ihrerseits stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator, stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Insbesondere ist der Partikelfilter strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem ersten Katalysator angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist eine zweite Abgasturbine, insbesondere eine Hochdruck-Abgasturbine oder die Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, oder die Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers, stromaufwärts der Dosiereinrichtung und vorzugsweise stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet. Insbesondere ist die zweite Abgasturbine strömungstechnisch zwischen dem Oxidationskatalysator und der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts der zweiten Abgasturbine, vorzugsweise stromaufwärts des Oxidationskatalysators, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromabwärts der Dosiereinrichtung und stromaufwärts des ersten Katalysators, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, vorzugsweise stromaufwärts der ersten Abgasturbine angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator, die zweite Abgasturbine, die Dosiereinrichtung, die erste Abgasturbine, der Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der Dosiereinrichtung und der ersten Abgasturbine angeordnet.
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Bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung stromaufwärts der als Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers ausgebildeten ersten Abgasturbine angeordnet, wobei die erste Abgasturbine ihrerseits stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein zweiter Katalysator, insbesondere ein Oxidationskatalysator, stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Insbesondere ist der Partikelfilter strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem ersten Katalysator angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist eine zweite Abgasturbine, insbesondere eine Niederdruck-Abgasturbine oder die Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts des Oxidationskatalysators, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromabwärts der ersten Abgasturbine und stromaufwärts des ersten Katalysators, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator, die Dosiereinrichtung, die erste Abgasturbine, der Partikelfilter, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, der erste Katalysator, und die zweite Abgasturbine. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine und dem Partikelfilter angeordnet.
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Bei einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Abgasführungsanordnung ist die Dosiereinrichtung unmittelbar stromaufwärts des ersten Katalysators angeordnet. Die erste Abgasturbine, insbesondere ausgebildet als Niederdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers, ist stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet. Vorzugsweise ist eine als Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers, oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers ausgebildete zweite Abgasturbine - insbesondere unmittelbar - stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist ein Partikelfilter mit katalytisch oxidierender Beschichtung stromaufwärts der Dosiereinrichtung, insbesondere stromaufwärts der zweiten Abgasturbine angeordnet. Insbesondere ist die zweite Abgasturbine strömungstechnisch zwischen dem Partikelfilter und der Dosiereinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Ausmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung, vorzugsweise stromaufwärts der zweiten Abgasturbine, vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters, alternativ stromabwärts Partikelfilters und stromaufwärts der zweiten Abgasturbine, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt die Einmündungsstelle des Umgehungspfads stromaufwärts der Dosiereinrichtung und vorzugsweise stromabwärts der zweiten Abgasturbine, insbesondere strömungstechnisch zwischen der zweiten Abgasturbine und der Dosiereinrichtung, angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt entlang des Abgasführungsabschnitts - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der folgenden Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der katalytisch oxidierend beschichtete Partikelfilter, die zweite Abgasturbine, die Dosiereinrichtung, der erste Katalysator, und die erste Abgasturbine. Die Ausmündungsstelle ist dabei stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet, und die Einmündungsstelle ist strömungstechnisch zwischen der zweiten Abgasturbine und der Dosiereinrichtung angeordnet.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Abgasführungsanordnung oder eine Abgasführungsanordnung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Abgasführungsanordnung erläutert wurden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Steuervorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um ein in dem Umgehungspfad der Abgasführungsanordnung angeordnetes, ansteuerbares Querschnitts-Verengungselement, insbesondere ein ansteuerbares Ventil oder eine ansteuerbare Klappe, mit variablem Strömungsquerschnitt zur Variation des Strömungsquerschnitts anzusteuern. Insbesondere auf diese Weise kann der Abgassensor zielgenau vor zu hohen Drücken und/oder zu hoher Temperatur geschützt werden. Insbesondere ist die Steuervorrichtung mit dem Querschnitts-Verengungselement wirkverbunden.
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Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um den Strömungsquerschnitt abhängig von wenigstens einem Parameter anzusteuern, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und wenigstens einem Abgasparameter am Ort der Ausmündungsstelle des Umgehungspfads. Der wenigstens eine Abgasparameter ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Druck und einer Temperatur. Insbesondere auf diese Weise kann der Abgassensor besonders zielgenau vor zu hohen Drücken und/oder zu hoher Temperatur geschützt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, um durch Variation des Strömungsquerschnitts des Querschnitts-Verengungselements zumindest einen Umgehungspfad-Parameter am Ort des Abgassensors in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einzustellen. Der wenigstens eine Umgehungspfad-Parameter ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Strömungsgeschwindigkeit und einer Temperatur. Insbesondere auf diese Weise können die Parameter am Ort des Abgassensors gezielt derart eingestellt werden, dass der Abgassensor sicher und unabhängig vom aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vor zu hohen Drücken und/oder zu hoher Temperatur geschützt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung;
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung;
- 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung;
- 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem vierten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung;
- 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem fünften Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung, und
- 6 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem sechsten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Die Abgasführungsanordnung 3 weist einen Abgasführungsabschnitt 5 auf, entlang dem eine Dosiereinrichtung 7 zur Eindosierung eines Reaktionsmittels, insbesondere eines Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, in einen entlang des Abgasführungsabschnitts 5 strömenden Abgasstrom, eine erste Abgasturbine 9 und ein erster Katalysator 11 angeordnet sind. Der erste Katalysator 11 ist eingerichtet zur chemischen Umsetzung von wenigstens einem Abgasbestandteil des Abgasstroms unmittelbar mit dem Reaktionsmittel oder mit einem daraus im Abgasstrom entstehenden Produkt. Der erste Katalysator 11 ist insbesondere ein Reduktionskatalysator, der insbesondere eingerichtet ist für eine selektive katalytische Reduktion von wenigstens einem Abgasbestandteil, insbesondere von Stickoxiden. Die Dosiereinrichtung 7 ist stromaufwärts des ersten Katalysators 11 angeordnet. Die Abgasführungsanordnung 3 weist einen Abgassensor 13, insbesondere einen Stickoxidsensor, auf, der in einem den Abgasführungsabschnitt 3 abschnittsweise umgehenden Umgehungspfad 15 angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Abgassensor 13 vorteilhaft vor übermäßig hohem Druck und/oder übermäßig hoher Temperatur geschützt.
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Der Abgasführungsabschnitt 5 ist insbesondere strömungstechnisch mit einem Motorblock 17 der Brennkraftmaschine 1 verbunden und eingerichtet, um Abgas aus wenigstens einem Brennraum 19 der Brennkraftmaschine 1, insbesondere des Motorblocks 17, abzuführen. Das Abgas durchströmt somit ausgehend von dem Motorblock 17 den Abgasführungsabschnitt 5 in der Figur von links nach rechts und durchströmt dabei die entlang des Abgasführungsabschnitts 5 angeordneten Elemente, insbesondere also die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9 und den ersten Katalysators 11, sowie weitere, im Folgenden noch erläuterte Elemente.
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Die Dosiereinrichtung 7 ist bevorzugt stromaufwärts der ersten Abgasturbine 9 angeordnet. Vorzugsweise ist die erste Abgasturbine 9 stromaufwärts des ersten Katalysators 11 angeordnet.
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Der Umgehungspfad 15 mündet an einer Ausmündungsstelle 21 aus dem Abgasführungsabschnitt 5 aus, und er mündet stromabwärts der Ausmündungsstelle 21 an einer Einmündungsstelle 23 wieder in den Abgasführungsabschnitt 5 ein. Die Ausmündungsstelle 21 ist stromaufwärts der Dosiereinrichtung 7 angeordnet. Die Einmündungsstelle 23 ist bevorzugt stromaufwärts des ersten Katalysators 11 angeordnet.
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Insbesondere teilt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die erste Abgasturbine 9 den Abgasführungsabschnitt 5 in einen stromaufwärts der ersten Abgasturbine 9 angeordneten Hochdruckabschnitt 25 und einen stromabwärts der ersten Abgasturbine 9 angeordneten Niederdruckabschnitt 27. Die Ausmündungsstelle 21 ist in dem Hochdruckabschnitt 25 angeordnet. Die Einmündungsstelle 23 ist in dem Niederdruckabschnitt 27 angeordnet.
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In dem Umgehungspfad 15 ist ein Querschnitts-Verengungselement 29 angeordnet, das insbesondere eingerichtet ist, um einen Strömungsquerschnitt des Umgehungspfads 15 bereichsweise zu verengen. Alternativ oder zusätzlich ist der Strömungsquerschnitt des Umgehungspfads 15 im Bereich des Querschnitts-Verengungselements 29 kleiner als außerhalb des Bereichs des Querschnitts-Verengungselements 29. Das Querschnitts-Verengungselement 29 ist hier insbesondere als ansteuerbares Querschnitts-Verengungselement 29 ausgebildet, vorzugsweise als ansteuerbares Ventil oder als ansteuerbare Klappe.
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Vorzugsweise ist mit dem Abgassensor 13 ein Wärmerohr 31 thermisch derart wirkverbunden, dass über das Wärmerohr 31 Wärme von dem Abgassensor 13 abgeführt werden kann. Das Wärmerohr 31 ist in bevorzugter Ausgestaltung als Heatpipe oder als Thermosiphon ausgebildet.
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Entlang des Abgasführungsabschnitts 5 ist vorzugsweise außerdem ein Partikelfilter 33 angeordnet, wobei der Partikelfilter 33 zumindest bereichsweise eine Hydrolyse-Beschichtung aufweist.
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Entlang des Abgasführungsabschnitts 5 ist außerdem bevorzugt ein zweiter Katalysator 35 angeordnet, der bevorzugt als Oxidationskatalysator 37 ausgebildet ist.
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Insbesondere sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen, von links nach rechts, in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator 37, die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9, der Partikelfilter 33, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator 11. Die Ausmündungsstelle 21 ist stromaufwärts des Oxidationskatalysators 37 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine 9 und dem Partikelfilter 33 angeordnet.
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Die erste Abgasturbine 9 ist hier als Hochdruck-Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers 39, ausgebildet.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Steuervorrichtung 41 auf, die eingerichtet ist, um das ansteuerbare Querschnitts-Verengungselement 29 zur Variation des Strömungsquerschnitts in dem Umgehungspfad 15 anzusteuern. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 41 eingerichtet, um den Strömungsquerschnitt abhängig von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 und/oder abhängig von wenigstens einem Abgasparameter am Ort der Ausmündungsstelle 21 anzusteuern. Der wenigstens eine Abgasparameter ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Druck und einer Temperatur. Insbesondere ist die Steuervorrichtung 41 hierzu mit dem Querschnitts-Verengungselement 29 wirkverbunden.
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Die Steuervorrichtung 41 ist bevorzugt eingerichtet, um durch Variation des Strömungsquerschnitts des Querschnitts-Verengungselements 29 zumindest einen Umgehungspfad-Parameter am Ort des Abgassensors 13 in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 einzustellen. Der wenigstens eine Umgehungspfad-Parameter ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Strömungsgeschwindigkeit und einer Temperatur des Teil-Abgasstroms in dem Umgehungspfad 15.
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Die Steuervorrichtung 41 ist bevorzugt als zentrales Steuergerät der Brennkraftmaschine 1, insbesondere als Engine Control Unit (ECU) ausgebildet. Vorzugsweise weist die Steuervorrichtung 41 ein Kennfeld 43 mit den Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1 sowie eine Modell 45 insbesondere für die Berechnung der von der Steuervorrichtung 41 ausgegebenen Steuersignale, auf.
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Es ist optional noch ein Katalysator-Umgehungspfad 47 vorgesehen, in dem ein erstes ansteuerbares Stellelement 49 angeordnet ist, um den Katalysator-Umgehungspfad 47 bedarfsweise zu sperren oder freizugeben. Das erste ansteuerbare Stellelement 49 ist mit der Steuervorrichtung 41 wirkverbunden und durch diese insbesondere betriebspunktabhängig ansteuerbar. Insbesondere kann mit dem ersten ansteuerbaren Stellelement 49 eine Temperatur für den Oxidationskatalysator 37 eingeregelt werden, um ein Verhältnis von Stickstoffdioxid zu Gesamt-Stickoxid in dem Abgasstrom betriebspunktabhängig einzustellen. Außerdem kann der Oxidationskatalysator 37 vorteilhaft über den Katalysator-Umgehungspfad 47 bei kalten Umgebungsbedingungen, insbesondere Startbedingungen, umgangen werden, insbesondere um der ersten Abgasturbine 9 hinreichend Enthalpie für eine schnelles Aufstarten der Brennkraftmaschine 1 zuführen zu können.
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Es ist außerdem optional noch ein Turbinen-Umgehungspfad 51 vorgesehen, in dem ein zweites ansteuerbares Stellelement 53 angeordnet ist, um den Turbinen-Umgehungspfad 51 bedarfsweise zu sperren oder freizugeben. Das zweite ansteuerbare Stellelement 53 ist mit der Steuervorrichtung 41 wirkverbunden und durch diese insbesondere betriebspunktabhängig ansteuerbar. Durch Ansteuern des zweiten ansteuerbaren Stellelements 53 ist es insbesondere möglich, die erste Abgasturbine 9 bedarfsweise zu umgehen.
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Die Steuervorrichtung 41 ist bevorzugt eingerichtet, um für eine schnelleres Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine 1 im transienten Lastabwurf das erste ansteuerbare Stellelement 49 zu öffnen, um den Oxidationskatalysator 37 zu umgehen, damit weniger Enthalpie aus dem heißen Oxidationskatalysator 37 in den Abgasstrom gelangt. Dadurch wird der ersten Abgasturbine 9 weniger Enthalpie zugeführt, sodass die Leistung der Brennkraftmaschine 1 schneller abfällt. Die Steuervorrichtung 41 ist bevorzugt eingerichtet, um zugleich auch das zweite ansteuerbare Stellelement 53 zu öffnen und damit zusätzlich Leistung der ersten Abgasturbine 9 wegzunehmen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Insbesondere sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator 37, die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9, der Partikelfilter 33, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator 11. Die Ausmündungsstelle 21 ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators 37 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine 9 und dem Partikelfilter 33 angeordnet.
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Die erste Abgasturbine 9 ist hier insbesondere als elektrisch unterstützte Abgasturbine, insbesondere als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers 55 ausgebildet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Insbesondere sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator 37, die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9, eine zweite Abgasturbine 57, der Partikelfilter 33, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator 11. Die Ausmündungsstelle 21 ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators 37 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine 9 und der zweiten Abgasturbine 57 angeordnet.
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Die erste Abgasturbine 9 ist vorzugsweise als Hochdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers 39 ausgebildet. Alternativ ist sie bevorzugt als elektrisch unterstützte Abgasturbine oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers 55 ausgebildet. Die zweite Abgasturbine 57 ist bevorzugt als Niederdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers 59 ausgebildet.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem vierten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Insbesondere sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator 37, die zweite Abgasturbine 57, die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9, der Partikelfilter 33, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, und der erste Katalysator 11. Die Ausmündungsstelle 21 ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators 37 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der Dosiereinrichtung 7 und der ersten Abgasturbine 9 angeordnet.
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Die zweite Abgasturbine 57 ist vorzugsweise als Hochdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers 39 ausgebildet. Alternativ ist sie bevorzugt als elektrisch unterstützte Abgasturbine oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers 55 ausgebildet. Die erste Abgasturbine 9 ist bevorzugt als Niederdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers 59 ausgebildet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem fünften Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Insbesondere sind bei dem fünften Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Der Oxidationskatalysator 37, die Dosiereinrichtung 7, die erste Abgasturbine 9, der Partikelfilter 33, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, der erste Katalysator 11, und die zweite Abgasturbine 57. Die Ausmündungsstelle 21 ist dabei stromaufwärts des Oxidationskatalysators 37 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der ersten Abgasturbine 9 und dem Partikelfilter 33 angeordnet.
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Die erste Abgasturbine 9 ist vorzugsweise als Hochdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers 39 ausgebildet. Alternativ ist sie bevorzugt als elektrisch unterstützte Abgasturbine oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers 55 ausgebildet. Die zweite Abgasturbine 57 ist bevorzugt als Niederdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers 59 ausgebildet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1 mit einem sechsten Ausführungsbeispiel einer Abgasführungsanordnung 3.
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Insbesondere sind bei dem sechsten Ausführungsbeispiel entlang des Abgasführungsabschnitts 5 - in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen in der angegebenen Reihenfolge - folgende Elemente angeordnet: Ein katalytisch oxidierend beschichteter Partikelfilter 33, der insofern insbesondere zusätzlich die Funktion eines Oxidationskatalysators übernimmt, insbesondere mit Hydrolyse-Beschichtung, die zweite Abgasturbine 57, die Dosiereinrichtung 7, der erste Katalysator 11, und die erste Abgasturbine 9. Die Ausmündungsstelle 21 ist dabei stromaufwärts des Partikelfilters 33 angeordnet, und die Einmündungsstelle 23 ist strömungstechnisch zwischen der zweiten Abgasturbine 57 und der Dosiereinrichtung 7 angeordnet.
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Die zweite Abgasturbine 57 ist vorzugsweise als Hochdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Hochdruck-Abgasturboladers 39 ausgebildet. Alternativ ist sie bevorzugt als elektrisch unterstützte Abgasturbine oder als Abgasturbine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers 55 ausgebildet. Die erste Abgasturbine 9 ist bevorzugt als Niederdruck-Abgasturbine oder als Abgasturbine eines Niederdruck-Abgasturboladers 59 ausgebildet.
