DE10321105A1 - Regenerating a particulate trap - Google Patents

Regenerating a particulate trap

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DE10321105A1
DE10321105A1 DE2003121105 DE10321105A DE10321105A1 DE 10321105 A1 DE10321105 A1 DE 10321105A1 DE 2003121105 DE2003121105 DE 2003121105 DE 10321105 A DE10321105 A DE 10321105A DE 10321105 A1 DE10321105 A1 DE 10321105A1
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DE
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DE2003121105
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German (de)
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Rolf BRÜCK
Wolfgang Maus
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Abstract

Es wird eine Abgasanlage (1) zur Reinigung eines Gasstroms (2) von Schadstoffen (3) vorgeschlagen, welche in Strömungsrichtung (4) des Gasstroms (2) durch die Abgasanlage (1) hindurch zumindest Mittel zur Zuführung eines Reduktionsmittels, einen ersten katalytischen Konverter (5) und eine Partikelfalle (8) aufweist, wobei mindestens eine weitere Abgasreinigungskomponente und/oder eine Entfernung von zumindest 0,5 Meter zwischen dem ersten katalytischen Konverter (5) und der Partikelfalle (8) vorgesehen sind, bei der ein Mischer (6) und ein zweiter katalytischer Konverter (7) der Partikelfalle (8) direkt vorangestellt sind. It is proposed an exhaust system (1) for purifying a gas stream (2) of pollutants (3), which in the flow direction (4) of the gas stream (2) through the exhaust system (1) through at least means for supplying a reducing agent, a first catalytic converter (5) and a particle trap (8), wherein at least one further exhaust gas purifying component and / or a distance of at least 0.5 meters between the first catalytic converter (5) and the particulate trap (8) are provided, wherein a mixer (6 ) and a second catalytic converter (7) are preceded by the particulate trap (8) directly. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle (8), die in der Abgasanlage (1) angeordnet ist, bei dem ein Reduktionsmittel (23) (nur) stromaufwärts des Turboladers (6) zur Durchführung eines Regenerationsprozesses der Partikelfalle (8) in die Abgasanlage (1) eingeleitet wird. Further, the invention relates to a method of regenerating a particulate trap (8) disposed in the exhaust system (1), in which a reducing agent (23) (only) upstream of the turbocharger (6) for performing a regeneration process of the particulate trap (8) in the exhaust system (1) is initiated.

Description

  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage zur Reinigung eines Gasstroms von Schadstoffen, die eine Partikelfalle umfasst, welche diskontinuierlich unter Einsatz eines Reduktionsmittels regeneriert wird. The present invention relates to an exhaust system for purifying a gas stream of pollutants, comprising a particulate trap which is discontinuously regenerated using a reducing agent. Weiterhin wird ein Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle beschrieben. Furthermore, a method for regenerating a particulate trap is described.
  • [0002]
    Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen, welche immer höhere Anforderungen an die Abgassysteme im Automobilbau stellen, wurden die Abgassysteme in der Vergangenheit stetig weiterentwickelt. Due to legal regulations which provide ever greater demands on the exhaust systems in the automotive industry, exhaust systems have been continuously developed in the past. Dabei werden eine Vielzahl von Komponenten eingesetzt, die jeweils unterschiedliche Funktionen innerhalb des Abgassystems erfüllen. A large number of components are used which fulfill different functions within the exhaust system. So sind beispielsweise Startkatalysatoren bzw. Vorturbo-Katalysatoren bekannt, die ein besonders kleines Volumen haben und somit schnell nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine ihre zur katalytischen Umsetzung erforderliche Starttemperatur erreichen. So start catalysts or pre-turbo catalysts are known, for example, which have a particularly small volume and thus reach quickly after a cold start of the internal combustion engine its required for the catalytic conversion start temperature. Weiterhin sind elektrisch beheizbare Katalysatoren bekannt, die ebenfalls ein verbessertes Kaltstartverhalten des Abgassystems ermöglichen. Furthermore, electrically heated catalysts are known which also allow an improved cold start behavior of the exhaust system. Sogenannte Adsorber haben im Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine die Aufgabe, bestimmte, im Abgas enthaltene Schadstoffe für einen gewissen Zeitraum zu adsorbieren, wobei diese vorzugsweise solange gespeichert werden, bis ein nachgeschalteter Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Sorbents have in the exhaust system of an internal combustion engine, the task of adsorbing certain pollutants contained in the exhaust for a period of time, wherein these are preferably stored until a downstream catalyst has reached its operating temperature. Insbesondere im Abgassystem von Dieselmotoren werden zudem Partikelfallen bzw. Partikelfilter eingesetzt, welche im Abgas enthaltene Rußpartikel und/oder andere feste Verunreinigungen auffangen. In particular, in the exhaust system of diesel engines also particulate traps or particle filter are used which collect particulates in the exhaust gas and / or other solid impurities. Die aufgefangenen Partikelansammlungen können grundsätzlich kontinuierlich oder diskontinuierlich umgesetzt werden, beispielsweise durch Zufuhr hoher thermischer Energie. The collected dust accretions can basically be implemented continuously or discontinuously, for example by supply of high thermal energy.
  • [0003]
    Zur Reduktion der Partikelemissionen im Abgas, insbesondere bei Dieselmotoren, sind Partikelfallen bekannt, welche aus einem keramischen Substrat aufgebaut sind. To reduce particulate emissions in the exhaust gas, in particular in diesel engines, particulate traps are known, which are constructed from a ceramic substrate. Diese weisen Kanäle auf, so dass das zu reinigende Abgas in die Partikelfalle einströmen kann. These have channels so that the gas to be cleaned can flow into the particulate trap. Die benachbarten Kanäle sind abwechselnd verschlossen, so dass das Abgas auf der Eintrittsseite in den Kanal einströmt, durch wenigstens eine keramische Wand hindurchtritt und durch den benachbarten Kanal auf der Austrittsseite wieder entweicht. The adjacent channels are plugged alternately so that the exhaust gas flows on the inlet side into the passage, passing through at least one ceramic wall and escapes back through the adjacent channel on the exit side. Derartige Partikelfallen sind als „geschlossene" Partikelfilter bekannt. Sie erreichen eine Effektivität von ca. 95 % über die gesamte Breite der auftretenden Partikelgrößen. Such particulate traps "closed" particle known as. You can reach an efficiency of about 95% over the entire width of the particle sizes occurring.
  • [0004]
    Eine andere Art einer Partikelfalle, die hoch thermisch belastbar ist und einen deutlich geringeren Druckverlust aufweist, geht aus der nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung Another type of particulate trap, which is highly thermally stable and has a significantly lower pressure drop, going from the unpublished German patent application DE 101 53 283 DE 101 53 283 hervor. out. In dieser Schrift ist eine Partikelfalle beschrieben, die als „offenes" Filtersystem bezeichnet wird. Bei einem solchen offenen System wird auf ein konstruktives, wechselseitiges Verschließen der Filterkanäle verzichtet. Die Kanalwände bestehen zumindest teilweise aus porösem oder hochporösem Material. Die Strömungskanäle des offenen Filters weisen Umlenk- oder Leitstrukturen auf, die das Abgas mit den darin enthaltenen Partikeln hin zu den Bereichen aus porösem oder hochporösem Material lenken. Ein Partikelfilter wird dann als offen bezeichnet, wenn er grundsätzlich von Partikeln vollständig durchlaufen werden kann, und zwar auch von Partikeln, die erheblich größer als die eigentlich herauszufilternden Partikel sind. Dadurch kann ein solcher Filter selbst bei einer Agglomeration von Partikeln während des Betriebes nicht verstopfen. Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Offenheit eines Partikelfilters ist beispielsweise die Prüfung, bis zu welchem Durchmesser kugelf In this document, a particulate trap is described, which is referred to as "face-up" filter system. In such an open system, the filter channels is omitted constructive, mutual sealing. The channel walls are made at least partially from porous or highly porous material. Exhibit The flow passages of the open filter Deflection or conductive structures, which deflect the exhaust gas with the particles contained therein toward the regions made from porous or highly porous material. A particulate filter is referred to as open if it can in principle be completely traversed by particles, even of particles are considerably larger than the actually filtered out particles. as a result, such a filter even in the case of an agglomeration of particles during operation do not clog. a suitable method for measurement of the openness of a particulate filter, for example, examining to what diameter spherically örmige Partikel noch durch einen solchen Filter rieseln können. örmige particles can still trickle through a filter. Bei den vorliegenden Anwendungsfällen ist ein Filter insbesondere dann offen, wenn Kugeln von größer oder gleich 0,1 mm Durchmesser noch hindurchrieseln können, vorzugsweise Kugeln mit einem Durchmesser oberhalb von 0,2 mm. In the present application, a filter is particularly open when can still trickle through balls of greater than or equal to 0.1 mm diameter, preferably spheres with a diameter above 0.2 mm.
  • [0005]
    Unabhängig von der An der eingesetzten Partikelfalle muss eine sichere und nach Möglichkeit vollständige Regeneration der Partikelfilter im Abgassystem eines Automobils gewährleistet sein. Regardless of which on the particulate trap safe and complete if possible regeneration of the particulate filter in the exhaust system of an automobile must be guaranteed. Eine solche Regeneration der Partikelfalle ist erforderlich, da die zunehmende Ansammlung von Partikelteilchen in der zu durchströmenden Kanalwand einen stetig steigenden Druckverlust zur Folge hat, der negative Auswirkungen auf die Motorleistung mit sich bringt. Such regeneration of the particulate trap is required because the increasing accumulation of particulate matter in the flow to pass through the channel wall has a constantly increasing pressure loss, which brings negative impact on the engine's performance. Die Regeneration umfasst im wesentlichen das kurzzeitige Aufheizen der Partikelfalle bzw. der darin angesammelten Partikel, so dass die Rußpartikel in gasförmige Bestandteile umgesetzt werden. The regeneration comprises substantially the brief heating of the particulate trap or the accumulated particles therein, so that the soot particles are converted into gaseous constituents.
  • [0006]
    Früher wurden derartige Partikelfallen direkt beheizt, beispielsweise durch eine ohmsche Widerstandserhitzung. Previously, such particles traps were heated directly, for example by a resistive heating. Es war auch bekannt, mit einem separaten Brenner die angelagerten Rußpartikel umzusetzen. It was also known to react with a separate burner, the accumulated soot particles. Nachfolgende Vorrichtungen zur Regeneration der Partikelfilter zeichnen sich dadurch aus, dass stromaufwärts einer solchen Partikelfalle ein Reduktionsmittel zugeführt wird, welches letztendlich eine chemische Umsetzung der in der Partikelfalle angelagerten Rußpartikel bewirkt. Subsequent devices for regeneration of the particulate filter characterized by the fact that upstream of such a particulate trap, a reducing agent is supplied, which ultimately causes a chemical reaction of the deposited soot particles in the particulate trap. Hierbei haben sich im wesentlichen zwei unterschiedliche Systeme herauskristallisiert: die diskontinuierliche und die kontinuierliche Regeneration. Here, have emerged essentially two different systems: the discontinuous and continuous regeneration.
  • [0007]
    Das System zur kontinuierlichen Regeneration von Filtern wird CRT (Continuous Regeneration Trap) genannt und beispielsweise in der The system for the continuous regeneration of filters is called CRT (Continuous Regeneration Trap), and for example, in US 4,902,487 US 4,902,487 beschrieben. described. In einem solchen System werden die Partikel bei Temperaturen oberhalb von 200°C mittels Oxidation durch Inkontaktbringen mit Stickstoffdioxid (NO 2 ) umgesetzt. In such a system, the particles are reacted at temperatures above 200 ° C by means of oxidation by contact with nitrogen dioxide (NO 2). Das hierzu erforderlich Stickstoffdioxid wird häufig durch einen Oxidationskatalysator erzeugt, der stromaufwärts von dem Filter angeordnet ist. The nitrogen dioxide required for this purpose is often generated by an oxidation catalyst disposed upstream of the filter. Hierbei stellt sich jedoch gerade im Hinblick auf die Anwendung bei Kraftfahrzeugen mit Dieselkraftstoff das Problem, dass nur ein unzureichender Anteil von Stickstoffmonoxid (NO) im Abgas existiert, der in das gewünschte Stickstoffdioxid umge setzt werden kann. Here, however, arises especially with regard to the use in motor vehicles with diesel fuel the problem that only an insufficient proportion of nitric oxide (NO) in the exhaust gas exists which can be set to the desired nitrogen dioxide vice. Infolgedessen kann bislang nicht sichergestellt werden, dass eine kontinuierliche Regeneration der Partikelfalle im Abgassystem erfolgt. As a result, can not be ensured so far that a continuous regeneration of the particulate trap takes place in the exhaust system. Deswegen ist es vielfach auch üblich, Harnstoff oder ähnliche Reduktionsmittel in das Abgassystem zuzuführen, die eine kontinuierliche Regeneration der Filter ermöglichen. Therefore, it is often also usual to supply urea or the like reducing agent into the exhaust system, enable continuous regeneration of the filter. Nachteilig bei solchen Systemen ist der hohe technische Aufwand, sowie die Tatsache, dass im Kraftfahrzeug separate Verbrauchsmittel bzw. Betriebsmittel mitgeführt werden müssen. The disadvantage of such systems is the high technical complexity, and the fact that in the motor vehicle separate consumables and equipment must be carried.
  • [0008]
    Bei der diskontinuierlichen Regeneration von Partikelfallen ist es bekannt, der Partikelfalle einen Oxidationskatalysator vorzuschalten, dem ungesättigte bzw. unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) zugeführt werden. In the discontinuous regeneration of particulate traps, it is known to connect a oxidation catalyst of the particulate trap, the unsaturated or unburned hydrocarbons (HC) are supplied. Beim Kontakt der ungesättigten Kohlenwasserstoffe mit dem Oxidationskatalysator entsteht eine besonders exotherme Reaktion, die eine signifikante Erhöhung der Temperatur des Abgases zur Folge hat. Upon contact of the unsaturated hydrocarbon with the oxidation catalyst a particularly exothermic reaction, which has a significant increase in the temperature of the exhaust gas result is produced. Dabei werden Temperaturen erreicht, die in einem Bereich liegen, dass eine Umsetzung der in den Partikelfallen gelagerten Partikelagglomerationen möglich ist. Temperatures are achieved which are in a range that a conversion of the stored in the particulate traps particle agglomerations is possible. Hierbei müssen häufig Temperaturen oberhalb von 600°C erreicht werden. Here, temperatures must be above 600 ° C often. Die Reduktionsmittelzufuhr kann dabei separat erfolgen, es ist aber auch bekannt, unverbrannte Kraftstoffanteile aus der Verbrennungskraftmaschine direkt in die Abgasleitung einzuführen, so dass diese auf den Oxidationskatalysator treffen. The reductant delivery can take place separately here, but it is also known to introduce unburned fuel portions of the internal combustion engine directly into the exhaust pipe, so that they meet the oxidation catalyst.
  • [0009]
    Der eingangs geschilderte Wunsch, bereits unmittelbar nach dem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine eine katalytische Umsetzung des Abgases zu bewirken, lässt sich durch den Einsatz von Startkatalysatoren verwirklichen, die sich durch ein kleines Volumen (zB kleiner 20% des Hubraums der Verbrennungskraftmaschine) und ihre Motornähe auszeichnen. The initially described desire already to effect a catalytic conversion of the exhaust gas immediately after a cold start of the internal combustion engine, can be realized through the use of start catalysts (less for example, 20% of the cubic capacity of the internal combustion engine) are characterized by a small volume and its vicinity of the engine. Dabei stellt sich das technische Problem, dass eine Zufuhr von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, die in einer stromabwärts gelegenen, deutlich von dem Startkatalysator entfernt angeordneten Partikelfalle eine Regeneration bewirken soll, nicht mehr möglich ist. In this case, represents the technical problem that a supply of unsaturated hydrocarbons, which is to effect a regeneration in a downstream significantly remote from the starting catalyst particulate trap is no longer possible. Der als Re duktionsmittel wirkende Kraftstoff würde auf den Startkatalysator auftreffen und zu einer exothermen Reaktion führen. The fuel than Re duktionsmittel acting would impinge on the starting catalyst and lead to an exothermic reaction. Aufgrund der Tatsache, dass die Partikelfalle sehr weit von dem Startkatalysator entfernt angeordnet ist bzw. zusätzliche Komponenten zur Abgasreinigung zwischen den Startkatalysatoren und der Partikelfalle angeordnet sind, wird in der Partikelfalle nicht die erforderliche Temperaturerhöhung bewirkt. Due to the fact that the particle trap is positioned very far from the start of catalyst or additional components are disposed for purifying exhaust gas between the starting catalyst and the particulate trap, the particulate trap in not have the required temperature increase is effected.
  • [0010]
    Deshalb ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die geschilderten technischen Probleme zu beseitigen, insbesondere ein Abgassystem sowie ein Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle anzugeben, so dass eine diskontinuierliche Regeneration der Partikelfalle auch dann gewährleistet werden kann, wenn große Entfernungen zwischen dem Startkatalysator und der Partikelfalle für das Abgas zurückzulegen bzw. temperaturempfindliche Komponenten zur Umsetzung bestimmter Abgasbestandteile zwischen dem Startkatalysator und der Partikelfalle angeordnet sind. Therefore, it is object of the present invention is to eliminate the technical problems to specify particular an exhaust gas system and a method for regenerating a particulate trap, so that a discontinuous regeneration of the particulate trap can be ensured even when great distances between the start catalyst and particle trap for the exhaust gas back down or temperature-sensitive components to the implementation of certain exhaust gas components between the start catalyst and the particulate trap are arranged. Die Abgasanlage soll zudem einfach aufgebaut und die Regeneration einfach durchführbar sein. The exhaust system is also to simple construction and the regeneration be easy to carry out.
  • [0011]
    Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben. These objects are achieved by an exhaust system having the features of claim 1 and a method of regenerating a particulate trap with the features of claim 11. Further advantageous embodiments are described in the respective dependent claims. Dabei sind die dort aufgezeigten Weiterbildungen auch in beliebig sinnvoller Weise miteinander kombinierbar. The indicated there developments are combined with each other in any meaningful way.
  • [0012]
    Die Abgasanlage zur Reinigung eines Gasstroms mit Schadstoffen umfasst in Strömungsrichtung des Gasstroms durch die Abgasanlage hindurch zumindest Mittel zur Zuführung des Reduktionsmittels, einem ersten katalytischen Konverter und eine Partikelfalle, wobei mindestens eine weitere Abgasreinigungskomponente und/oder eine Entfernung von mindestens 0,5 m zwischen dem ersten katalyti schen Konverter und der Partikelfalle vorgesehen ist. The exhaust system for purifying a gas stream with pollutants included in the flow direction of the gas flow through the exhaust system through at least means for supplying the reducing agent, a first catalytic converter and a particulate trap, wherein at least one further exhaust gas purifying component and / or a distance of at least 0.5 m between the first katalyti rule converter and the particle trap is provided. Erfindungsgemäß ist sind ein Mischer und ein zweiter katalytischer Konverter der Partikelfalle direkt vorangestellt. According to the invention, a mixer and a second catalytic converter the particulate trap are directly placed in front.
  • [0013]
    Zur Klarstellung der hier verwendeten Begriffe wird nachfolgend die Bedeutung im einzelnen näher erläutert. For clarification of the terms used herein have the meaning is explained in detail further below. Unter „Strömungsrichtung des Gasstromes" ist die Richtung des Gasstromes zu verstehen, die die Strömung ausgehend von einer Verbrennungskraftmaschine hin zum Auspuff bzw. Austritt in die Atmosphäre nimmt. Dabei ist eine Hauptströmungsrichtung gemeint, also bleiben insbesondere lokale Strömungsturbulenzen od. dgl. unberücksichtigt. Die Anordnung der einzelnen Mittel in Strömungsrichtung durch die Abgasanlage hindurch bedeutet, dass der Gasstrom zunächst mit den Mitteln zur Zuführung eines Reduktionsmittels in Kontakt kommt, anschließend mit dem ersten katalytischen Konverter und schließlich mit der Partikelfalle. Davon bleibt unberührt, dass der Gasstrom zwischen diesen einzelnen Komponenten mit weiteren Bestandteilen der Abgasanlage in Kontakt kommt, wie beispielsweise weitere Adsorber, Abgasleitungen, etc. Weiterhin ist mit dem Hinweis darauf, dass „zumindest" die aufgeführten Einrichtungen vorgesehen sind, auch umfasst, dass die Einrichtungen mehrfach, direkt oder in The term "flow direction of the gas flow" is the direction of the gas stream to be understood that takes the flow from an internal combustion engine towards the exhaust or discharge into the atmosphere. In this case, a main flow direction is meant, that remain in particular local flow turbulences od. Like. Disregarded. The arrangement of the individual means in the direction of flow through the exhaust system through means that the gas flow first comes into contact with the means for supplying a reducing agent, then with the first catalytic converter, and finally with the particulate trap. remains unaffected, that the gas flow between these individual components comes into contact with other components of the exhaust system, such as another adsorber, exhaust pipes, etc. further, the devices shown are provided with the indication that "at least" also includes that the means multiple, directly or in direkt, hintereinander angeordnet sein können. , Can be arranged directly behind one another.
  • [0014]
    Unter einem „katalytischen Konverter" sind eine Vielzahl von bekannten Trägerkörpern für katalytisch aktives Material zu verstehen. Dabei können die Trägerkörper überwiegend aus Metall und/oder Keramik aufgebaut sein. Bei metallischen Katalysator-Trägerkörpern werden bekanntermaßen zumindest teilweise strukturierte Blechfolien so miteinander gewunden, dass für ein Fluid durchströmbare Kanäle gebildet sind. Es ist auch bekannt, metallische Trägerkörper durch Extrusion herzustellen. Weiterhin sind keramische Trägerkörper bekannt, die ihre Wabenform ebenfalls durch einen Extrudier- und Sinter-Vorgang erhalten. Eine solche Wabenform hat sich deshalb als besonders vorteilhaft erwiesen, weil auf diese Weise eine besonders große Oberfläche bereitgestellt wird, die einen innigen Kontakt mit dem Gasstrom zur Folge hat. By a "catalytic converter" are a variety of known support bodies for catalytically active material to understand. The support bodies may mainly be constructed ceramics from metal and / or. The case of metallic catalyst carrier bodies at least partially structured sheet metal foils are known to be so wound together such that for a fluid can flow channels are formed. It is also known to produce metallic carrier body by extrusion. Further, ceramic support body which likewise receive their honeycomb shape by an extruding and sintering process. such honeycomb has therefore been found to be particularly advantageous because a particularly large surface is provided in this manner, which has an intimate contact with the gas current.
  • [0015]
    Unter dem Begriff der „Partikelfalle" sind sowohl klassische Filtersysteme mit wechselseitig verschlossenen Kanälen als auch die oben beschriebenen „offenen" Filtersysteme gemeint. The term "particulate trap" both classic filter systems with alternately closed channels and the "open" described above are meant to filter systems.
  • [0016]
    Der Begriff „Abgasreinigungskomponente" stellt einen Oberbegriff für eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten zur Abgasbehandlung dar, insbesondere Wabenkörper, Wasserfallen, Heizelemente, Schalldämpfer, Adsorber, Speichervorrichtungen, etc. The term "exhaust gas purification component" is a generic term for a variety of different components for exhaust treatment is, in particular honeycomb bodies, water traps, heaters, silencer, adsorbers, memory devices, etc.
  • [0017]
    Unter einer „Entfernung" zwischen dem ersten katalytischen Konverter und der Partikelfalle ist insbesondere deren Abstand entlang des Strömungsweges des Gasstromes zu verstehen. Das bedeutet, dass hierzu die Entfernung entlang der Abgasleitung zu bestimmen ist, welche den ersten katalytischen Konverter und die Partikelfalle, auf dem kürzesten Weg, verbindet. A "distance" between the first catalytic converter and the particulate trap whose distance along the flow path of the gas stream is meant in particular. This means that for this purpose to determine the distance along the exhaust line connecting the first catalytic converter and the particulate trap on which shortest route connecting.
  • [0018]
    Ein „Mischer" im Sinne dieser Offenbarung beschreibt eine Einrichtung, die eine Verwirbelung bzw. eine signifikante Strömungsumlenkung von Teilgasströmen bewirkt. Insbesondere liegt der Anteil umgelenkter Teilgasströme oberhalb von 50 %, insbesondere 80 %, bevorzugt oberhalb 95 %. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Teilabgasströme nicht im wesentlichen parallel zueinander abgelenkt werden, sondern sich zumindest teilweise aufeinander zu bewegen, so dass eine Vermischung stattfindet. Beispielhaft sei hier ein Mischelement der Art genannt, wie es in der A "mixer" for the purposes of this disclosure describes a means for causing a swirling or a significant deflection of the flow of the partial gas streams. In particular, the proportion of deflected partial gas streams is above 50%, particularly 80%, preferably above 95%. It is particularly advantageous that the partial exhaust gas streams are not deflected substantially parallel to each other, but in some cases to move at least one another so that mixing takes place. By way of example here, a mixing element of the kind referred to, as in the DE 199 38 840 DE 199 38 840 beschrieben ist. is described. Selbstverständlich können auch alle anderen, bekannten Mischer eingesetzt werden, solange sie die zuvor stehenden Kriterien erfüllen. Of course, all other known mixers can be used as long as they meet the above mentioned criteria.
  • [0019]
    Betreffend den zweiten katalytischen Konverter, so sei darauf hingewiesen, dass es sich hierbei von der Art wiederum um eine Abgasbehandlungskomponente handelt, wie sie mit Bezug auf den ersten katalytischen Konverter beschrieben wurde. Concerning the second catalytic converter, so it should be noted that this in turn is of the type to an exhaust gas treatment component, as described with respect to the first catalytic converter. Allerdings ist dieser zweite katalytische Konverter nicht als Startkatalysator ausgeführt, dh er befindet sich nicht in motornaher Umgebung. However, this second catalytic converter is not designed as a starting catalyst, ie it is not close to the engine environment.
  • [0020]
    Mit der erfindungsgemäßen Abgasanlage ist es möglich, wie nachfolgend noch mit Bezug auf das Verfahren näher erläutert wird, Kraftstoff als Reduktionsmittel zur Regeneration der Partikelfalle einzusetzen, wobei der Kraftstoff im wesentlichen ohne eine vollständige exotherme Reaktion den ersten katalytischen Konverter passiert. With the inventive exhaust system, it is possible, as will be explained below With continued reference to the process in more detail, to use fuel as a reducing agent for the regeneration of the particulate trap, wherein said fuel is substantially passed through the first catalytic converter without a full exothermic reaction. Dann wird dieses Kraftstoff-Gas-Gemisch mittels des Mischers so aufbereitet, dass die gewünschte exotherme Reaktion im zweiten katalytischen Konverter stattfindet, welche die für die Regeneration der Partikelfalle erforderliche Temperaturerhöhung bewirkt. Then, this fuel gas mixture is processed by means of the mixer so that the desired exothermic reaction takes place in the second catalytic converter, which causes the time required for the regeneration of the particulate trap temperature increase. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass der zur Regeneration benötigte Kraftstoff in einem Abschnitt bzw. Teilvolumenstrom des Abgasstromes konzentriert durch den ersten katalytischen Konverter hindurchgeführt wird, so dass für einen erheblichen Anteil des mitgeführten Kraftstoffes nicht ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht, der zur katalytischen Umsetzung erforderlich ist. An essential aspect of the invention that the fuel required for the regeneration is concentrated in a portion or part volume flow of the exhaust gas flow guided through the first catalytic converter, so that does not represent a significant percentage of the entrained fuel sufficient oxygen available, which for the catalytic conversion is required. Somit treten nur in den Randbereichen des hoch-kraftstoffhaltigen Teilgasstromes katalytisch motivierte Reaktionen auf, ein Großteil der zusätzlich eingespritzten Kraftstoffmenge passiert jedoch ohne Umsetzung den ersten katalytischen Konverter. Thus catalytically motivated reactions occur only in the peripheral areas of the high-fuel-containing partial gas stream, however, much of the additional injected fuel quantity passed without implementation of the first catalytic converter.
  • [0021]
    Der Mischer bewirkt nun, dass sich dieser Kraftstoff-angereicherte Teilgasstrom mit dem restlichen Abgas mischt, welches gerade bei Dieselmotoren besonders mager, dh sauerstoffreich, ist. The mixer now has the effect that this fuel-enriched partial gas stream mixed with the remaining exhaust gas, which is just in diesel engines particularly lean, that is rich in oxygen. Durch diesen Mischvorgang erfolgt eine Auflösung des hoch-kraftstoffhaltigen Teilgasstromes, so dass der Kraftstoff fein dispers mit dem Abgasstrom hin zur stromabwärts gelegenen Partikelfalle strömt. Through this mixing process, a resolution of the high-fuel-containing partial gas flow takes place, so that the fuel flows finely dispersed with the exhaust gas stream toward the downstream particulate trap. In diesem Zusammenhang spielt es keine wesentliche Rolle, ob der gemischte Abgasstrom auf dem Weg hin zum zweiten katalytischen Konverter weitere (nicht oxidierend wirkende) Abgasreinigungskomponente durchströmt oder nicht. In this context, it makes no significant difference whether the mixed exhaust gas stream on the way toward the second catalytic converter flows through more (non-oxidising) emission control component or not. Letztlich trifft der gemischte Abgasstrom auf den zweiten katalytischen Konverter, der wiederum eine katalytisch aktive Oberfläche aufweist und nun eine Umsetzung der Abgas-Kraftstoff-Dispersion bewirkt. Finally, the mixed exhaust gas stream impinges on the second catalytic converter, which in turn has a catalytically active surface and now causes a conversion of the exhaust air-fuel dispersion.
  • [0022]
    Da dieser zweite katalytische Konverter direkt (bzw. unmittelbar, also ohne dass weitere Abgasreinigungskomponenten dazwischen angeordnet sind) der Partikelfalle vorgeschaltet ist, wird die Temperaturerhöhung aufgrund der exothermen Reaktion unmittelbar an die Partikelfalle weitergegeben. Since this second catalytic converter directly (or directly, ie without further exhaust gas cleaning components are arranged in between) of the particle trap is connected upstream, the temperature rise due to the exothermic reaction is transferred directly to the particulate trap. Dies gewährleistet nun eine vollständige Regeneration der Partikelfalle. This now ensures complete regeneration of the particulate trap. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle so zueinander angeordnet sind, dass das Abgas eine möglichst große Energiemenge an die Partikelfalle abgeben kann. It is particularly advantageous that the second catalytic converter and the particulate trap are arranged to one another such that the exhaust gas can leave the largest possible amount of energy to the particulate trap. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass der katalytische Konverter und die Partikelfalle zueinander nur einen geringen Abstand aufweisen, insbesondere beträgt dieser Abstand weniger als 10 cm, insbesondere weniger 5 cm und bevorzugt weniger als 2 cm. This can for example be ensured by the fact that the catalytic converter and the particulate trap to each other have only a small distance, in particular this distance is less than 10 cm, in particular less than 5 cm and preferably less than 2 cm. Der Abstand beschreibt dabei die Distanz, die das Abgas nach dem Austritt aus dem zweiten katalytischen Konverter bis zum Eintritt in die Partikelfalle zurücklegt. The distance here describes the distance traveled by the exhaust gas after exiting the second catalytic converter to entry into the particle trap. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Abgasleitung zwischen dem zweiten katalytischen Konverter und der Partikelfalle thermisch isoliert ist bzw. keine zusätzlichen Bauteile wie Klappen, Leitbleche, Sonden oder ähnliches, oder auch Krümmungsabschnitte aufweist. In particular, it is advantageous if the exhaust pipe between the second catalytic converter and the particulate trap is thermally isolated and comprises no additional components such as flaps, baffles, probes or the like, or curved sections.
  • [0023]
    Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Mischer ein Turbolader. According to a further embodiment of the invention, the mixer is a turbocharger. Gerade bei den neueren Dieselmotoren, welche nach dem Prinzip der Direkteinspritzung arbeiten, hat sich der Einsatz eines Abgas-Turboladers zur Kompression der Ansaugluft bewährt. Especially with the newer diesel engines which operate on the principle of direct injection, the use of an exhaust gas turbocharger for compressing the intake air has proved. Ein solcher Verdichter für die Ansaugluft wird durch das den Turbolader durchströmende Abgas betrieben. Such a compressor for the intake air is driven by the exhaust gas flowing through the turbocharger. Beim Durchströmen des Turboladers erfährt das Abgas eine starke Verwirbelung, so dass vom Turbolader die Kriterien, die oben mit Bezug auf den Mischer dargestellt wurden, voll erfüllt sind. When flowing through the turbocharger, the exhaust gas undergoes a strong turbulence, so that the turbocharger, the criteria that have been illustrated above with respect to the mixer, are completely fulfilled. D. h. D. h. beispielsweise, dass nun dem ersten katalytischen Konverter lediglich ein Turbolader nachgeschaltet sein kann, dem wiederum ein zweiter katalytischer Konverter und die Partikelfalle nachgeschaltet sind. for example, that now the first catalytic converter only a turbocharger can be connected downstream, which in turn a second catalytic converter and the particle trap downstream. Gerade bei einer solchen Anordnung der Abgasreinigungskomponenten bzw. des Turboladers ist das nachstehend beschriebene Verfahren vorteilhaft, da es verhindert, dass durch den ersten katalytischen Konverter, der bevorzugt als Startkatalysator ausgebildet ist, so hohe Temperaturen im Abgas erzeugt werden, dass der direkt nachgeschaltete Turbolader beschädigt wird. Especially in such an arrangement, the exhaust gas cleaning components, or the turbocharger, the method described below is advantageous because it prevents through the first catalytic converter, which is preferably formed as a start catalyst, such high temperatures are generated in the exhaust gas, that the directly downstream turbocharger damaged becomes. So ist es möglich, das Abgas mit für den Turbolader erträglichen Temperaturen hindurchzuführen, und es anschließend auf eine solche Temperatur mittels des zweiten katalytischen Konverters aufzuheizen, dass eine Regeneration der Partikelfalle sichergestellt ist. Thus, it is possible to pass the exhaust gas with tolerable for the turbocharger temperatures and then heat up to such a temperature by the second catalytic converter that regeneration of the particulate trap is secured.
  • [0024]
    Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Abgasanlage umfassen die Mittel zur Zuführung des Reduktionsmittels zumindest eine Einspritzdüse zur Bereitstellung von Kraftstoff im Brennraum einer mobilen Verbrennungskraftmaschine. According to another embodiment of the exhaust system, the means for supplying the reducing agent include at least one injection nozzle for providing fuel in the combustion chamber of a mobile internal combustion engine. Das bedeutet insbesondere, dass lediglich eine bzw. mehrere Einspritzdüsen, die zur Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff bestimmt sind, zur Bereitstellung von Reduktionsmittel für die Regeneration der Partikelfalle eingesetzt werden. This means in particular that only one or a plurality of fuel injectors, which are intended to supply the internal combustion engine with fuel, can be used to provide a reducing agent for the regeneration of the particulate trap. D. h. D. h. mit anderen Worten, dass die zumindest eine Einspritzdüse in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff einspritzt, der im wesentlichen unverbrannt aus den Zylinder austritt, den ersten katalytischen Konverter (und ggf. auch den Turbolader) passiert und schließlich erst durch Kontakt mit dem zweiten katalytischen Konverter eine exotherme Reaktion zur Umsetzung des Kraftstoffs stattfindet. in other words, that the at least one injection nozzle injects fuel into the cylinders of the internal combustion engine, which emerges essentially unburnt in the cylinder, the first catalytic converter (and possibly also the turbocharger) happened and finally only by contact with the second catalytic converter exothermic reaction for the conversion of fuel takes place. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher Aufbau der Abgasanlage möglich, schließlich kann auf zusätzliche Leitungen bzw. Düsen u. In this way, a particularly simple design of the exhaust system is possible, after all, can on additional lines or nozzles. dgl. zur Einleitung des Reduktionsmittels verzichtet werden. be omitted for the introduction of the reducing agent or the like..
  • [0025]
    Weiter wird vorgeschlagen, dass die Einspritzdüse so angeordnet ist, dass der Kraftstoff in einen Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine einleitbar ist. Next, that the injection nozzle is arranged so that the fuel can be introduced into an exhaust passage of the internal combustion engine is proposed. Dabei ist für den Fachmann klar, dass hierzu ggf. weitere Mittel erforderlich sind. It is clear for the skilled person that this possibly further funds are required. So ist zu berücksichtigen, dass die Einspritzdüse üblicherweise so ausgerichtet ist, dass ein besonders gutes Verdichtungs- bzw. Verbrennungsverhalten des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet ist. Thus, it should be noted that the injection nozzle is usually oriented so that a particularly good compression and combustion behavior of the fuel-air mixture is ensured in the cylinder of the internal combustion engine. Um sicherzustellen, dass der Kraftstoff den Auslasskanal erreicht, sind so ggf. vorgegebene Positionen des Kolbens oder des Ventils erforderlich. To ensure that the fuel reaches the exhaust port, predetermined positions of the piston or of the valve are so may be required.
  • [0026]
    Um beispielsweise eine leicht nachrüstbare Ausgestaltung des Abgassystems zu erhalten, die eine Modifikation des Zylinders bzw. des Brennraumes nicht erfordert, wird vorgeschlagen, dass mindestens eine separate Zuleitung in bzw. an einem Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Abgasanlage vorgesehen ist. For example, to obtain an easily retrofittable embodiment of the exhaust system that does not require a modification of the cylinder or the combustion chamber, it is proposed that at least one separate supply line is provided in or on an exhaust passage of the internal combustion engine and / or the exhaust system. Damit ist gemeint, dass beispielsweise von der Kraftstoffzufuhr hin zum Motor eine Zusatzleitung vorgesehen ist, und der Kraftstoff zwischen dem Brennraum bzw. dem Motorenzylinder und dem ersten katalytischen Konverter dem Abgasstrom zugeführt wird. By this is meant that an additional line is provided, for example, from the fuel supply toward the engine, and the fuel between the combustion chamber and the engine cylinder and the first catalytic converter is fed to the exhaust gas stream. Dabei ist zu beachten, dass dies so erfolgt, dass ein relativ eng begrenzter Teilgasstrom erzeugt wird, der eine besonders hohe Konzentration von Kraftstoff aufweist. It should be noted that this is done so that a relatively narrowly defined partial gas stream is produced which has a particularly high concentration of fuel. Dadurch wird gewährleistet, dass der zur Durchführung einer exothermen Reaktion erforderliche Sauerstoff verdrängt wird, und der hoch-kraftstoffhaltige Teilgasstrom sowohl den ersten katalytischen Konverter als auch ggf. nachgeordnete Komponenten durchströmt ohne eine signifikante chemische Umsetzung zu erfahren. Characterized that the oxygen required for conducting an exothermic reaction is displaced is ensured and the high-fuel-containing gas stream part both of the first catalytic converter and possibly downstream components flow through without any significant chemical reaction to learn.
  • [0027]
    Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Zuführung eines Reduktionsmittels mit einem Reduktionsmittel-Reservoir sowie einer Steuerungs-Einheit verbunden sind, so dass eine intermittierende Reduktionsmittelzufuhr durchführbar ist. According to a further embodiment it is proposed that the means for supplying a reducing agent with a reducing agent reservoir and a control unit are connected, so that intermittent supply of reducing agent is feasible. Bezüglich des Reduktionsmittel-Reservoirs können separate Behälter bzw. Vorratsräume vorgesehen sein, es ist jedoch auch möglich, dass es sich hierbei direkt um den Kraftstoff-Tank handelt. With respect to the reducing agent reservoir separate containers and storage rooms can be provided, but it is also possible that this is directly dealing with the fuel tank. Die Steuerungs-Einheit übernimmt die Aufgabe, bedarfsgerecht die Öffnungszeiten bzw. anliegenden Drücke bei der Einspritzdüse bzw. anderen Düsen zu regeln bzw. zu steuern. The control unit takes over the task, as needed to control the opening times and applied pressures in the injection nozzle or nozzles or other control. Dies hat insbesondere in Abhängigkeit von der Kolben- bzw. Auslassventil-Stellung des Zylinders der Verbrennungskraftmaschine zu erfolgen. This must be done in particular in dependence on the piston or exhaust valve position of the cylinder of the internal combustion engine.
  • [0028]
    Weiter ist es vorteilhaft, dass der erste katalytische Konverter eine die Oxidation von zumindest einem im Gasstrom enthaltenen Schadstoffes fördernde erste Kontaktfläche hat. Further, it is advantageous that the first catalytic converter has an oxidation of at least one pollutant contained in the gas stream promotional first contact surface. D. h. D. h. insbesondere, dass mit dem ersten katalytischen Konverter ungesättigte Kohlenwasserstoffe in weniger schädliche Bestandteile umgewandelt werden. in particular, that are converted into less harmful components with the first catalytic converter unsaturated hydrocarbons. Gerade weil in diesem Zusammenhang stets ein besonderes Interesse der Öffentlichkeit vorliegt, wird vorgeschlagen, dass auch der zweite katalytische Konverter eine die Oxidation von zumindest einem im Gasstrom enthaltenen Schadstoff fördernde zweite Kontaktfläche hat. Just because in this context is always present a special interest of the public, it is proposed that the second catalytic converter has an oxidation of at least one contained in the gas stream pollutant promoting second contact surface. Dabei ist es u. It is u. U. möglich, dass sowohl der erste katalytische Konverter als auch der zweite katalytische Konverter das gleiche katalytisch aktive Material an bzw. in der Kontaktfläche aufweisen. U. possible that both of the first catalytic converter and second catalytic converter have the same catalytically active material on or in the contact surface. Dies ist insofern überraschend, da mit der hier vorgeschlagenen Vorrichtung bzw. dem nachfolgend erläuterten Verfahren gewährleistet ist, dass das Reduktionsmittel die gleiche Beschichtung einerseits passiert, andererseits jedoch unter einer exothermen Reaktion mit einer erheblichen Temperaturerhöhung des Abgases umgesetzt wird. This is surprising, since it is ensured the device proposed here and the method described below, that the reducing agent on the one hand passes through the same coating, but on the other hand reacted under an exothermic reaction with a substantial increase in temperature of the exhaust gas.
  • [0029]
    Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der Abgasanlage bilden der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle eine Baueinheit. According to yet another embodiment of the exhaust system of the second catalytic converter and the particulate trap form a structural unit. Das bedeutet insbesondere, dass der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle nicht nur über die sie umgebende Abgasleitung verbunden sind. This means in particular that the second catalytic converter and the particle trap are connected not only by the surrounding exhaust pipe. So ist beispielsweise möglich, dass der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle in einem gemeinsamen Mantelrohr angeordnet sind, welches mit der Abgasleitung in Kontakt steht. For example, possible that the second catalytic converter and the particulate trap are arranged in a common casing, which is in contact with the exhaust pipe. Es ist jedoch auch möglich, dass der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle nicht nur über den Umfang miteinander verbunden sind, sondern dies ggf. über die Stirnseiten eine Kontaktierung erfolgt, beispielsweise über Stifte, Blechfolien, oder ähnliches. However, it is also possible that the second catalytic converter and the particulate trap are connected to each other not only over the periphery, but this is a contact is made, if necessary, beyond the end faces, for example the pins, metal foils, or the like. Weiter ist es beispielsweise auch möglich, bezuglich der Baueinheit eine in Umfangsrichtung wirkende thermische Isolierung vorzusehen, so dass die in dem zweiten katalytischen Konverter erzeugte exotherme Energie fast vollständig an die Partikelfalle abgegeben wird. Further, it is for example also possible to provide posted for the assembly a force acting in the circumferential direction thermal insulation, so that the exothermic energy generated in the second catalytic converter is delivered almost entirely to the particulate trap.
  • [0030]
    Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasanlage bilden der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle zusammen einen für ein Fluid durchströmbaren Körper, der in Strömungsrichtung zunächst eine katalytisch aktive Beschichtung und nachfolgend Mittel zur Anlagerung von Partikeln aufweist. According to a further advantageous embodiment of the exhaust system of the second catalytic converter and the particulate trap together form a through which a fluid body, which initially has a catalytically active coating, and subsequently means for accumulation of particles in the flow direction. D. h. D. h. beispielsweise, dass der zweite katalytische Konverter und die Partikelfalle mit demselben Trägerkörper ausgeführt sind. for example, that the second catalytic converter and the particulate trap are run with the same carrier body. D. h. D. h. mit anderen Worten, dass beispielsweise sich die Kanalwände, welche in der Regel von keramischem Material bzw. von Metallblechen gebildet werden, über eine gesamte Länge in Strömungsrichtung des zweiten katalytischen Konverters und der Partikelfalle gemeinsam erstrecken. in other words, that, for example, the channel walls, which are usually formed of ceramic material or of metal sheets, extend together over an entire length in the flow direction of the second catalytic converter and the particulate trap. Eine Unterteilung des Trägerkörpers selbst muss dann nicht vorliegen. A division of the carrier body itself then does not exist. Es können jedoch Aussparungen, Deformierungen, Materialanhäufungen od. dgl. in Teilabschnitten des Körpers bzw. den Kanalwänden vorgenommen werden, so dass der Abschnitt des Körpers an die jeweilige Funktion, Katalysator einerseits und Partikelfalle andererseits, angepasst ist. However, it can od recesses, deformations, material accumulations. like. in sections of the body and the channel walls are made, so that the portion of the body to the respective function catalyst the one hand and particle trap on the other hand, adjusted. Grundsätzlich ist aber möglich, dass sich diese Abschnitte des Trägerkörpers bzw. Körpers (nur oder zusätzlich) durch unterschiedliche Beschichtungen unterscheiden. Basically, however, is possible that these portions of the carrier body or body differ (only or also) by means of different coatings. Dabei kann auch ein Überlappungsbereich des Abschnittes, der den zweiten katalytischen Konverter darstellt, und dem Abschnitt, der die Partikelfalle bildet, vorliegen. It can also be a region of overlap of the portion representing the second catalytic converter, and the portion forming the particulate trap are present.
  • [0031]
    Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle vorgeschlagen, die in einer Abgasanlage angeordnet ist, wobei die Abgasanlage (in Strömungsrichtung eines Gasstromes gesehen) zumindest einen ersten katalytischen Konverter, einen Turbolader, einen zweiten katalytischen Konverter und die Partikelfalle aufweist. According to a further aspect of the invention a method of regenerating a particulate trap is proposed which is arranged in an exhaust system, said exhaust system (seen in the flow direction of a gas flow) has at least one first catalytic converter, a turbocharger, a second catalytic converter and the particulate trap. Dabei wird ein Reduktionsmittel stromaufwärts des Turboladers zur Durchführung eines Regenerationsprozesses der Partikelfalle in die Abgasanlage eingeleitet. Here, a reducing agent upstream of the turbocharger for performing a regeneration process of the particulate trap is introduced into the exhaust system. Dazu wird das Reduktionsmittel so konzentriert einen Teilgasstrom der Abgasanlage zugeführt, dass beim Durchströmen des ersten katalytischen Konverters keine bzw. nur eine sehr geringe exotherme Reaktion stattfindet. For this purpose, the reducing agent is so concentrated supplied to a partial gas stream of the exhaust system that flows through the first catalytic converter takes place no or only a very small exothermic reaction. Dieser, immer noch hoch-kraftstoffhaltige Teilgasstrom wird nun durch den Turbolader geführt, wobei eine besonders intensive Mischung mit den Teilabgasströmen aus anderen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine stattfindet. This, still high-fuel-containing partial gas stream is then passed through the turbocharger, with a particularly intensive mixing with the partial exhaust gas streams from other cylinders of the internal combustion engine takes place. Da diese Teilabgasströme aus den anderen Zylindern im wesentlichen ein besonders mageres (sauerstoffreiches) Gemisch darstellen, wird nun der Teilgasstrom, der einen hohen Kraftstoffanteil noch aufweist, mit Sauerstoff angereichert. Since these partial exhaust gas streams from the other cylinders constitute substantially a particularly lean (oxygen-rich) mixture, is now part of the gas flow, which still has a high proportion of fuel enriched with oxygen. Dies hat zur Folge, dass beim anschließenden Auftreffen des Teilgasstroms auf einen Oxidationskatalysator die gewünschte exotherme Reaktion stattfindet. This has the consequence, that takes place the desired exothermic reaction during the subsequent impact of the partial gas stream to an oxidation catalyst. Die dabei frei werdende thermische Energie wird zum Abbrennen der Rußpartikel eingesetzt, die sich in der nachgeschalteten Partikelfalle angelagert haben. The released thermal energy is used to burn off the soot particles that have accumulated in the downstream particle trap. Somit wird verhindert, dass sich Strömungswege (die das Abgas durch die Partikelfalle hindurch nimmt) zusetzen, was zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes der Partikelfalle führt. Thus is prevented that the flow paths (the exhaust gas increases through the particulate trap therethrough) adding, resulting in an increase in the flow resistance of the particulate trap. Der daraus resultierende Druckabfall des Abgasstroms über der Partikelfalle hat negative Auswirkungen auf die Motorleistung, die bei dem hier beschriebenen Verfahren sicher vermieden werden. The resulting pressure drop of exhaust gas flow through the particulate trap has adverse effects on engine performance, which are in the process described here safely avoided.
  • [0032]
    Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Reduktionsmittelzufuhr intermittierend erfolgt. It is particularly advantageous that the reducing agent supply is intermittent. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Reduktionsmittelzufuhr mittels wenigstens einer Einspritzdüse erfolgt, wobei Kraftstoff in einen Brennraum einer mobilen Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird. This is particularly true when the reducing agent is supplied by at least one injection nozzle, wherein fuel is introduced into a combustion chamber of a mobile internal combustion engine. Hierbei stehen insbesondere die Dieselmotoren im Vordergrund. Here, the diesel engines are particularly prominent.
  • [0033]
    Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine nachträgliche Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum, so dass unverbrannte Teilvolumenströme des Kraftstoffes in einen Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine gelangen. According to a further advantageous embodiment of the method, a subsequent injection of the fuel into the combustion chamber, so that reach unburnt partial volume flows of the fuel in an exhaust passage of the internal combustion engine. Nachträglich bedeutet in diesem Sinne, dass die Einspritzdüse während eines Arbeitszyklusses des Kolbens im Zylinder zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten Kraftstoff einspritzt. Subsequently, in this sense means that the injector injects fuel during an operating cycle of the piston in the cylinder at two different points in time. Beim ersten Zeitpunkt wird die für die Selbstzündung bzw. Verbrennung erforderliche Menge Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt, verdichtet und verbrannt. At the first time required for the self-ignition or combustion amount of fuel is injected, compressed and burned in the combustion chamber of the cylinder. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das bei der Verbrennung entstandene Abgas durch ein geöffnetes Auslassventil hindurch in den Auslasskanal und weiter zur Abgasleitung ausgestoßen. During the upward movement of the piston, the exhaust gas formed during the combustion is discharged through an open exhaust valve to pass into the outlet channel and further to the exhaust pipe. Zu diesem Zeitpunkt, also insbesondere nach Abschluss der Verbrennung im Brennraum, wird eine vorgebbare bzw. errechenbare Menge Kraftstoff (oder ein anderes Reduktionsmittel) über die Einspritzdüse in den Brennraum eingeführt, der mit bzw. nach dem ausgeschobenen Abgasteilstrom durch den Auslasskanal bzw. die Abgasleitung strömt. At this time, ie in particular after completion of combustion in the combustion chamber, a predetermined or calculable amount of fuel is introduced (or another reducing agent) via the injection nozzle into the combustion space communicating with or after the pushed-out partial exhaust gas stream through the exhaust duct or the exhaust pipe flows.
  • [0034]
    Bei Verbrennungskraftmaschinen mit einer Mehrzahl von Zylindern mit jeweils einem Brennraum ist es besonders vorteilhaft, dass die Einspritzung des Reduktionsmittels in die Zylinder wechselweise erfolgt. In internal combustion engines with a plurality of cylinders each having a combustion chamber, it is particularly advantageous that the injection of reducing agent takes place in the cylinder alternately. Das umfasst einerseits, dass die einzelnen Zylinder nacheinander jeweils eine Einspritzung des Reduktionsmittels übernehmen, es ist jedoch auch möglich, dass einzelne Zylinder übersprungen werden, einzelne Einspritzdüsen die Einspritzung des Reduktionsmittels mehrfach hintereinander übernehmen und/oder keine starr vorgegebene Abwechslung hinsichtlich der Zylinder vorgenommen wird. Comprising on the one hand, that the individual cylinders in succession in each case assume an injection of the reducing agent, but it is also possible that individual cylinders are skipped individual injectors, the injection of the reductant repeatedly take one behind the other and / or not rigidly predetermined change is made with respect to the cylinder. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn die Einspritzung in die jeweiligen Zylinder in Abhängigkeit von erfassten Messwerten erfolgt, die den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bzw. der Abgasanlage widerspiegeln. The latter is particularly the case when the injection takes place into the respective cylinders as a function of detected measured values, which reflect the operating condition of the internal combustion engine or the exhaust system. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass die in einem einzelnen Zylinder nach der Reduktionsmitteleinspritzung ggf. verbleibende Restmengen des Kraftstoffs immer wieder verbrannt werden. This will on the one hand ensures that the remaining amounts of the fuel to be burned again in a single cylinder according to the reducing agent injection if necessary. So liegt eine gleichmäßige Verbrennung in allen Zylindern vor. Then there is a uniform combustion front in all cylinders.
  • [0035]
    Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Auslösezeitpunkt für eine Einspritzung des Reduktionsmittels in Abhängigkeit eines erfassten und/oder berechneten Parameters bestimmt, welcher die Funktionalität der Partikelfalle charakterisiert. According to a further embodiment of the method of the triggering time is determined for an injection of the reducing agent as a function of a sensed and / or calculated parameter which characterizes the functionality of the particulate trap. Das bedeutet, dass Mittel (Sensoren, Sonden, etc.) vorgesehen sind, die die Funktionalität der Partikelfalle überwachen. This means that means (sensors, probes, etc.) are provided to monitor the functionality of the particulate trap. Geeignete Messwerte stellen hierbei der Druckabfall über die Partikelfalle, die Temperatur in der Partikelfalle, die Konzentration von zumindest einem Schadstoff im Abgas nach Austritt der Partikelfalle, etc. dar. Erreicht der Druckabfall beispielsweise einen vorgegebenen Grenzwert, so kann dies als Indiz für die Auslösung eines Regenerationszyklusses herangezogen werden. Suitable measurement values ​​are in this case the pressure drop across the particulate trap, the temperature in the particulate trap, the concentration of at least one pollutant in the exhaust gas after leaving the particulate trap, etc. represents. When the pressure drop, for example, a predetermined limit value, then this may be used as indication of the initiation of a regeneration cycle are used. Dabei ist u. Where u. U. auch die Zeitdauer zu berücksichtigen, die die motornah eingespritzte Kraftstoffmenge benötigt, um die Partikelfalle zu erreichen. U. also take into account the length of time it takes for the close to the engine fuel injection amount to achieve the particle trap. Dies muss so erfolgen, dass eine Temperaturerhöhung der Partikelfalle bewirkt wird, bevor diese einen spürbaren negativen Effekt beispielsweise auf die Motorleistung hat. This must be done so that a temperature increase of the particulate trap is brought before it has a noticeable negative effect, for example, on engine performance.
  • [0036]
    Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Ort der Einspritzung des Reduktionsmittels in Abhängigkeit eines erfassten und/oder berechneten Parameters gewählt, welcher die Temperatur des Gasstromes in einem Teilbereich der Abgasanlage charakterisiert. According to still the place of injection of the reducing agent is selected in dependence of a detected and / or calculated parameter to a further embodiment of the method, which characterizes the temperature of the gas stream in a portion of the exhaust system. Damit ist beispielsweise gemeint, dass die Wahl der Einspritzdüse der mehreren Zylinder von bestimmten Temperaturen des Gasstromes bzw. der Abgasanlage und/oder der Verbrennungskraftmaschine gewählt wird. Thus, for example, meant that the choice of the injection nozzle of the plurality of cylinders of specific temperatures of the gas stream or the exhaust system and / or the internal combustion engine is selected. Führt beispielsweise eine verbleibende Restmenge Kraftstoff im Zylinder nachträglich bei der nächsten Verbrennung zu einer erhöhten thermischen Belastung, so kann es vorteilhaft sein, bei Erreichen einer vorgegebenen Grenztemperatur eine Einspritzung des Reduktionsmittels nur noch über die anderen Einspritzdüsen vorzunehmen. Leads, for example, a remaining amount of fuel in the cylinder in the next combustion subsequently to increased thermal stress, so it may be advantageous to pre-injection of the reductant only via the other nozzles when a predetermined limit temperature. Unter Umständen ist es auch möglich, dass durch die Ausgestaltung der Strömungspfade in der Abgasleitung in Abhängigkeit vom Einspritzort jeweils unterschiedliche Bereiche an den Abgasreinigungskomponenten verstärkt angeströmt werden, so dass sich an diesen Bereichen besonders die Temperatur des Abgasstroms als thermische Belastung darstellt. Under certain circumstances it is also possible that in each case different regions of the exhaust cleaning components are blown enhanced by the design of the flow paths in the exhaust line, depending on the injection site, so that particularly represents at these portions, the temperature of the exhaust stream as a thermal load. Auch hier kann eine Anpassung zur Gewährleistung der Funktionalität der Abgasbehandlungskomponenten vorgesehen werden. Here, too, an adaptation to ensure the functionality of the exhaust treatment components may be provided.
  • [0037]
    Die Erfindung wird nachfolgend noch mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the figures. Dabei sei klargestellt, dass die Figuren schematisch dargestellte, besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auf die sich die Erfindung jedoch nicht begrenzen lässt. It should be clarified that the figures shown schematically show particularly preferred embodiments, to which the invention, however, can not be limited.
  • [0038]
    Es zeigen: Show it:
  • [0039]
    1 1 : Schematisch den Aufbau einer Abgasanlage; : The schematic structure of an exhaust system;
  • [0040]
    2 2 : schematisch den Aufbau einer direkt einspritzenden Diesel-Verbrennungskraftmaschine; : The schematic structure of a direct-injection diesel internal combustion engine;
  • [0041]
    3 3 : schematisch eine nachträgliche Einspritzung von Reduktionsmittel; : Schematically a subsequent injection of reducing agent;
  • [0042]
    4 4 : ein Ausführungsbeispiel eines ersten katalytischen Konverters; : An embodiment of a first catalytic converter;
  • [0043]
    5 5 : ein Ausführungsbeispiel betreffend eine Baueinheit aus einem zweiten katalytischen Konverter und einer Partikelfalle; An exemplary embodiment relating to an assembly of a second catalytic converter and a particulate trap; und and
  • [0044]
    6 6 : schematisch und in perspektivischer Darstellung ein Detail einer Partikelfalle, wie sie in : Schematically and in perspective a detail of a particulate trap as in 5 5 dargestellt ist. is shown.
  • [0045]
    1 1 zeigt schematisch und perspektivisch eine Abgasanlage schematically and in perspective shows an exhaust system 1 1 zur Reinigung eines Gasstromes for cleaning a gas stream 2 2 von Schadstoffen of pollutants 3 3 . , Diese Abgasanlage This exhaust system 1 1 umfasst in Strömungsrichtung comprising in flow direction 4 4 des Gasstroms of the gas stream 2 2 durch die Abgasanlage through the exhaust system 1 1 hindurch zumindest einen ersten katalytischen Konverter passing at least a first catalytic converter 5 5 , einen Mischer , A mixer 6 6 , einen zweiten katalytischen Konverter A second catalytic converter 7 7 und eine Partikelfalle and a particulate trap 8 8th . , Weiter sind Mittel zur Zuführung ei nes Reduktionsmittels vorgesehen, die nur stromaufwärts des Mischers Further comprising means for supplying ei nes reducing agent are provided only upstream of the mixer 6 6 angeordnet sind. are arranged. Dabei wird in der Verbrennungskraftmaschine Here, in the internal combustion engine 12 12 , welche bevorzugt ein Dieselmotor für einen Pkw ist, Kraftstoff Which is preferably a diesel engine for a car, fuel 10 10 in die Brennräume into the combustion chambers 11 11 der verschiedenen Zylinder the various cylinders 24 24 eingespritzt. injected. Dieser Kraftstoff this fuel 10 10 wird mit hoch verdichteter Ansaugluft verbrannt und anschließend über die Abgasleitung is combusted with highly compressed intake air and then through the exhaust gas line 26 26 hin zur Umgebung ausgestoßen. expelled from the surroundings.
  • [0046]
    Unmittelbar in Nähe der Verbrennungskraftmaschine In the immediate vicinity of the internal combustion engine 12 12 , insbesondere in einem Abstand kleiner 70 cm, sind eine Mehrzahl von ersten katalytischen Konvertern , In particular at a distance of less than 70 cm, are a plurality of first catalytic converters 5 5 vorgesehen, wobei jeweils ein erster katalytischer Konverter provided, with a first catalytic converter 5 5 in einem Rohr des Abgaskrümmers integriert ist. is integrated in a pipe of the exhaust manifold. In der dargestellten Ausführungsform wird ein Reduktionsmittel In the illustrated embodiment, a reducing agent 23 23 über eine separate Zuleitung through a separate feed line 14 14 stromaufwärts eines Mischers upstream of a mixer 6 6 , der hier als Turbolader ausgeführt ist, dem Abgasstrom zugeführt. Which is designed here as a turbocharger, fed to the exhaust stream. Das Reduktionsmittel The reducing agent 23 23 durchströmt den Mischer flows through the mixer 6 6 bzw. den Turbolader und trifft anschließend auf einen zweiten katalytischen Konverter and the turbocharger, and then strikes a second catalytic converter 7 7 . , Dieser zweite katalytische Konverter This second catalytic converter 7 7 ist konusförmig ausgestaltet und in einer Erweiterung der Abgasleitung is cone-shaped and in an extension of the exhaust pipe 26 26 angeordnet. arranged. Direkt im Anschluss an den zweiten katalytischen Konverter ist die Partikelfalle Immediately after the second catalytic converter is the particulate trap 8 8th mit einem Abstand at a distance 44 44 positioniert, der bevorzugt kleiner 5 cm ist. positioned, which is preferably less than 5 cm. Der Partikelfalle nachgeschaltet ist ein Drei-Wege-Katalysator The particle trap is followed by a three-way catalyst 27 27 der bekannten Bauart. of known type. Zwischen dem ersten katalytischen Konverter Between the first catalytic converter 5 5 und der Partikelfalle and the particle trap 8 8th ist eine Entfernung is a distance 43 43 gegeben, die zumindest 0,5 m, bevorzugt sogar mehr als 1 m, beträgt. given that, is at least 0.5 m, even more preferably more than 1 m. Dabei ist der mit Here is with 43 43 gekennzeichnete Pfeil lediglich schematisch zu verstehen, die tatsächliche Entfernung Arrow indicated only schematically to understand the actual distance 43 43 bestimmt sich durch den Strömungsweg des Gasstromes is determined by the flow path of the gas stream 2 2 vom Austritt des ersten katalytischen Konverters from the outlet of the first catalytic converter 5 5 bis zum Eintritt in die Partikelfalle to entry into the particle trap 8 8th . ,
  • [0047]
    2 2 zeigt schematisch und offensichtlich nicht maßstabsgetreu einen Brennraum shows schematically and not to scale obviously a combustion chamber 11 11 , wie er beispielsweise bei einer direkt einspritzenden Diesel-Verbrennungskraftmaschine anzutreffen ist. How he is to be found for example in a direct-injection diesel engine. Der Zylinder The cylinder 24 24 umfasst einen Kol ben includes a Kol ben 32 32 , wobei der Zylinder Wherein the cylinder 24 24 und der Kolben and the plunger 32 32 zumindest teilweise einen Brennraum at least partially a combustion chamber 11 11 , auch Hubraum genannt, begrenzen. also called displacement limit. In dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine In the engine block of the internal combustion engine 12 12 ist weiterhin eine Einspritzdüse continues to an injection nozzle 9 9 angeordnet, die einerseits mit einem Kraftstoff-Reservoir arranged on the one hand with a fuel reservoir 15 15 als auch mit einer Steuerungs-Einheit as well as with a control unit 16 16 verbunden ist. connected is. Aufgabe der Einspritzdüse The object of the injection nozzle 9 9 ist es, bedarfsgerecht eine vordefinierte bzw. vorher bestimmte Menge Kraftstoff is to demand a predefined or predetermined amount of fuel 10 10 in den Brennraum into the combustion chamber 11 11 einzuspritzen, der sich anschließend mit hoch komprimierter Ansaugluft entzündet. inject, which then ignites with highly compressed intake air. Die Entzündung des Kraftstoff-Luftgemischs hat eine Expansion des Gasgemisches zur Folge, durch die der Kolben has the ignition of the fuel-air mixture to expand the gas mixture to the sequence through which the piston 32 32 nach unten gedrückt wird. is pushed down. Nach der Verbrennung wird das Ventil After combustion, the valve is 33 33 nach oben verfahren und das im Brennraum moved up and in the combustion chamber 11 11 befindliche Abgas durch einen Auslasskanal Exhaust gas through an exhaust port located 13 13 in Strömungsrichtung in the flow direction 4 4 ausgestoßen. pushed out. In der dargestellten Form ist das Auslassventil In the illustrated form, the outlet valve 33 33 geschlossen, die Einspritzdüse closed, the injection nozzle 9 9 spritz deshalb fein dispers die benötigte Menge Kraftstoff injection so finely disperse the required amount of fuel 10 10 ein, die zur tatsächlichen Verbrennung bzw. Leistungsentwicklung benötigt wird. , which is required for the actual combustion or power development.
  • [0048]
    3 3 zeigt schematisch und mit einem Teilausschnitt die nachträgliche Einspritzung von Kraftstoff als Reduktionsmittel. schematically and with a partial section of the subsequent injection of fuel as a reducing agent. Wiederum ist schematisch der Zylinder Again schematically the cylinder 24 24 und der Kolben and the plunger 32 32 angedeutet, die den Brennraum indicated that the combustion chamber 11 11 begrenzen. limit. In der hier gezeigten Momentaufnahme befindet sich das Ventil In the position shown here snapshot, the valve 33 33 in einer Position, dass der Abgasstrom ausgehend vom Brennraum in a position such that the exhaust gas flow, starting from the combustion chamber 11 11 in den Auslasskanal in the outlet channel 13 13 strömen kann. can flow. Dies wird dadurch bewirkt, dass sich der Kolben This is effected in that the piston 32 32 nach oben bewegt. moves upward. Nun wird durch die Einspritzdüse Now, through the injection nozzle 9 9 die gewünschte Menge Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt, der zur Reduktion der Partikelfalle erforderlich ist. the desired quantity of fuel injected into the combustion chamber, which is necessary for reducing the particulate trap. Dieser Kraftstoff this fuel 10 10 wird nach Möglichkeit so in den Abgaskanal is possible, as in the exhaust duct 13 13 eingeführt, dass eine An „fette Scheibe" entsteht. Damit ist bevorzugt ein Teilvolumenstrom introduced that on "Fat Slice" is created. This is preferably a partial volume flow 25 25 gemeint, der eine besonders hohe Konzentration von Kohlenwasserstoffen aufweist. meant having a particularly high concentration of hydrocarbons. In diesem Teilvolumenstrom herrscht Sauerstoffarmut, ein Zustand, der üblicherweise in Diesel-Abgasen aufgrund der mageren Verbrennung nicht vorliegt. In this partial volume flow prevails hypoxia, a condition which is usually due to the lean combustion is not present in diesel exhaust gases. In dem vergrößerten Ausschnitt in In the enlarged section in 3 3 ist schematisch angedeutet, dass der Gasstrom is schematically indicated, that the gas stream 2 2 bzw. der Abgasstrom Schadstoffe or the exhaust gas stream pollutants 3 3 als auch Partikel as well as particles 22 22 umfasst, die sich in Strömungsrichtung comprises in the flow direction 4 4 durch den Auslasskanal through the outlet channel 13 13 fortpflanzen. procreate. Während in dem angedeuteten Teilbereich, in welchem sich Schadstoffe While, in the part which is indicated range in which to pollutants 3 3 und Partikel and particle 22 22 angesammelt haben, eine relativ hohe Konzentration von Sauerstoff für eine katalytische Reaktion bereitgestellt wird, sind in dem Teilvolumenstrom have accumulated a relatively high concentration of oxygen is provided for a catalytic reaction in the partial volume flow 25 25 nahezu keine Sauerstoffmoleküle bzw. ein Anteil deutlich unter 50 %, vorzugsweise weniger 30 % anzutreffen. found almost no oxygen molecules or a content significantly below 50%, preferably less 30%. Dies gewährleistet, dass dieser Teilvolumenstrom This ensures that this part flow 25 25 den ersten katalytischen Konverter the first catalytic converter 5 5 durchströmt, ohne dort bereits stark exotherme Reaktionen zu verursachen, die ggf. eine Beschädigung des stromabwärts angeordneten Turboladers zur Folge hätten. flows through without causing already there highly exothermic reactions which would cause damage to the downstream turbocharger result if necessary.
  • [0049]
    4 4 zeigt schematisch und in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines ersten katalytischen Konverters shows schematically and in a perspective view an embodiment of a first catalytic converter 5 5 , wie er beispielsweise zum Einsatz in einem Rohr eines Abgaskrümmers anzutreffen ist. As it is for example to be found for use in a pipe of an exhaust manifold. Der erste katalytische Konverter The first catalytic converter 5 5 umfasst ein Gehäuse includes a housing 31 31 , in dem mehrere Blechfolien , In which a plurality of metal foils 28 28 so angeordnet sind, dass für den Gasstrom are arranged so that for the gas stream 2 2 durchströmbare Kanäle channels through 29 29 gebildet sind. are formed. Somit ist trotz des kleines Volumens eine relativ große erste Kontaktfläche Thus, in spite of the small volume is a relatively large first contact surface 17 17 gebildet. educated. Die Blechfolien The sheet-metal foils 28 28 sind zum Teil strukturiert und so angeordnet, dass im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kanäle gebildet sind. are structured in part and arranged so as to substantially parallel to each other channels are formed. Im Inneren des Gehäuses Inside the housing 31 31 wird eine Art Wabenkörper dadurch gebildet, dass glatte und gewellte Blechfolien is formed by a kind of honeycomb body that smooth and corrugated metal foils 28 28 zunächst gestapelt und anschließend S-förmig (bzw. evolventenfömig) gewunden und in das Gehäuse initially stacked, and then an S-shaped (or evolventenfömig) wound and into the housing 31 31 eingebracht werden. are introduced. Zur Fixierung der Blechfolien To fix the metal sheets 28 28 am Gehäuse the housing 31 31 bzw. zur der Befestigung der Blechfolien or for the attachment of the metal foils 28 28 miteinander wird überwiegend eine Löttechnik eingesetzt. a soldering technique is mainly used together.
  • [0050]
    5 5 zeigt schematisch und in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel für einen zweiten katalytischen Konverter shows schematically and in a perspective view an embodiment of a second catalytic converter 7 7 und eine Partikelfalle and a particulate trap 8 8th , die zusammen eine Baueinheit Which together form a structural unit 19 19 bilden. form. Die Baueinheit the assembly 19 19 zeichnet sich auch dadurch aus, dass der zweite katalytische Konverter is also characterized in that the second catalytic converter 7 7 und die Partikelfalle and the particulate trap 8 8th in ei nem gemeinsamen Mantelrohr in egg nem common casing 34 34 angeordnet sind. are arranged. In der dargestellten Variante sind der zweite katalytische Konverter In the illustrated variant of the second catalytic converters 7 7 und die Partikelfalle and the particulate trap 8 8th durch einen Körper through a body 20 20 gebildet, der eine Mehrzahl Blechfolien formed, the plurality of sheet-metal foils one 28 28 umfasst, die zumindest teilweise so strukturiert sind, dass für ein Fluid durchströmbare Kanäle includes that are at least partially structured such that through which a fluid channels 29 29 gebildet sind. are formed. Das bedeutet beispielsweise auch, dass als solche Baueinheit This means for example, that as such unit 19 19 grundsätzlich besonders ausgeführte metallische Wabenkörper eingesetzt werden können, deren allgemeine Bauform schon bekannt ist. basically specially engineered metallic honeycomb bodies can be used, the general design is already known.
  • [0051]
    Man unterscheidet vor allem zwei typische Bauformen für metallische Wabenkörper. especially two typical forms of metallic honeycomb bodies is different. Eine frühere Bauform, für die die An earlier design for which the DE 29 02 776 A1 DE 29 02 776 A1 typische Beispiele zeigt, ist die spiralige Bauform, bei der im wesentlichen eine glatte und eine gewellte Blechlage aufeinandergelegt und spiralförmig aufgewickelt werden, wie dies auch in typical examples shows, the helical form, wherein a substantially smooth and one corrugated sheet metal layer superposed and wound spirally, as shown in 5 5 dargestellt ist. is shown. Bei einer anderen Bauform wird der Wabenkörper aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten glatten und gewellten oder unterschiedlich gewellten Blechlagen aufgebaut, wobei die Blechlagen zunächst einen oder mehrere Stapel bilden, die miteinander verschlungen werden. In another form, the honeycomb body is constructed from a multiplicity of alternately arranged smooth and corrugated or differently corrugated sheet, wherein the sheet metal layers initially form one or more stacks, which are entangled with each other. Dabei kommen die Enden aller Blechlagen außen zu liegen und können mit einem Gehäuse oder Mantelrohr verbunden werden, wodurch zahlreiche Verbindungen entstehen, die die Haltbarkeit des Wabenkörpers erhöhen. The ends of all the sheet metal layers come to rest and can be connected to a housing or jacket tube, whereby numerous compounds, which increase the durability of the honeycomb body. Typische Beispiele dieser Bauformen sind in der Typical examples of these types are EP 0 245 737 B1 EP 0245737 B1 oder der WO 90/03220 beschrieben. or WO 90/03220 described. Auch seit langem bekannt ist es, die Blechlagen mit zusätzlichen Strukturen auszustatten, um die Strömung zu beeinflussen und/oder eine Quervermischung zwischen den einzelnen Strömungskanälen zu erreichen. Also long been known to equip the sheet metal layers with additional structures to influence the flow and / or to achieve a cross-mixing between the individual flow channels. Typische Beispiele für solche Ausgestaltungen sind die WO 91/01178, die WO 91/01807 und die WO 90/08249. Typical examples of such configurations are the WO 91/01178, WO 91/01807 and WO 90/08249. Schließlich gibt es auch Wabenkörper in konischer Bauform, gegebenenfalls auch mit weiteren zusätzlichen Strukturen zur Strömungsbeeinflussung. Finally, there are honeycomb body in a conical design, where appropriate, with further additional structures for influencing the flow. Ein solcher Wabenkörper ist beispielsweise in der WO 97/49905 beschrieben. Such a honeycomb body is described for example in WO 97/49905 of. Darüber hinaus ist es auch bekannt, in einem Wabenkörper eine Aussparung für einen Sensor freizulassen, insbesondere zur Unterbringung einer Lambdasonde. In addition, it is also known to release a recess for a sensor in a honeycomb body, in particular for accommodating a lambda probe. Ein Beispiel dafür ist in der One example is in the DE 88 16 154 U1 DE 88 16 154 U1 beschrieben. described.
  • [0052]
    Auf der Gaseintrittsseite, die in On the gas inlet side, which in 5 5 auf der linken Seite dargestellt ist, weist der Körper is shown on the left side, the body 20 20 eine katalytisch aktive Beschichtung a catalytically active coating 21 21 auf. on. Diese katalytisch aktive Beschichtung These catalytically active coating 21 21 in Verbindung mit der zweiten Kontaktfläche in connection with the second contact surface 18 18 , welche zum Teil durch die katalytische Beschichtung Which in part by the catalytic coating 21 21 gebildet wird, sorgen für eine effektive Umsetzung der Reduktionsmittelmengen, wobei eine thermische Energie erzeugt wird, die den gesamten Körper is formed, ensure effective implementation of the quantities of reducing agent, whereby a thermal energy is generated, the entire body 20 20 bzw. das darin befindliche Abgas deutlich erhöht, beispielsweise auf Temperaturen oberhalb 600° C. Die hier gezeigten Blechfolien or the exhaust gas therein significantly increased, for example to temperatures above 600 ° C. The sheet-metal foils shown here 28 28 sind mit einer Dicke are of a thickness 35 35 versehen, die im Bereich von 0,02 bis 0,11 mm liegt. provided that is in the range of 0.02 to 0.11 mm.
  • [0053]
    6 6 zeigt eine Ausgestaltung einer Partikelfalle shows an embodiment of a particle trap 8 8th , wie sie beispielsweise in der in As for example in the in 5 5 gezeigten Baueinheit unit shown 19 19 vorliegen kann. can be present. Die Blechfolie ist hier Welllage The sheet metal foil is here corrugated layer 36 36 genannt, da diese Welllage named because this corrugated layer 36 36 zusätzliche Strukturen zum Auffangen von festen Bestandteilen im Abgasstrom aufweist. having additional structures for collecting solid components in the exhaust stream. Grundsätzlich kann jedoch die Blechfolie In principle, however, the sheet metal foil 29 29 gleichzeitig auch die Welllage also the corrugated layer 36 36 sein. be. Die Pfeile stellen in der The arrows in the 6 6 die Strömungsrichtung the flow direction 4 4 dar und verdeutlichen, welche Strömungswege das Abgas, in dem Partikel represent and illustrate that the flow paths of exhaust gas in the particulate 22 22 enthalten sind, nehmen kann. may contain, take. Zumindest in dem Teilbereich des Körpers At least in the portion of the body 20 20 , der die Partikelfalle That the particle trap 8 8th darstellt, ist eine Faserlage represents is a fiber layer 37 37 in direkter Nachbarschaft zu der Welllage in close proximity to the corrugated layer 36 36 angeordnet, die Poren arranged, the pores 38 38 hat zur Aufnahme der Partikel has to accommodate the particles 22 22 . , Die Welllage The corrugated layer 36 36 bildet eine Vielzahl von Kanälen forming a plurality of channels 29 29 , die ein freies Durchströmen der Partikelfalle Which have a free flow through the particle trap 20 20 für das Abgas möglich macht (das Prinzip: „offener Filter"). Zur Strömungsbeeinflussung weist die Welllage possible for the exhaust gas makes (the principle: "open filters"). For flow control, the corrugated layer 36 36 Leitflächen baffles 40 40 auf, die zumindest teilweise von Öffnungen , which at least partially of openings 39 39 begrenzt sind. are limited. Durch die Öffnungen Through the openings 39 39 werden benachbarte Kanäle be adjacent channels 29 29 miteinander verbunden, so dass ein Austausch von Teilgasströmen in benachbarten Kanälen connected to each other, so that an exchange of partial gas flows in adjacent channels 29 29 ermöglicht wird. is made possible. Die Leitflächen the guide surfaces 40 40 bilden Beruhigungsstellen form calming places 41 41 und Verwirbelungsstel len and Verwirbelungsstel len 42 42 , die gewährleisten, dass die Partikel Which ensure that the particles 22 22 einerseits hin zur Faserlage on the one hand towards the fiber layer 37 37 gelenkt werden, andererseits sich in Teilbereichen sammeln können, bis die Regeneration erfolgt. are directed, and may accumulate in some areas on the other hand, to the regeneration takes place.
  • [0054]
    Die hier beschriebene Vorrichtung bzw. das hier erläuterte Verfahren erlaubt mit einfachen Mitteln eine sichere Regeneration eines Partikelfilters mit Kraftstoff, auch wenn im Strömungsweg des Kraftstoffs hin zur Partikelfalle bzw. den direkt davor positionierten Oxidationskatalysator weitere Bauelemente bzw. Abgasreinigungskomponenten positioniert sind. The apparatus described herein and illustrated herein, the process permits by simple means a reliable regeneration of a particulate filter with fuel, even if other components or exhaust cleaning components are positioned in the flow path of the fuel towards the particle trap or to the right in front of the oxidation catalyst positioned. Gerade in Verbindung mit Abgasanlagen, die einen Abgas-Turbolader aufweisen, ist das vorgeschlagene Verfahren besonders effektiv. Especially in connection with exhaust systems, having an exhaust gas turbocharger, the proposed method is particularly effective.
  • 1 1
    Abgasanlage exhaust system
    2 2
    Gasstrom gas flow
    3 3
    Schadstoff pollutant
    4 4
    Strömungsrichtung flow direction
    5 5
    Erster katalytischer Konverter First catalytic converter
    6 6
    Mischer mixer
    7 7
    Zweiter katalytischer Konverter Second catalytic converter
    8 8th
    Partikelfalle particulate trap
    9 9
    Einspritzdüse injection
    10 10
    Kraftstoff fuel
    11 11
    Brennraum combustion chamber
    12 12
    Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
    13 13
    Auslasskanal exhaust port
    14 14
    Zuleitung supply
    15 15
    Reduktionsmittel-Reservoir Reducing agent reservoir
    16 16
    Steuerungs-Einheit Control unit
    17 17
    Erste Kontaktfläche First contact surface
    18 18
    Zweite Kontaktfläche Second contact surface
    19 19
    Baueinheit unit
    20 20
    Körper body
    21 21
    Beschichtung coating
    22 22
    Partikel particle
    23 23
    Reduktionsmittel reducing agent
    24 24
    Zylinder cylinder
    25 25
    Teilvolumenstrom Partial volume flow
    26 26
    Abgasleitung exhaust pipe
    27 27
    3-Wege-Katalysator 3-way catalyst
    28 28
    Blechfolien metal sheets
    29 29
    Kanal channel
    30 30
    Kragen collar
    31 31
    Gehäuse casing
    32 32
    Kolben piston
    33 33
    Ventil Valve
    34 34
    Mantelrohr casing pipe
    35 35
    Dicke thickness
    36 36
    Welllage Well location
    37 37
    Faserlage fiber layer
    38 38
    Pore pore
    39 39
    Öffnung opening
    40 40
    Leitfläche baffle
    41 41
    Beruhigungsstelle calming place
    42 42
    Verwirbelungsstelle Verwirbelungsstelle
    43 43
    Entfernung distance
    44 44
    Abstand distance

Claims (17)

  1. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) zur Reinigung eines Gasstroms ( ) (For purification of a gas stream 2 2 ) mit Schadstoffen ( ) (With pollutants 3 3 ) umfassend in Strömungsrichtung ( ) Comprising (in the flow direction 4 4 ) des Gasstroms ( () Of the gas stream 2 2 ) durch die Abgasanlage ( ) (Through the exhaust system 1 1 ) hindurch zumindest Mittel zur Zuführung eines Reduktionsmittels, einen ersten katalytischen Konverter ( ) Through at least means for supplying a reducing agent, a first catalytic converter ( 5 5 ) und eine Partikelfalle ( ) And a particle trap ( 8 8th ), wobei mindestens eine weitere Abgasreinigungskomponente und/oder eine Entfernung von zumindest 0,5 Meter zwischen dem ersten katalytischen Konverter ( ), Wherein at least one further exhaust gas purifying component and / or a distance of at least 0.5 meters between the first catalytic converter ( 5 5 ) und der Partikelfalle ( ) And the particle trap ( 8 8th ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , dass ein Mischer ( ) Is provided, characterized in that a mixer ( 6 6 ) und ein zweiter katalytischer Konverter ( ) And a second catalytic converter ( 7 7 ) der Partikelfalle ( () Of the particle trap 8 8th ) direkt vorangestellt sind. ) Are preceded directly.
  2. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer ( ) According to claim 1, characterized in that the mixer ( 6 6 ) ein Turbolader ist. ) Is a turbocharger.
  3. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung des Reduktionsmittels zumindest eine Einspritzdüse ( ) According to claim 1 or 2, characterized in that the means for supplying the reducing agent, at least one injection nozzle ( 9 9 ) zur Bereitstellung von Kraftstoff ( ) (For the provision of fuel 10 10 ) im Brennraum ( ) (In the combustion chamber 11 11 ) einer mobilen Verbrennungskraftmaschine ( () Of a mobile internal combustion engine 12 12 ) ist. ) Is.
  4. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse ( ) According to claim 3, characterized in that the injector ( 9 9 ) so angeordnet ist, dass der Kraftstoff ( ), Is arranged so that the fuel ( 10 10 ) in einen Auslasskanal ( ) (In an outlet channel 13 13 ) der Verbrennungskraftmaschine ( () Of the internal combustion engine 12 12 ) einleitbar ist. ) Can be introduced.
  5. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine separate Zuleitung ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that at least one separate supply line ( 14 14 ) in einen Auslasskanal ( ) (In an outlet channel 13 13 ) der Verbrennungskraftmaschine ( () Of the internal combustion engine 12 12 ) und/oder der Abgasanlage ( () And / or the exhaust system 1 1 ) vorgesehen ist. ) is provided.
  6. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung eines Reduktionsmittels mit einem Reduktionsmittel-Reservoir ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the means for supplying a reducing agent (with a reducing agent reservoir 15 15 ) sowie einer Steuerungs-Einheit ( ) And a control unit ( 16 16 ) verbunden sind, so dass eine intermittierende Reduktionsmittelzufuhr durchführbar ist. ) Are connected, so that intermittent supply of reducing agent is feasible.
  7. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste katalytische Konverter ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the first catalytic converter ( 5 5 ) eine die Oxidation von zumindest einem im Gasstrom ( ) An oxidation of at least one (in the gas stream 2 2 ) enthaltenen Schadstoff ( ) Contained pollutant ( 3 3 ) fördernde erste Kontaktfläche ( ) Promotional first contact surface ( 17 17 ) hat. ) Has.
  8. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite katalytische Konverter ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the second catalytic converter ( 7 7 ) eine die Oxidation von zumindest einem im Gasstrom ( ) An oxidation of at least one (in the gas stream 2 2 ) enthaltenen Schadstoff ( ) Contained pollutant ( 3 3 ) fördernde zweite Kontaktfläche ( ) Promoting second contact surface ( 18 18 ) hat. ) Has.
  9. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite katalytische Konverter ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the second catalytic converter ( 7 7 ) und die Partikelfalle ( ) And the particle trap ( 8 8th ) eine Baueinheit ( ) A structural unit ( 9 9 ) darstellen. ) Represent.
  10. Abgasanlage ( Exhaust system ( 1 1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite katalytische Konverter ( ) As claimed in claim 9, wherein the second catalytic converter ( 7 7 ) und die Partikelfalle ( ) And the particle trap ( 8 8th ) mit einem für ein Fluid durchströmbaren Körper ( ) (With a body through which a fluid 20 20 ) gebildet sind, der in Strömungsrichtung ( are formed), the (in the direction of flow 4 4 ) zunächst eine katalytisch aktive Beschichtung ( ) Initially a catalytically active coating ( 21 21 ) und nachfolgend Mittel zur Anlagerung von Partikeln ( ) And subsequently means for accumulation of particles ( 22 22 ) aufweist. ) having.
  11. Verfahren zur Regeneration einer Partikelfalle ( A method of regenerating a particulate trap ( 8 8th ), die in Abgasanlage ( ) Which (in the exhaust system 1 1 ) angeordnet ist, wobei die Abgasanlage ( is arranged), the exhaust system ( 1 1 ) in Strömungsrichtung ( ) (In the flow direction 4 4 ) eines Gasstroms ( () Of a gas stream 2 2 ) zumindest einen ersten katalytischen Konverter ( ) At least one first catalytic converter ( 5 5 ), einen Turbola der, einen zweiten katalytischen Konverter ( ), (A Turbula of a second catalytic converter 7 7 ) und die Partikelfalle ( ) And the particle trap ( 8 8th ) aufweist, bei dem ein Reduktionsmittel ( ), Wherein the (a reducing agent 23 23 ) stromaufwärts des Turboladers zur Durchführung eines Regenerationsprozesses der Partikelfalle ( ) Upstream of the turbocharger for performing a regeneration process of the particulate trap ( 8 8th ) in die Abgasanlage ( ) (In the exhaust system 1 1 ) eingeleitet wird. ) Is initiated.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Reduktionsmittelzufuhr intermittierend erfolgt. The method of claim 11, wherein the reducing agent is supplied intermittently.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Reduktionsmittelzufuhr mittels wenigstens einer Einspritzdüse ( The method of claim 11 or 12, wherein the reducing agent supply (by at least one injection nozzle 9 9 ) erfolgt, wobei Kraftstoff ( ), Wherein fuel ( 10 10 ) in einen Brennraum ( ) (Into a combustion chamber 11 11 ) einer mobilen Verbrennungskraftmaschine ( () Of a mobile internal combustion engine 12 12 ) eingeleitet wird. ) Is initiated.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem eine nachträgliche Einspritzung des Kraftstoffes ( The method of claim 13, wherein a subsequent injection of the fuel ( 10 10 ) in den Brennraum ( ) (In the combustion chamber 11 11 ) erfolgt, so dass unverbrannte Teilvolumenströme ( ) Is carried out so that unburned part volume flows ( 25 25 ) des Kraftstoffes ( () Of the fuel 10 10 ) in einen Auslasskanal ( ) (In an outlet channel 13 13 ) der Verbrennungskraftmaschine ( () Of the internal combustion engine 12 12 ) gelangen. ) reach.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Verbrennungskraftmaschine ( The method of claim 13 or 14, wherein the internal combustion engine ( 12 12 ) eine Mehrzahl von Zylindern ( ) Has a plurality of cylinders ( 24 24 ) mir jeweils einem Brennraum ( ) I (each a combustion chamber 23 23 ) hat, bei dem die Einspritzung des Reduktionsmittels in die Zylinder ( ) Has, wherein (the injection of reducing agent into the cylinder 24 24 ) wechselweise erfolgt. ) Is carried out alternately.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem der Auslösezeitpunkt für eine Einspritzung des Reduktionsmittels in Abhängigkeit eines erfassten und/oder berechneten Parameters erfolgt, welcher die Funktionalität der Partikelfalle ( A method according to any one of claims 11 to 15, wherein the trigger point for an injection of the reducing agent as a function of a sensed and / or calculated parameter is that the functionality of the particle trap ( 8 8th ) charakterisiert. ) Characterized.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem der Ort der Einspritzung des Reduktionsmittels in Abhängigkeit eines erfassten und/oder berechneten Parameters gewählt wird, welcher die Temperatur des Gasstromes ( A method according to any one of claims 11 to 16, wherein the location of injection of the reducing agent is selected in dependence of a detected and / or calculated parameter, which the temperature of the gas stream ( 2 2 ) in einem Teilbereich der Abgasanlage ( ) (In a portion of the exhaust system 1 1 ) charakterisiert. ) Characterized.
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