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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System, um einen verdampften Kraftstoff in das Innere eines Abgas- bzw. Auspuffelements, das eine Abgas- bzw. Auspuffanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor umfasst.
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Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Automobilindustrie und insbesondere das der Herstellung von Ausrüstungen, die es ermöglichen, den Ausstoß der von der Verbrennung im Inneren eines Verbrennungsmotors herrührenden Gase zu gewährleisten.
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Eine solche Ausrüstung stellt sich in der Form einer Auspuffanlage dar, die mit diesem Motor verbunden ist und mehrere Auspuffelemente umfasst, die entlang dieser Auspuffanlage aufeinander folgen, und zwar in Richtung der Strömung der Gase in deren Inneren.
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Herkömmlicherweise umfasst eine solche Auspuffanlage nun und nacheinander Auspuffelemente, die von einem Katalysator (insbesondere ein Oxidationskatalysator), von einem Partikelfilter (FAP) sowie von einem Schalldämpfer gebildet werden.
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Aus der
WO 2006/137 978 A2 ist die Verwendung von Luft-Plasma-reformiertem Dieselkraftstoff in der selektiven katalytisehen Reduktion von NOx im Abgas eines Dieselmotors oder anderer Magermotoren bekannt. Hier wird ein kontinuierliches Fraktionierungs- und Reformierungs-Verfahren für den Erhalt von oxidierten Kohlenwasserstoffen aus Dieselkraftstoff mit relativ niedrigem Molekulargewicht für den Einsatz in der katalytischen Reduktion von Stickoxiden, NOx, in einem Sauerstoff und Wasser enthaltenen Abgas beschrieben. Des Weiteren wird hier die Behandlung von NOx-haltigen Abgasen von anderen Magermotoren beschrieben.
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Die
US 2005 0 120 708 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer Auspuffanlage, das mit einem diskontinuierlich regenerierenden Abgasreinigungssystem ausgestattet ist. Das regenerierende Abgasreinigungssystem umfasst technisch einfache Baugruppen für den Regeneration-Modus der Abgasreinigungsanlage. Hierbei ist eine vorgeschaltete Kraftstoff-Verdampfereinheit mit einer Kat-Einheit verbunden. Die Kraftstoff Verdampfereinheit umfasst ein elektrisches Heizelement und ist mit einem Fahrzeugtank durch eine Kraftstoffleitung verbunden. Die Kraftstoff-Verdampfereinheit ist räumlich getrennt von abgasführenden Komponenten installiert. Ein Kraftstoffdampf-Zuführkanal erstreckt sich zwischen der Kraftstoff-Verdampfereinheit und einer abgas-führenden Komponente und mündet in einer abgas-führenden Komponente vor der Kat-Einheit.
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Schließlich ist aus der
EP 1 961 932 A1 ein Verfahren bekannt zur katalytischen Abgaserwärmung, wobei Treibstoff in den Abgasstrang eines Motors eingedüst und über einen Oxidationskatalysator verbrannt wird. Dabei werden nur die leichtflüchtigen Inhaltsstoffe des Treibstoffs in den Abgasstrang eingedüst, die mittels Destillation von den schwerflüchtigen Inhaltsstoffen des Treibstoffes abgetrennt werden.
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Es wird beobachtet werden, dass ein solcher Partikelfilter tatsächlich eine Vielzahl von Kanälen umfasst, in deren Inneren die Partikel eindringen und gefangen werden, die üblicherweise von Ruß oder ähnlichem gebildet werden und die nach einer gewissen Betriebsdauer des Motors dazu neigen, diese Kanäle zu verstopfen.
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Um diesen Nachteil zu beheben, ist es bekannt, auf ein System zurück zu greifen, das stromaufwärts des Oxidationskatalysators eingesetzt ist und dafür ausgelegt ist, um einerseits Kraftstoff zu verdampfen (insbesondere Diesel) und um andererseits die Kraftstoffdämpfe in das Innere dieses Oxidationskatalysators einzubringen, was zur Folge hat, die Temperatur der Auspuffgase zu erhöhen, die in den Partikelfilter eindringen.
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Diese Temperaturerhöhung der Auspuffgase ermöglicht es nun, eine Verbrennung der in diesem Partikelfilter enthaltenen Partikel hervorzurufen und so eine Regenerierung dieses Letzteren zu gewährleisten.
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Dennoch weist diese Vorgehensweise bestimmte Nachteile auf.
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Tatsächlich wird der Kraftstoff von einer Mischung von Kohlenwasserstoffen gebildet, deren Kohlenstoffketten verschiedene Längen und aus diesem Grund verschiedene Verdampfungstemperaturen aufweisen.
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Wenn beispielsweise der Kraftstoff von Diesel gebildet wird, verdampfen die kürzeren Kohlenstoffketten bei etwa 160°C während die längeren Kohlenstoffketten bei etwa 380°C verdampfen. Es wird beobachtet werden, dass die Mittel zum Verdampfen durch ein Versorgungsmittel, das an den Kraftstofftank, in dem dieser Kraftstoff bei Umgebungstemperatur bevorratet wird, angeschlossen ist, mit Kraftstoff versorgt wird.
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Der in dem Versorgungskreis des Mittels zum Verdampfen sowie in diesem Mittel zum Verdampfen enthaltene Kraftstoff weist beispielsweise nun eine Temperatur auf, die zwischen der herrschenden der Bevorratung (im Bereich des Tanks) und der vom Verdampfen (im Bereich eines Heizelements, das dieses Mittel zum Verdampfen umfasst) liegt.
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Wenn nun aber die Versorgung dieses Mittels zum Verdampfen mit Kraftstoff unterbrochen wird, enthalten dieses Mittel zum Verdampfen und der Teil des Versorgungskreises, der dicht am Mittel zum Verdampfen liegt, Kraftstoff, dessen Temperatur kleiner ist als die maximale Temperatur zum Verdampfen, ja sogar zwischen den extremen Verdampfungstemperaturen liegt (zum Beispiel zwischen 160° und 380°C im Fall von Diesel).
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Dieser Kraftstoff, insbesondere wenn dessen Temperatur zwischen den extremen Verdampfungswerten liegt, ist nur teilweise aufgelöst und enthält nun eine hohe Konzentration an schweren Kohlenwasserstoffen (das heißt mit langen Kohlenwasserstoffketten), die diesem Kraftstoff ein Schlamm- oder Teergefüge verleihen.
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Das Mittel zum Verdampfen sowie der Teil des Versorgungskreises, der dicht an diesem Mittel zum Verdampfen liegt, sind nun in direkter Nähe der Auspuffanlage eingesetzt (sogar direkt an dieser Letzteren befestigt), die eine Betriebstemperatur aufweist, die ausreichend ist, um diesen Schlamm oder diesen Teer in sehr stabile Kohlenstoffelemente umzuwandeln, die an der Wand des Mittels zum Verdampfen haften. Das Vorhandensein dieser Kohlenstoffelemente ist für das Funktionieren des Verdampfens abträglich, indem die Menge an in das Mittel zum Verdampfen einzubringenden Kraftstoff begrenzt wird, ja indem sogar ein solches Einbringen verhindert wird. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die Nachteile der Vorrichtungen des Standes der Technik zu beheben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System zum Einbringen eines verdampften Kraftstoffs in das Innere eines Auspuffelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass das Mittel zum Entleeren wenigstens zum Teil von einer Leitung zum Abfließen des Kraftstoffs ausgebildet ist, die einerseits am Mittel zum Verdampfen oder am Versorgungsmittel und andererseits am Kraftstoffbevorratungstank angeschlossen ist.
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Tatsächlich besteht eine erste Ausführungsform darin, dass die Abflussleitung von einem spezifischen Rohr gebildet wird, das sich zwischen dem Kraftstofftank und, je nach dem, dem Mittel zum Verdampfen oder dem Versorgungsmittel erstreckt.
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Diese Abflussleitung wird einerseits von einem Abschnitt einer Kraftstoffrücklaufleitung, die den Motor mit dem Tank verbindet, und andererseits von einem Rohr für den Anschluss dieses Abschnitts der Kraftstoffrücklaufleitung an das Mittel zum Verdampfen oder das Versorgungsmittel gebildet.
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Die Erfindung betrifft noch eine Auspuffanlage, die einerseits einen Katalysator, insbesondere einen Oxidationskatalysator, andererseits einen Partikelfilter und andererseits noch ein System umfasst, das stromaufwärts dieses Katalysators eingesetzt ist und dafür ausgelegt ist, um einen verdampften Kraftstoff in diesen Katalysator einzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass das System, um einen verdampften Kraftstoff in den Katalysator einzubringen, den oben genannten Merkmalen entspricht.
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Die Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung bestehen darin, dass sie ein Mittel umfasst, um wenigstens den Verdampfer nach Benutzung dieses Letzteren zu Entleeren.
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Das Vorhandensein dieses Mittels zum Entleeren ermöglicht es, außerhalb des normalen Betriebs des Verdampfers zu verhindern, dass sich der nicht verdampfte Kraftstoff unter der Einwirkung der Temperatur der Auspuffanlage und/oder des Heizelements des Mittels zum Verdampfen zersetzt. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, einen Betrieb ohne Verschmutzung dieses Verdampfer zu garantieren.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erscheinen im Laufe der folgenden Beschreibung, die sich auf Ausführungsformen bezieht, die nur als hinweisende und nicht limitierende Beispiele angegeben sind.
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Das Verständnis dieser Beschreibung wird vereinfacht werden unter Bezugnahme auf die in der Anlage beigefügte Zeichnung, in der die einzige Figur eine schematische und partielle Ansicht einer Auspuffanlage ist, der ein System gemäß der Erfindung zugeordnet ist, das dafür ausgelegt ist, darin einen verdampften Kraftstoff einzubringen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Automobilindustrie und insbesondere das der Herstellung von Ausrüstungen, die es ermöglichen, den Ausstoß der von der Verbrennung im Inneren eines Verbrennungsmotors herrührenden Gase zu gewährleisten.
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Eine solche Ausrüstung stellt sich in der Form einer Auspuffanlage 1 dar, die mit diesem Motor verbunden ist und mehrere Auspuffelemente umfasst, die entlang dieser Auspuffanlage 1 aufeinander folgen, und zwar in Richtung der Strömung der Gase in deren Inneren.
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Insbesondere und wie es in der Figur in der Anlage ersichtlich ist, umfasst eine solche Auspuffanlage 1 in Richtung der Strömung der Gase wenigstens einen Katalysator 2, insbesondere einen Oxidationskatalysator, sowie einen Partikelfilter 3.
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Gemäß einer besonderen nicht dargestellten Ausführungsform können ein solcher Katalysator 2 und ein solcher Partikelfilter 3 im Bereich eines gleichen Auspuffelementes definiert werden, was üblicherweise FAP-Kat genannt wird.
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Wie allerdings illustriert ist, sind dieser Katalysator 2 und dieser Partikelfilter 3 jeweils im Bereich eines unterschiedlichen Auspuffelementes angeordnet, wobei diese Auspuffelemente nun miteinander durch den Umweg eines Auspuffrohrs 4 verbunden sind.
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In zusätzlicher Weise kann eine solche Auspuffanlage 1 noch einen Turbolader 5 umfassen, der stromaufwärts des Katalysators 2 eingesetzt ist, und zwar in der Richtung der Strömung der Gase, und der einerseits am Motor und andererseits an diesem Katalysator 2 durch ein Auspuffrohr 4' verbunden ist.
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Eine solche Auspuffanlage 1 wird noch durch eine Vorrichtung 6 vervollständigt, die es ermöglicht, die Regenerierung des Partikelfilters 3 zu gewährleisten, der je nach Betrieb des Motors von den Partikeln (insbesondere Ruß) verschmutzt wird, die sich in den Kanälen dieses Partikelfilters 3 absetzen und die bei Fehlen eines solchen Regenerationssystems 6 die Verstopfung damit bewirken würden.
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Um das zu tun, ist ein solches System 6 tatsächlich dafür ausgelegt, einen verdampften Kraftstoff (insbesondere verdampften Diesel) in das Innere des Katalysators 2 (Oxidationskatalysators) einzubringen, was zur Folge hat, die Temperatur der Auspuffgase in der Auspuffanlage 1, insbesondere im Partikelfilter 3 zu erhöhen, was einen Abbau der in diesem Letzteren 3 enthaltenen Partikel und so seine Regenerierung nach sich zieht.
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Wie es in der Figur im Annex ersichtlich ist, ist dieses System 6 stromaufwärts des Katalysators 2 (Oxidationskatalysators) eingesetzt, insbesondere zwischen diesem Katalysator 2 (Oxidationskatalysator) und dem Turbolader 5, vorzugsweise in der Nähe dieses Letzteren 5.
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Dieses System 6 steht mit dem inneren Volumen des genannten Katalysators 2 in der Hinsicht in Verbindung, das Einbringen des verdampften Kraftstoffs in das Innere dieses Katalysators 2 zu ermöglichen.
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Wie in der Figur in der Anlage ersichtlich ist, umfasst dieses System 6 einerseits ein Mittel zum Verdampfen 7 des Kraftstoffes.
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Ein solches Mittel zum Verdampfen 7 stellt sich in der Form eines Gehäuses dar, das innen ein Heizelement aufnimmt, das dafür ausgelegt ist, den Kraftstoff zu verdampfen und einerseits mit einem Einlass von flüssigem Kraftstoff und andererseits mit einem Auslass des verdampften Kraftstoff versehen ist.
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Dieser Auslass von verdampftem Kraftstoff steht mit dem inneren Volumen des Katalysators 2 durch den Umweg eines Mittels, welches das System 6 umfasst, in Verbindung, und das dafür ausgelegt ist, um den verdampften Kraftstoff in diesen Katalysator 2 einzubringen, wobei dieses Mittel insbesondere von einer Leitung gebildet wird, die mit dem Mittel zum Verdampfen 7 verbunden ist und auf das oben genannte Auspuffrohr 4' gesetzt ist.
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Andererseits umfasst dieses System 6 ein Versorgungsmittel 8, um dieses Mittel zum Verdampfen 7 mit Kraftstoff zu versorgen.
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Ein solches Versorgungsmittel 8 wird wenigstens teilweise von einer Versorgungsleitung 9 gebildet, die einerseits am Mittel zum Verdampfen 7 (insbesondere am Eintritt des flüssigen Kraftstoffs dieses Mittels zum Verdampfen 7) und andererseits an einem Kraftstoffvorratstank 10 zum Speichern des Kraftstoffs, insbesondere zur Versorgung des Motors, angeschlossen ist.
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Dieses Versorgungsmittel 8 kann noch ein Zirkulationsmittel 11 umfassen, um eine Zirkulation des Kraftstoffs in der Versorgungsleitung 9 zu gewährleisten, wobei ein solches Zirkulationsmittel 11 von einer Pumpe oder ähnlichem gebildet werden kann.
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Ein weiteres Merkmal dieses Systems 6 besteht darin, dass es außerdem ein Mittel umfassen kann, um den Durchfluss des in das Mittel zum Verdampfen 7 eingebrachten Kraftstoff zu dosieren. Ein solches Dosierungsmittel kann im Bereich dieses Mittels zum Verdampfen 7 festgelegt werden, ja sogar (und vorzugsweise) im Bereich des genannten Versorgungsmittels 8, und insbesondere von einem Elektroventil oder ähnlichem gebildet werden.
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Gemäß der Erfindung umfasst dieses System 6 ebenfalls ein Mittel zum Entleeren 12, um wenigstens das Mittel zum Verdampfen 7, ja sogar noch wenigstens einen Teil des Versorgungsmittels zu entleeren (insbesondere einen Teil der Versorgungsleitung 9).
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Tatsächlich und wie es in der Figur in der Anlage ersichtlich ist, wird ein solches Mittel zum Entleeren 12 wenigstens zum Teil von einer Abflussleitung 13 zum Abfließen des in dem Mittel zum Verdampfen 7, ja sogar noch in dem Versorgungsmittel 8, enthaltenen Kraftstoff gebildet.
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Diese Abflussleitung 13 ist einerseits an dieses Mittel zum Verdampfen 7 (direkt oder indirekt) und andererseits an den Kraftstoffvorratstank 10 angeschlossen, und zwar zur Aufnahme des entnommenen Kraftstoffs.
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Zu diesem Zweck wird beobachtet werden, dass diese Abflussleitung 13 nun an dieses Mittel zum Verdampfen 7 angeschlossen sein kann, entweder direkt (insbesondere indem sie im Bereich des Kraftstoffeintritts dieses Mittels zum Verdampfen 7 angeschlossen ist) oder (vorzugsweise) indirekt, indem sie an das genannte Versorgungsmittel 8 (insbesondere an die Versorgungsleitung 9, welche dieses Versorgungsmittel 8 umfasst) angeschlossen ist.
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Gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform (die in durchgezogener Linie in der Figur im Annex dargestellt ist) kann die Abflussleitung 13 von einem spezifischen Rohr gebildet werden, das sich einerseits zwischen dem Kraftstofftank 10 und andererseits dem Mittel zum Verdampfen 7 oder (und vorzugsweise) der Versorgungsleitung 9 des Versorgungsmittels 8 erstreckt.
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In einem gleichen Fall ist der im Katalysator 2 herrschende Druck größer als der in dem Mittel zum Verdampfen 7 herrschende, der in diesem Mittel zum Verdampfen 7 enthaltene Kraftstoff wird auf einen Abstand zurückgetrieben, der ausreicht, um nicht mehr mit dem Heizelement dieses Mittels zum Verdampfen 7 in Kontakt zu sein.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (die in gestrichelter Linie in der Figur in der Anlage dargestellt ist) kann diese Abflussleitung 13 einerseits von einem Abschnitt 14 einer Kraftstoffrücklaufleitung 15, die den Motor mit dem Kraftstoffvorratstank 10 verbindet, und andererseits von einem Rohr 16 für den Anschluss an diesen Abschnitt 14 der Kraftstoffrücklaufleitung 15 des Mittels zum Verdampfen oder (und vorzugsweise) des Versorgungsmittels 8 (insbesondere der Versorgungsleitung 9 dieses Versorgungsmittels 8) gebildet werden.
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Zu diesem Zweck wird beobachtet werden, dass in dem Fall, in dem das System zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor mit einer geringen Rücklaufmenge arbeitet (Niederdruckteil in die Hochdruckpumpe integriert) genügen die Schwerkraft und der Abgasgegendruck, um den Kraftstoff auf einen Abstand zurückzutreiben, der genügt, um nicht mehr mit dem Heizelement des Mittels zum Verdampfen in Kontakt zu sein.
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Jedoch und im Fall, in dem das System zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor mit einer starken Rücklaufmenge arbeitet (Niederdruckpumpe getrennt von Hochdruckpumpe), kann die Abflussleitung 13 von einem Mittel vervollständigt werden, um den in wenigstens dem Mittel zum Verdampfen 7 enthaltenen Kraftstoff abzusaugen.
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Ein solches Absaugmittel wird vorzugsweise von einem Venturi-Element gebildet, das im Bereich dieser Abflussleitung 13 festgelegt ist, insbesondere im Bereich des Abschnitts 14 der Kraftstoffrücklaufleitung 15.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung und unabhängig von dem oben genannten Mittel zum Entleeren 12, kann das System 6 noch ein Verschlussmittel 17 umfassen, um auf reversible Weise, die Abflussleitung 13 zu verschließen.
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Ein solches Verschlussmittel 17 wird vorzugsweise von einem Ventil, insbesondere von einem Elektroventil, gebildet.
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Dieses Verschlussmittel 17 ist dafür ausgelegt, um einerseits in geschlossener Position im Fall der Versorgung mit Kraftstoff des Mittels zum Verdampfen 7, und zwar um die Zirkulation von Kraftstoff in der Abflussleitung 13 zu verhindern (somit um das Abführen dieses Kraftstoffs zu verhindern) und andererseits in offener Position zu sein im Fall des Entleerens, und zwar um die Zirkulation des Kraftstoffs in dieser Abflussleitung 13 zu ermöglichen (somit um das Abfließen dieses Kraftstoffs zu ermöglichen).
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Gemäß der Erfindung umfasst das System 6 außerdem ein Mittel, um das Mittel zum Entleeren 12 (insbesondere das Verschlussmittel 17), ja sogar noch das Mittel zum Versorgen 8 mit Kraftstoff (insbesondere die Pumpe und/oder das Dosierungsmittel) und/oder das Mittel zum Verdampfen 7 (insbesondere das Heizelement, welches dieses umfasst) zu regeln.
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Ein solches Regelungsmittel kann beispielsweise dafür ausgelegt sein, das Versorgungsmittel 8 in der Hinsicht zu betätigen, um das Mittel zum Verdampfen 7 mit Kraftstoff zu versorgen, wobei noch das Verschlussmittel 17 verschlossen wird und das Heizelement des Mittels zum Verdampfen 7 betätigt wird, und zwar bei der Regenerierung des Partikelfilters 3.
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Dieses Regelungsmittel kann ebenfalls dafür ausgelegt sein, um das Versorgungsmittel 8 zu deaktivieren und das Verschlussmittel 17 zu öffnen, und zwar bei einem Arbeitsschritt des Entleerens des Mittel zum Verdampfen 7, ja sogar des Versorgungsmittels 8.
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Zu diesem Zweck wird beobachtet werden, dass dieses Regelungsmittel noch dafür ausgelegt sein kann, um das Heizelement des Mittels zum Verdampfen 7 während wenigstens eines Teils der Dauer eines Arbeitsschritts des Entleerens dieses Mittels zum Verdampfen 7 zu betätigen (oder betätigt zu halten).
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Die Erfindung betrifft noch eine Auspuffanlage 1, die einerseits einen Katalysator 2, insbesondere einen Oxidationskatalysator, andererseits einen Partikelfilter 3 und andererseits noch ein System 6 umfasst, das dafür ausgelegt ist, um einen verdampften Kraftstoff in diesen Katalysator 2 einzubringen und die oben genannten Merkmalen aufweist.
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Dieses System 6 ist stromaufwärts dieses Katalysators 2 eingesetzt, ja sogar (und bevorzugt wenn diese Auspuffanlage 1 einen Turbolader 5 umfasst) zwischen einem solchen Katalysator 2 und einem Turbolader 5, bevorzugt in der Nähe dieses Turboladers 5.
