Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern, wobei jeder Gruppe ein Abgasteilstrang zugeordnet ist und die eintrittsseitigen Abgasteilstrange separat bis zu einem gemeinsamen Katalysatorgehäuse mit einem einzigen Katalysatorbrick geführt sind, wobei die eintrittsseitigen Abgasteilstrange getrennt bis zu einer Eintrittsstirnseite des Katalysatorbricks geführt sind, so dass jeder Abgasteilstrang einen vordefinierten Eintrittsbereich der Eintrittsstirnseite des Katalysatorbricks beaufschlagt.
Weiters betrifft die Erfindung ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem mindestens einen ersten Partikelfilter aufweisenden Abgasnachbehandlungssystem im Abgasstrang, wobei stromabwärts des ersten Partikelfilters im Abgasstrang zumindest ein zweiter Partikelfilter angeordnet ist und wobei stromaufwärts des ersten Partikelfilters zumindest ein erster Sensor und zwischen erstem und zweitem Partikelfilter zumindest ein zweiter Sensor angeordnet ist.
Zur Nutzung und Erhaltung der gasdynamischen Aktivität der Abgasanlage einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine werden die Abgasstränge gruppenweise zusam- mengefasst und gruppenweise getrennt einer Abgasnachbehandlung unterzogen. Dadurch kann eine gegenseitige Störung der gasdynamischen Aktivität vermieden werden.
Aus der EP 0 852 289 AI ist es bekannt, in jeder Gruppe von Abgasteilsträngen jeweils einen Katalysator anzuordnen. Weiters ist es aus dieser Veröffentlichung auch bekannt, die Katalysatoren beider Gruppen konzentrisch zueinander in einem einzigen Katalysatorgehäuse anzuordnen, wobei das Abgas der einen Gruppe durch einen zentralen zylindrischen Katalysator und das Abgas der zweiten Gruppe durch einen Ringkatalysator strömt. Nach der Katalysatoranordnung verlassen die Abgase beider Gruppen das Katalysatorgehäuse durch eine gemeinsame Abgasleitung. Da pro Abgasteilstrang jeweils ein Katalysator erforderlich ist, ist diese Abgasanlage allerdings relativ kostenaufwendig.
Die DE 92 01 320 Ul offenbart eine Katalysatorvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen, wobei an das das Katalysatorsubstrat umgebende Gehäuse mindestens zwei mit der Brennkraftmaschine verbindbare Abgaseintrittsrohre und mindestens zwei Gasaustrittsrohre angeschlossen sind, deren Querschnittsflächen auf der Ein- und Austrittsseite jeweils unterschiedlichen Bereichen der zugehörigen Substratsstirnflächen gegenüberliegen.
Die US 5,950,423 A beschreibt ein Abgassystem mit einer Katalysatoranordnung, in welche zwei Abgasstränge konzentrisch einmünden. In einer Ausführung ist stromabwärts des Katalysators eine trichterförmige Abgasaufteilungseinrichtung angeordnet. Die Abgasteilstrange sind somit stromabwärts des Katalysators nicht separat weitergeführt, sondern sind unmittelbar stromabwärts des Katalysators und vor Eintritt in eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung vereinigt. Eine frühzeitige Vereinigung der Abgasströme wirkt sich allerdings nachteilig auf die gasdynamischen Aktivitäten aus.
Es ist weiters bekannt, die Abgasteilstrange zweier Gruppen von Zylindern einem einen einzigen Katalysatorbrick enthaltenden gemeinsamen Katalysatorgehäuse zuzuführen, wobei das Abgas jeder Gruppe jeweils eine Hälfte des Katalysatorbricks beaufschlagt. Das Abgas der beiden Gruppen ist dabei durch eine Trennwand bis unmittelbar zur Eintrittsstirnseite des Katalysatorbricks getrennt, wobei zwischen Trennwand und der Eintrittsstirnseite des Katalysatorbricks ein vordefinierter Spalt vorgesehen ist. Durch die unterschiedlichen Drücke in den Abgassträngen kommt es allerdings zu einer seitlichen Belastung des Katalysatorbricks, wodurch Sprünge und Brüche im Katalysatorbrick auftreten können.
Es ist bekannt, Partikelfiltersysteme, insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen, zur Steigerung der Abgasqualität einzusetzen. Die Partikelfilter werden ab einer bestimmten Rußbeladung regeneriert, wobei durch den Rußabbrand der Partikelfilter kurzfristig höheren Temperaturen ausgesetzt ist. Dadurch kommt es zu thermischen Spannungen im Filtersubstrat, was zu Haarrissen führen kann, welche den Wirkungsgrad des Partikelfilters verringern. Die Filtersubstrate von Partikelfiltersystemen bestehen zumeist aus Siliziumcarbid oder Korderiete-Ke- ramiken mit wabenförmiger Struktur. Derartige Systeme haben Filterwirkungsgrade für die unlösliche Partikelfraktion zwischen 90% und 99%. Mit diesen hohen Wirkungsgraden können die aktuellen gesetzlichen Grenzwerte für die PKW- Zertifizierung erreicht und sogar um eine Größenordnung unterschritten werden. Dies bedeutet, dass bei Beschädigungen der Makrostruktur, wie etwa Haarrisse, wie sie typischerweise während der gesetzlich geforderten Lebensdauer von 120.000 km eines Partikelfilters auftreten, zwar die Effizienz verschlechtert wird, das Einhalten der Grenzwerte aber dennoch gewährleistet ist. Diese Situation ändert sich, wenn die Grenzwerte in zukünftigen Abgasvorschriften um eine Größenordnung gesenkt werden. Mit den derzeit im Einsatz befindlichen Partikelfiltersystemen kann dann die dauerhafte Einhaltung der Grenzwerte nicht mehr gewährleistet werden.
Es ist bekannt, dem Partikelfilter einen Oxidationskatalysator vorzuschalten, um die Effizienz des Rußfilters zu steigern. Der dem Partikelfilter vorgeschaltete Oxi-
dationskatalysator oxidiert NO zu NO2. NO2 wiederum oxidiert den Ruß, der hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, zu CO2.
Aus der JP 60-043113 A ist ein Abgassystem bekannt, in welchem ein Partikelfilter stromabwärts eines Katalysators angeordnet ist. Partikelfilter und Katalysator sind jeweils in einem eigenen Gehäuse untergebracht.
Die EP 0 405 310 A2 offenbart eine Abgasanlage mit einem Oxidationskatalysator, der dem Rußfilter vorgeschaltet ist. Oxidationskatalysator und Partikelfilter sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
Die EP 0 154 145 A2 beschreibt einen Einrichtung zur Reinigung der Abgase von Dieselmotoren mit hintereinander angeordneten Filterelementen zur Abtrennung von Rußteilchen, wobei mindestens ein Filterelement einen die Zündtemperatur des Rußes senkenden und seinen Abbrand fördernden Katalysator trägt, und wobei mindestens ein Filterelement einen die Verbrennung gasförmiger Schadstoffe fördernden Katalysator trägt, wobei die Filterelemente mit unterschiedlichen Katalysatoren einander mehrfach abwechseln. Derartige Partikelfilter mit kataly- tischer Beschichtung sind allerdings kostenaufwendiger als Partikelfilter, welche einem Katalysator zur Abgasnachbehandlung nachgeschaltet sind.
Weiters ist aus der DE 32 03 237 AI ein Abgasfilter für Verbrennungsmotoren mit einem Filtereinsatz bekannt, welcher aus mehreren verdichteten, axial übereinander angeordneten Drahtgewebescheiben, die von metallischen Einfassungen verschiedenster Ausführungen umfasst sind, wobei die aneinander anliegenden Einfassungen jeweils miteinander verschweißt sind. Das Rußrückhaltevermögen und somit der Wirkungsgrad sind allerdings schlechter als bei standardmäßigen Partikelfiltersystemen aus Filtersubstraten, welche aus SiC oder Korderiete-Ke- ramiken bestehen.
Die FR 2 795 132 AI offenbart ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit zwei in einem Gehäuse hintereinander angeordneten Partikelfiltern. Der dem ersten Partikelfilter nachgeschaltete zweite Partikelfilter ist dabei kleiner dimensioniert als der erste. Vor dem ersten Partikelfilter und zwischen den beiden Partikelfiltern sind Drucksensoren angeordnet, um den Druckabfall des ersten Partikelfilters zu ermitteln. Dadurch können die bei einem Filterbruch auftretenden Druckänderungen vor dem ersten Partikelfilter und zwischen den Partikelfiltern gemessen und entsprechende Schlüsse gezogen werden. Es ist aber nicht möglich, den zweiten Partikelfilter bzw. jeden Partikelfilter für sich zu bewerten.
Abgassysteme mit hintereinander angeordneten Partikelfiltern sind weiters aus der DE 199 23 781 AI und der US 4,887,427 A bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Abgasanlage der eingangs genannten Art die Standzeit des Katalysators zu erhöhen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die dauerhafte Einhaltung von gesetzlichen Grenzwerten zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Eintrittsbereiche und/oder Austrittsbereiche des Katalysatorbricks von verschiedenen Abgasteilsträngen im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind und dass jeder Austrittsbereich in Strömungsrichtung fluchtend mit einem Eintrittsbereich des entsprechenden eintrittseitigen Abgasteilstranges ausgebildet ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass ein eintrittsseitiger erster Abgasteilstrang im Bereich des Eintritts in den Katalysatorbrick innerhalb eines vorzugsweise durch einen Eintrittskonus gebildeten Bereiches eines eintrittsseitigen zweiten Abgasteilstranges geführt ist. Der eintrittsseitige erste Abgasteilstrang kann in den Eintrittskonus des eintrittsseitigen zweiten Abgasteilstranges eingefügt und mit diesem verschweißt sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Eintrittskonus als Gussstück ausgeführt ist, wobei vorzugsweise der Eintrittskonus ein dem eintrittsseitigen ersten Abgasteilstrang zugehöriges, vorzugsweise konisches inneres Rohr aufweist. Analog dazu kann weiters vorgesehen sein, dass ein austrittsseitiger erster Abgasteilstrang im Bereich des Austritts aus dem Katalysatorbrick innerhalb eines vorzugsweise durch einen Austrittskonus gebildeten Bereiches eines aus- trittsseitigen zweiten Abgasteilstranges geführt ist, wobei vorzugsweise der aus- trittsseitige erste Abgasteilstrang in den Austrittskonus des austrittsseitigen zweiten Abgasteilstranges eingefügt und mit diesem verschweißt ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Austrittskonus als Gussstück ausgeführt ist, wobei vorzugsweise der Austrittskonus ein dem austrittsseitigem ersten Abgasteilstrang zugehöriges, vorzugsweise konisches, inneres Rohr aufweist. Das vorzugsweise konische innere Rohr kann jeweils ein- oder mehrteilig mit dem Eintritts- oder Austrittskonus ausgeführt sein.
Zwischen den eintritts- und den austrittsseitigen ersten Abgasteilsträngen und dem Katalysatorbrick ist dabei ein vordefinierter Spalt ausgebildet, um mechanische Spannungen im Katalysatorbrick zu vermeiden. Im Bereich der Spalten kann zwischen den ersten Abgasteilsträngen und dem Katalysatorbrick ein Dichtungsmittel vorgesehen sein, um den ersten Abgasteilstrang vom zweiten Abgasteilstrang zu trennen. Das Dichtungsmittel kann als Labyrinthdichtung ausgebildet sein, wobei besonders vorzugsweise eine durch Formgebung des Katalysatorbricks gebildete Stufe oder Rille die Abdichtung des vorzugsweise konischen Innenrohres gegenüber dem zweiten Abgasteilstrang verbessert. Das Dichtungsmittel kann auch als Weichstoffdichtung umgebildet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass im Bereich des Spaltes eine λ-Sonde so angeordnet ist, dass die Abgasströme aus allen Gruppen von Zylindern mit dieser λ-Sonde überwachbar sind. Zur Aufnahme der λ-Sonde weit das Dichtungsmittel vorzugsweise zumindest einen Materialdurchbruch auf. In Ergänzung zu einer λ-Sonde im Bereich der Eintrittsstirnseite kann zu Diagnosezwecken eine zweite λ-Sonde im Bereich der Austrittsstirnseite angeordnet sein. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Eintritts- bzw. Austrittskonus oder im Bereich des Eintrittes bzw. Austrittes des ersten Abgasteilstranges in den bzw. aus dem zweiten Abgasteilstrang zumindest eine λ-Sonde so angeordnet ist, dass die Abgasströme beider Abgasteilstrange überwacht werden können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die λ-Sonde an eine Strömungsverbindung zwischen erstem und zweitem Abgasteilstrang grenzt. Der Querschnitt der Strömungsverbindung ist so klein, dass die gasdynamische Aktivität nicht oder kaum beeinflusst wird. Dadurch, dass jede λ-Sonde die Abgasstränge beider Gruppen erkennen kann, kann die Anzahl an λ-Sonden wesentlich reduziert werden.
Der Katalysatorbrick kann aus Keramik bestehen.
Eine dauerhafte Einhaltung von gesetzlichen Grenzwerten kann dadurch gewährleistet werden, dass stromabwärts des zweiten Partikelfilters zumindest ein dritter Sensor angeordnet ist. Durch den dritten Sensor kann eine separate Bewertung jedes einzelnen Partikelfilters vorgenommen werden. Es ist somit nicht nur möglich Defekte des ersten, sondern auch des zweiten Partikelfilters sofort festzustellen. Der dritte Sensor kann temperatursensitiv und/oder drucksensitiv ausgebildet sein. Insbesondere durch einen Drucksensor kann ungewöhnlicher Druckabfall am zweiten Partikelfilter sofort erfasst werden. Es ist aber auch möglich, zumindest einen Sensor als akustischen oder photoakustischen Sensor auszubilden. Stromaufwärts des ersten Partikelfilters kann zumindest ein Oxidationskatalysator angeordnet sein. Durch den Oxidationskatalysator wird die Effizienz der Partikelfilter erhöht.
Erster und zweiter Partikelfilter können somit in Serie unmittelbar hintereinander angeordnet sein. Der in Strömungsrichtung zuerst angeordnete größere erste Partikelfilter ist von der Dimensionierung her so ausgelegt, dass der Betrieb uneingeschränkt möglich ist, das heißt, die Auslegung der Beladungs- und Regenerationsstrategie orientiert sich an diesem ersten Partikelfilter. Unmittelbar nach diesem ersten Partikelfilter ist der deutlich kleinere zweite Partikelfilter in Serie geschaltet. Dieser zweite Partikelfilter erhöht im Normalbetrieb die Filtereffizienz und stellt bei Beschädigung des ersten Partikelfilters die nötige Filterwirkung des Gesamtsystems sicher. Da dieser zweite Partikelfilter im Vergleich zum strom- aufwärtigen ersten Partikelfilter deutlich niedriger belastet wird, ist der Bedarf an
Regeneration deutlich geringer. Zudem liegt der zweite Partikelfilter durch die Anordnung unmittelbar nach dem ersten Partikelfilter während der Regeneration im heißen Abgasstrom, so dass ein Rußabbrand im zweiten Partikelfilter gewährleistet ist. Durch die niedrigere Rußbeladung des zweiten Partikelfilters werden Temperaturspitzen, wie sie während der Filterregeneration bedingt durch den Rußabbrand typischerweise auftreten, vermieden.
Zumindest ein Partikelfilter weist eine Partikelfilterstruktur mit Filterkanälen auf. Das Abgas muss dabei bedingt durch die Partikelfilterstruktur die Wand zwischen angrenzenden Filterkanälen passieren.
Die Partikelfilter bestehen vorteilhafter Weise aus Filtersubstraten, vorzugsweise aus Sintermetall, Siliziumcarbid, Korderiete oder ähnlichen Keramiken, wobei zur Steigerung des Wirkungsgrades zumindest ein Partikelfilter eine katalytische Beschichtung aufweisen kann.
Zumindest zwei Bauteile aus der Gruppe Oxidationskatalysator, erster Partikelfilter und zweiter Partikelfilter können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, die Bauteile in getrennten Gehäusen unterzubringen. Erster und zweiter Partikelfilter sind in Strömungsrichtung voneinander beabstandet, um Thermospannungen auszugleichen.
Der zweite Partikelfilter wird somit niedriger belastet, Beschädigungen des zweiten Partikelfilters sind deshalb weniger wahrscheinlich. Tritt dennoch ein Fehler des zweiten Partikelfilters auf, so kann er über den dritten Sensor sofort detek- tiert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine bekannte Abgasanlage;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Abgasanlage;
Fig. 3 das Detail III dieser Abgasanlage aus Fig. 2;
Fig. 4 das Detail III in einer Ausführungsvariante;
Fig. 5 das Detail V aus Fig. 3 in einer ersten Ausführungsvariante;
Fig. 6 das Detail V aus Fig. 3 in einer zweiten Ausführungsvariante;
Fig. 7 das Detail V aus Fig. 3 in einer dritten Ausführungsvariante;
Fig. 8 das Detail V aus Fig. 3 in einer vierten Ausführungsvariante; und
Fig. 9 eine in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine bekannt Abgasanlage 21 mit mehreren Zylindern 22. Jeder Gruppe 23, 24 von Zylindern 22 ist jeweils ein Abgasteilstrang 25, 26 zugeordnet. Die beiden Abgasteilstrange 25, 26 sind getrennt bis zu einem für beide Abgasteilstrange 25, 26 gemeinsamen Katalysatorgehäuse 27 geführt, in welchem ein einziger Katalysatorbrick 28 angeordnet ist. Die beiden Abgasteilstrange 25, 26 enden unmittelbar vor einer Eintrittsstirnseite 29 des Katalysatorbricks 28, wobei eine Trennwand 30 zwischen den beiden Abgasteilsträngen 25, 26 bis kurz vor dem Katalysatorbrick 28 geführt ist, diesen aber nicht berührt. An die Austrittsstirnseite 31 des Katalysatorbricks 28 schließen austrittsseitige Abgasteilstrange 32, 33 an, wobei die Eintrittsbereiche 34; 35 der Eintrittsstirnseite 29 und die Austrittsbereiche 36; 37 der Austrittsstirnseite 31 des Katalysatorbrick 28 in Strömungsrichtung fluchtend zueinander angeordnet sind, so dass jede Hälfte des Katalysatorbricks 28 nur vom Abgas einer Gruppe 23, 24 von Zylindern 22 durchströmt wird. Durch die unterschiedlichen Drücke in den Abgasteilsträngen 25, 26 kommt es allerdings zu einer seitlichen Belastung des Katalysatorbricks 28, was zu Brüchen und Sprüngen innerhalb des Katalysatorbricks 28 führen kann.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine erfindungsgemäße Abgasanlage 1 für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern 2, welche abgasmäßig zu zwei Gruppen 3, 4 zusammengefasst sind. Das Abgas der ersten Gruppe 3 wird in einem ersten Abgasteilstrang 5, das Abgas der zweiten Gruppe 4 in einem zweiten Abgasteilstrang 6 zusammengefasst. Die beiden Abgasteilstrange 5, 6 werden separat bis zu einem gemeinsamen Katalysatorgehäuse 7 geführt, in welchem ein einziger Katalysatorbrick 8 angeordnet ist. Die beiden eintrittsseitigen Abgasteilstrange 5, 6 sind bis unmittelbar vor die Eintrittsstirnseite 9 des Katalysatorbricks 8 getrennt geführt. An die Austrittsstirnseite 11 des Katalysatorbricks 8 schließen zwei separate austrittsseitige Abgasteilstrange 12, 13 an. Die Einstrittsbereiche 14, 15 und die Austrittsbereiche 16, 17 der ersten und zweiten Abgasteilstrange 5, 12; 6, 13 sind in Strömungsrichtung fluchtend zueinander ausgebildet, so dass das Abgas der beiden Gruppen 3, 4 in unterschiedlichen Bereichen des Katalysatorbricks 8 diesen durchströmt.
Wesentlich ist, dass die Eintrittsbereiche 14, 15 der Eintrittsstirnseite 9 konzentrisch bezüglich der Längsachse 8a des Katalysatorbricks 8 angeordnet sind. Genau so ist es wichtig, dass die Austrittsbereiche 16, 17 der Austrittsstirnseite 11 konzentrisch zur Längsachse 8a des Katalysatorbricks 8 ausgebildet sind. Dadurch wird erreicht, dass das Abgas des ersten Abgasteilstranges 5 den Katalysatorbrick 8 nur in einem Kernbereich, und das Abgas des zweiten Abgasteilstran-
ges 6 den Katalysatorbrick 8 in einem dem Kernbereich 18 umgebenden ringförmigen Umfangsbereich 19 durchströmt. Der Katalysatorbrick 8 wird somit durch die unterschiedlichen Drücke in den Abgassträngen 5, 6 gleichmäßig radial belastet, wodurch Brüche weitgehend vermieden werden können. Da die Druckpulsationen der beiden Abgasteilstrange 5, 6 im Katalysatorbrick 8 nur mehr radial von innen nach außen oder von außen nach innen wirken, kommt es zu keiner Schädigung des Katalysatorbricks 8. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Wärme an die Umgebung abgebende Oberfläche sehr gering gehalten werden kann und so die Aufheizzeit des Katalysators vermindert werden kann.
Wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, sind die Abgasteilstrange 5, 6, 12, 13 im Bereich des Eintrittes und des Austrittes in bzw. aus dem Katalysatorgehäuse 27 in einer Rohr-in-Rohr-Konstruktion angeordnet, wobei das konische Rohr 5a des ersten Abgasstranges 5 in einen Eintrittskonus 6a des eintrittsseitigen zweiten Abgasteilstranges 6 eingefügt und verschweißt ist. Auch der austrittsseitige erste Abgasteilstrang 12 ist in einen Austrittskonus 13a des austrittsseitigen zweiten Abgasteilstranges 13 eingefügt und mit diesem verschweißt. Alternativ dazu können die Eintritts- und Austrittskonen 6a, 13a als Gussstücke ausgeführt sein, wobei die inneren Rohre 5a, 12a ein- oder mehrteilig mit den Ein- und Austrittskonen 6a, 13a ausgeführt sein können. Die inneren Rohre 5a, 12a des eintritts- und austrittsseitigen ersten Abgasteilstranges 5 bzw. 12 reichen dabei bis auf einen geringen Abstand an den Katalysatorbrick 8 heran und sind somit nicht direkt mit diesem verbunden. Im Bereich des solcher Art ausgebildeten Spaltes s zwischen dem inneren Rohr 5a, 12a des ersten Abgasteilstranges 5, 12 ist jeweils eine λ-Sonde 20a, 20b so angeordnet, dass mit dieser die Luftzahl des Abgases beider Abgasteilstrange 5, 6 ermittelt werden kann. Alternativ dazu kann die λ-Sonde 20a, 20b im Bereich des Eintrittes 26a bzw. im Bereich des Austrittes 26b des ersten Abgasteilstranges 5, 12 in bzw. aus dem zweiten Abgasteilstrang 6, 13 so angeordnet sein, dass die Abgasströme beider Abgasteilstrange 5, 6; 12, 13 überwacht werden können. Die λ-Sonde 20a, 20b ragt dabei in eine Strömungsverbindung 27 zwischen erstem und zweitem Abgasteilstrang 5, 6; 12, 13, welche so klein ist, dass nur ein geringes Übersprechen stattfindet und die gasdynamische Aktivität nicht gestört wird. Die λ-Sonde 20b dient beispielsweise zu Diagnosezwecken.
Um möglichst hohe gasdynamische Aktivitäten zu erhalten, kann im Bereich des Spaltes s zwischen dem inneren Rohr 5a, 12a und dem Katalysatorbrick 8 eine Dichtungseinrichtung 21 zur Abdichtung des ersten vom zweiten Abgasteilstranges 5, 6; 12, 13 vorgesehen sein. Die Dichtungseinrichtung 21 kann durch eine Labyrinthdichtung 22 gebildet sein, welche durch zumindest eine am Katalysatorbrick 8 geformte konzentrische Stufe 23 (Fig. 4, Fig. 5) oder ringförmige Nut
24 (Fig. 6, Fig. 7) gestaltet ist. Die Stufe 23 kann entweder in den ersten oder in den zweiten Abgasteilstrom 5, 6; 12, 13 hineinragend ausgeführt sein. Zusätzlich kann eine Weichstoffdichtung 25 vorgesehen sein, welche in Fig. 7 in die Nut 24 eingelegt ist.
Dadurch kann eine zweiflutige Abgasregelung mit vier λ-Sonden vermieden werden. Es sind somit nur zwei λ-Sonden 20a, 20b nötig, was den bau- und regeltechnischen Aufwand wesentlich verringert.
Die Fig. 9 zeigt schematisch eine in einem Abgasstrang 101 eines Abgassystems 102 angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung 103, welche einen Oxidationskatalysator 104, einen ersten Partikelfilter 105 und einen zweiten Partikelfilter 106 aufweist, wobei Oxidationskatalysator 104, erster Partikelfilter 105 und zweiter Partikelfilter 106 in Strömungsrichtung 108 hintereinander angeordnet sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Oxidationskatalysator 104, erster Partikelfilter 105 und zweiter Partikelfilter 106 in einem gemeinsamen Gehäuse 107 angeordnet. Es ist aber auch möglich, die drei Bauteile jeweils in gemeinsamen Gehäusen unterzubringen.
Der in Strömungsrichtung 108 zuerst angeordnete erste Partikelfilter 105 ist so dimensioniert, dass der Betrieb uneingeschränkt möglich ist. Die Auslegung der Beladungs- und Regenerationsstrategie orientiert sich an diesem ersten Partikelfilter 105. Unmittelbar nach dem ersten Partikelfilter 105, aber von diesem geringfügig beabstandet, ist der zweite Partikelfilter 106 vorgesehen, welcher wesentlich kleiner ausgebildet ist als der erste Partikelfilter 105. Dieser zweite Partikelfilter 106 erhöht im Normalbetrieb die Filtereffizienz und stellt bei Beschädigung des ersten Partikelfilters 105 die nötige Filterwirkung des gesamten Abgasnachbehandlungssystems 103 sicher. Da dieser zweite Partikelfilter 106 im Vergleich zu dem ersten Partikelfilter 105 deutlich niedriger beladen wird, ist der Bedarf an Regeneration deutlich geringer. Während der Regeneration des ersten Partikelfilters 105 strömen heiße Abgase auch durch den zweiten Partikelfilter 106, so dass ein Rußabbrand auch im zweiten Partikelfilter 106 gewährleistet ist. Durch die niedrigere Rußbeladung des zweiten Partikelfilters 106 werden Temperaturspitzen, wie sie während der Filterregeneration bedingt durch den Rußabbrand typischerweise auftreten könne, vermieden. Diese Temperaturspitzen sind aber Ursache für Thermospannungen, die wiederum zu Haarrissen im Filtermaterial führen. Da der zweite Partikelfilter 106 wesentlich geringer belastet wird, sind Beschädigungen des zweiten Partikelfilters 106 weniger wahrscheinlich. Dadurch kann erreicht werden, dass auch bei höherer Kilometerleistung eine
ausreichend hohe Filterwirkung erhalten bleibt, so dass die gesetzlichen Vorgaben mit hoher Sicherheit eingehalten werden können.
Prinzipiell können erster und zweiter Partikelfilter 105, 106 auch in getrennten Gehäusen 107 angeordnet sein. Die Anordnung in einem einzigen Gehäuse 107 hat allerdings den Vorteil, dass ein ausreichend hoher Rußabbrand im zweiten Partikelfilter 106 bei Regeneration des ersten Partikelfilters 105 stattfindet. Der Zustand des ersten Partikelfilters 105 kann mittels eines drucksensitiven ersten Sensors 109 und eines drucksensitiven zweiten Sensors 110 über eine elektronische Steuereinheit 112 überwacht werden, indem die Druckdifferenz bestimmt wird. Plötzlicher Druckabfall weist auf einen Filterbruch hin. Dies ermöglicht es, sofort nach Eintreten eines Schadens Maßnahmen einzuleiten. Ein erster Drucksensor 109 kann auch vor dem Oxidationskatalysator 104 platziert werden, wie durch die strichlierte Linie angedeutet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn stromabwärts des zweiten Partikelfilters 106 ein druck- oder temperatursensitiver dritter Sensor 111 angeordnet ist. Dadurch können auch Filterbrüche des zweiten Partikelfilters frühzeitig erkannt werden. Weiters kann der dritte Sensor 111 den zweiten Sensor 110 ersetzen oder zur Überwachung des zweiten Sensors 110 eingesetzt werden. Bei Fehlfunktion oder Ausfall des zweiten Sensors 110 können mit Hilfe des dritte Sensors 111 noch immer Partikelfilterbrüche festgestellt, allerdings nicht genau lokalisiert werden.