WO2019166527A1

WO2019166527A1 - Abgasreinigungseinheit und verfahren unter anwendung dieser

Info

Publication number: WO2019166527A1
Application number: PCT/EP2019/054932
Authority: WO
Inventors: Jaroslaw Kierat
Original assignee: Tenneco Gmbh
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-09-06
Also published as: DE102018104588B4; DE102018104588A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungseinheit 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Einlassöffnung 1.2 und mindestens eine erste Auslassöffnung 1.3 aufweisenden Gehäuse 1.1, mit zwei Gehäusesegmenten G1, G2, durch die zwei Abgasströme A1, A2 getrennt voneinander durch zumindest einen Teil des Gehäuses 1.1 führbar sind, mit einem ersten Reinigungssubstrat R1, das in dem Gehäusesegment G1 gelagert ist, mit einem zweiten Reinigungssubstrat R2, das in dem Gehäusesegment G2 gelagert ist, und mit einem Wegeventil 1.4, über das jedes der beiden Gehäusesegmente G1, G2 abschottbar ist, wobei beide Gehäusesegmente G1, G2 an die Einlassöffnung 1.2 angeschlossen sind und zumindest das Gehäusesegment G2 unmittelbar an der Auslassöffnung mündet, wobei am Gehäuse 1.1 eine weitere Auslassöffnung 1.5 zum Anschließen einer Abgasleitung vorgesehen ist, an die nur das Gehäusesegment G1 anschließt, wobei das Gehäusesegment G1 zudem stromab der Auslassöffnung 1.5 eine Ausströmöffnung 1.9a aufweist, die stromauf des Reinigungssubstrats R2 in das Gehäusesegment G2 mündet.

Description

ABGASREINIGUNGSEINHEIT UND VERFAHREN UNTER

ANWENDUNG DIESER

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungseinheit für ein Kraftfahr- zeug mit einem eine Einlassöffnung und mindestens eine erste Auslassöffnung aufweisenden Gehäuse mit zwei Gehäusesegmenten G1 , G2, durch die zwei Abgasströme A1 , A2 getrennt voneinander durch zumindest einen Teil des Ge- häuses führbar sind, mit einem ersten Reinigungssubstrat R1 , das in dem Gehäusesegment G1 gelagert ist, mit einem zweiten Reinigungssubstrat R2, das in dem Gehäusesegment G2 gelagert ist, und mit einem Wegeventil, über das jedes der beiden Gehäusesegmente G1 , G2 abschottbar ist, wobei beide Gehäusesegmente G1 , G2 an die Einlassöffnung angeschlossen sind und zu- mindest das Gehäusesegment G2 unmittelbar an der Auslassöffnung mündet.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Reinigen des Abgases eines Kraftfahrzeugs unter Anwendung einer Abgasreinigungseinheit.

Es ist bereits eine Reinigungseinheit mit Partikelfilter, Oxidations-Katalysator und Schalldämpfer aus der US 5,052,178 A bekannt. Der Partikelfilter ist dabei in einem ersten Gehäusesegment platziert, während der Schalldämpfer in einem zweiten Gehäusesegment platziert ist. Beide Gehäusesegmente münden am Oxidations-Katalysator, der stromauf des Auslasses sitzt. Eingangsseitig ist ein Wegeventil vorgesehen, über das beide Gehäusesegmente wechselseitig geöffnet bzw. geschlossen werden.

Aus der US 7,341 ,699 B2 ist ebenfalls eine Reinigungseinheit mit zwei Gehäusesegmenten und einem Wegeventil bekannt. In dem ersten Gehäusesegment ist ein HC-Absorber platziert, während in dem zweiten Gehäuseseg- ment ein 3-Wege-Katalysator platziert ist. Bei geschlossenem Wegeventil wird nur das zweite Segment mit Abgas beaufschlagt, während bei geöffnetem Ventil beide Segmente beaufschlagt werden.

Die US 2017/0065918 A1 beschreibt auch eine Reinigungseinheit mit einem Katalysator und einem stromab angeordneten Filterelement, die zusammen mit einem Wegeventil in einem ersten Gehäusesegment platziert sind. Bei ge- schlossenem Wegeventil wird das Abgas durch beide Reinigungsbausteine ge- leitet und verlässt das Gehäuse wahlweise über eine Abgasrückführleitung oder einen Auslass. Bei geöffnetem Wegeventil wird ausgehend von der Eingangs- Öffnung nur der Katalysator durchströmt. Das Abgas verlässt das Gehäuse an- schließend über den Auslass.

Die DE 10 2011 015 443 A1 beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem ersten und einem zweiten Ventil, die jeweils zwischen zwei Positionen betätigbar sind. Das zweite Ventil ist dabei in einer Leitung angeordnet, die vom ersten Ventil abzweigt, sodass insgesamt vier verschiedene Leitungspfade schaltbar sind.

Die DE 10 2012 017 278 A1 beschreibt ebenfalls ein Abgasreinigungssystem mit zwei parallelen Abgasreinigungssträngen, die über ein Umschaltventil derart koppelbar sind, dass ein Abgasstrom in zwei verschiedene Leitungen führbar ist. Hierbei handelt es sich wohl um ein klassisches 3-Wege-Ventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungseinheit für ein Kraftfahrzeug derart auszubilden und anzuordnen, dass eine kompakte Bau- weise und eine flexible Gasführung gewährleistet sind.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass am Gehäuse eine weitere Auslassöffnung zum Anschließen einer Abgasleitung vorgesehen ist, an die nur das Gehäusesegment G1 anschließt, wobei das Gehäusesegment G1 zudem stromab der weiteren Auslassöffnung eine Ausströmöffnung aufweist, die stromauf des Reinigungssubstrats R2 in das Gehäusesegment G2 mündet. Hierdurch wird erreicht, dass beide Reinigungssubstrate R1 , R2 unabhängig voneinander zur Behandlung des Abgases angewendet werden können. Mithin kann zur Behandlung des Abgases, welches in die weitere Auslassöffnung ge- führt wird, auch lediglich das Reinigungssubstrat R1 angewendet werden, ohne dass das Reinigungssubstrat R2 mit diesem Abgas beaufschlagt wird. Zudem ist es möglich, z. B. für den Kaltstartbetrieb das auftretende Abgas vollständig durch das Reinigungssubstrat R1 zu führen, bevor es durch das Reinigungs- substrat R2 geführt wird. Dies gewährleistet ein sehr schnelles Erwärmen des Reinigungssubstrats R1 , sodass unmittelbar nach dem Kaltstart eine sehr wirkungsvolle Abgasreinigung möglich ist. Mit der Abschottung wird eine Unterbre- chung der Durchströmung möglich.

Im Falle der Anwendung für einen Ottomotor handelt es sich bei den beiden Reinigungssubstraten R1 , R2 um 3-Wege- oder 4-Wege-Katalysatoren. Letzte- re weisen ergänzend zu dem 3-Wege-Katalysator noch einen Partikelfilter als Trägersubstrat auf. Beide Reinigungssubstrate R1 , R2 sind also der katalytischen und/oder mechanischen Wirkungsweise nach gleich.

Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn das Gehäusesegment G2 einen Ein- lasskanal mit einer Einlassöffnung und einer Ausströmöffnung aufweist, der an dem Wegeventil über die Ausströmöffnung mündet, wobei der Einlasskanal über das Wegeventil verschließbar ist. Die Einlassöffnung des Einlasskanals ist dabei an die Abgasturbinenauslassleitung gekoppelt. Über den Einlasskanal wird das Abgas unmittelbar dem Gehäusesegment G2 zugeführt. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Gehäusesegment G1 einen Einlass- kanal mit einer Einlassöffnung aufweist, wobei die Einlassöffnung an einen Bypass-Auslasskanal angeschlossen ist. Das aus dem Bypass der Abgasturbine austretende Abgas kann somit über den Einlasskanal dem Gehäuseseg- ment G1 zugeführt werden. Im Kaltstartbetrieb und bei aktiviertem Bypass wird somit das Abgas auf kürzestem und schnellstem Wege dem Gehäusesegment G1 , mithin dem ersten Reinigungssubstrat R1 zugeführt, womit eine schnelle Aufheizung desselben einhergeht.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Gehäusesegment G1 stromab des Reinigungssubstrats R1 und stromab der weiteren Auslassöffnung an der Aus- strömöffnung mündet, wobei das Gehäusesegment G1 an der Ausströmöffnung über das Wegeventil abschottbar ist. Durch das Abschotten des Gehäuseseg- ments G1 , mithin das Verschließen der ausströmenden Öffnung des dazugehörigen Einlasskanals kann das aus der Abgasturbine austretende Abgas vollständig durch das Gehäusesegment G2 geführt werden. Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Wegeventil einen Ventilkörper aufweist, wobei in einer ersten Position P1 des Ventilkörpers der Einlasskanal verschließbar ist und in einer zweiten Position P2 des Ventilkör- pers das Gehäusesegment G1 abschottbar ist. In der ersten Position P1 ist demnach die Ausströmöffnung in das Gehäusesegment G1 offen. Das eintre- tende Abgas wird vollständig durch das erste Gehäusesegment G1 geführt und durchströmt erst stromab des ersten Gehäusesegments G1 den weiteren Teil des zweiten Gehäusesegments G2. In der zweiten Position P2 ist die Ausströ- möffnung des ersten Gehäusesegments G1 verschlossen, mithin das erste Ge- häusesegment G1 abgeschottet. Die Ausströmöffnung des Einlasskanals des zweiten Gehäusesegments G2 ist offen, sodass das gesamte Abgas über be- sagte Ausströmöffnung unmittelbar in das zweite Gehäusesegment G2 geführt wird. Wenn der Ventilkörper in einer Zwischenposition P1 , P2 platziert ist, sind beide Ausströmöffnungen beider Einlasskanäle beider Gehäusesegmente G1 , G2 geöffnet und es kommt demnach zu einer Teildurchströmung beider Gehäusesegmente G1 , G2.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn das Gehäusesegment G1 abschnittsweise durch ein Leitungsstück gebildet ist, das das Reinigungssubstrat R1 aufnimmt, wobei das Leitungsstück innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und wenn das Leitungsstück eine Querschnittsform Qs und das Gehäuse eine Querschnittsform Qg derart aufweisen, dass das Lei- tungsstück an gegenüberliegenden Seiten Sa, Sb mit dem Gehäuse verbindbar ist. Wenn das innerhalb des Gehäuses platzierte Leitungsstück nur an gegen- überliegenden Seiten Sa, Sb mit dem Gehäuse verbunden ist, werden zwei in- terne Leitungsabschnitte des jeweiligen Gehäusesegments G1 , G2 gebildet. Zwischen beiden gegenüberliegenden Seiten Sa, Sb bildet die Gehäuseinnenwand zusammen mit der Außenwand des Leitungsstücks einen Teil des Gehäusesegments G1 bzw. einen Teil des Gehäusesegments G2. Die so gebildeten Teile des jeweiligen Gehäusesegments G1 , G2 sind mit Bezug zu den Seiten Sa, Sb bzw. mit Bezug zum Leitungsstück gegenüberliegend zuei- nander angeordnet. Vorteilhaft ist dabei, dass das Gehäusesegment G1 durch die im Gehäusesegment G2 strömenden Abgase von außen erwärmt wird. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn das Gehäusesegment G1 mit dem Reinigungs- substrat R1 für einen Abgasvolumenstrom A1 ausgelegt ist und wenn das Ge- häusesegment G2 mit dem Reinigungssubstrat R2 für einen Abgasvolumen- ström A1 , A2 ausgelegt ist, wobei für A1 zu A2 gilt: A1 <= A2 oder A1 <= 1 ,5 A2 oder A1 <= 4 A2. Das Reinigungssubstrat R1 ist für einen kleineren Abgasvo- lumenstrom ausgelegt, der im Falle einer aktiven Abgasrückführung oder bei aktivem Betrieb des Abgasturbinenbypass anfällt. Lediglich im Kaltstartbetrieb handelt es sich bei diesem Abgasvolumenstrom um den gesamten Abgasvolu- menstrom der Brennkraftmaschine, was zu der erfindungsgemäßen Schnellauf- heizung desselben führt. Zudem wird der Teil des Abgasstroms, der durch das Reinigungssubstrat R1 geführt wird und der nicht über die Abgasrückführleitung abgezweigt wird, ergänzend ohnehin durch das stromab liegende Reinigungs- substrat R2 geführt, sodass stets eine vollständige Reinigung des Abgases, welches die Auslassöffnung des Gehäuses verlässt, gewährleistet ist.

Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Gehäuse eine Längsachse aufweist, wobei die weitere Auslassöffnung eine in radialer Richtung zur Längsachse ausgerichtete Strömungsachse aufweist. Die weitere Auslassöffnung befindet sich mit Bezug auf die Längsachse zwischen dem ersten Reinigungssub- strat R1 und dem zweiten Reinigungssubstrat R2, sodass mit Rücksicht auf eine zylindrische Grundform des Abgasreinigungsgehäuses eine radiale Ausrichtung vorteilhaft ist.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das Wegeventil als 3/2 Wegeventil ausgebildet ist und die folgenden Strömungsverbindungen schaltet:

- Ausströmöffnung des Einlasskanals von Gehäusesegment G2 mit Zulauf zum

Gehäusesegment G2

- Ausströmöffnung von Gehäusesegment G1 mit Zulauf zum Gehäusesegment G2.

Das Wegeventil, welches als Hub- oder Klappenventil ausgebildet sein kann, ist somit stromab des Einlasskanals innerhalb des Gehäusesegments G2 platziert. Zudem ist das Wegeventil stromab des Gehäusesegments G1 platziert. Schließlich ist das Wegeventil stromauf des Reinigungssubstrats R2 platziert.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn an der weiteren Auslassöffnung eine Ab- gasrückführungsleitung angeschlossen ist, wobei die Abgasrückführungsleitung ein Regelventil aufweist, über das die Abgasrückführungsleitung zumindest teilweise verschließbar ist. Über das Regelventil der Abgasrückführungsleitung kann diese unabhängig von der Schaltung des Wegeventils geregelt werden.

Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn bei einem System bestehend aus einer Abgasreinigungseinheit wie vorgehend beschrieben und einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Abgasturbine die Einlassöffnung unmittelbar an die Abgasturbine angeschlossen ist. Die unmittelbare Ankopplung an die Ab- gasturbine gewährleistet möglichst hohe Temperaturen des zu reinigenden Abgases. Dies gewährleistet eine optimale Reinigung desselben und insbesonde- re ein sehr schnelles light-off des ersten Reinigungssubstrats R1. Hierbei kann es vorteilhaft sein, nur eine Abgasturbine im Abgasstrang vorzusehen.

Gelöst wird die Aufgabe auch dadurch, dass

a) während des Kaltstarts

der Einlasskanal des Gehäusesegments G2 durch das Wegeventil verschlos- sen wird und die Abgasrückführungsleitung über das Regelventil verschlossen wird und dass das Abgas durch das Gehäusesegment G1 und das Reinigungs- substrat R1 in das Gehäusesegment G2 geführt wird und über das Gehäuse- segment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der Auslassöffnung geführt wird;

b) während des Teillastbetriebs

das Gehäusesegment G1 abgeschottet und das gesamte Abgas über den Ein- lasskanal des Gehäusesegments G2 und das Wegeventil in das Gehäuseseg- ment G2 geführt wird und über das Gehäusesegment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der ersten Auslassöffnung geführt wird;

c) im Volllastbetrieb

bei geöffnetem Wegeventil ein Abgasstrom A1 durch das Gehäusesegment G1 und das Reinigungssubstrat R1 in die Abgasrückführungsleitung geführt wird und ein überschüssiger Teil AT des Abgasstroms A1 über die Ausströmöffnung und das Wegeventil in das Gehäusesegment G2 geführt wird und gleichzeitig ein Abgasstrom A2 über den Einlasskanal des Gehäusesegements G2 und das offene Wegeventil unmittelbar in das Gehäusesegment G2 geführt wird, wobei der überschüssige Teilstrom AT des Abgasstroms A1 und der Abgasstrom A2 über das Gehäusesegment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der ersten Auslassöffnung geführt werden. Der Abgasstrom A1 beträgt zwischen 60 % und 80 % des Gesamtmassestroms. Der in die Abgasrückführungsleitung geführte Abgasstrom beträgt zwischen 30 % und 50 % des Gesamtmassestroms. Mithin entfallen auf den Teilstrom AT in der Regel zwischen 30 % und 56 % des Gesamtmassestroms.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipskizze der Abgasreinigungseinheit;

Figur 2-4 die verschiedenen Betriebszustände der Abgasreinigungseinheit nach Figur 1 ;

Figur 5 eine Prinzipskizze des Motors mit Abgasanlage;

Figur 6a-6b eine Prinzipskizze der Querschnittsformen.

Eine nach Figur 1 dargestellte Abgasreinigungseinheit 1 weist eine zweiflutige Einlassöffnung 1.2 mit einer Einlassöffnung 1 2a und einer Einlassöffnung 1 2b auf, wobei die Einlassöffnung 1 2a an einen Bypass-Auslasskanal 3.5 einer nicht weiter dargestellten Abgasturbine angekoppelt ist, während die Einlassöffnung 1.2b an einen Abgasturbinen-Auslasskanal 3.4 koppelbar ist. Die Einlassöffnung 1.2b ist einem Einlasskanal 1.6 zugeordnet, während die Einlassöffnung 1 2a einem weiteren Einlasskanal 1.9 zugeordnet ist. Beide Einlasskanä- le 1.6, 1.9 gewährleisten eine getrennte Führung des Abgasstroms in die Abgasreinigungseinheit 1.

Über den Einlasskanal 1.9 wird ein erstes Gehäusesegment G1 der Abgasreinigungseinheit 1 mit Abgas versorgt. Das erste Gehäusesegment G1 mündet innerhalb des Gehäuses 1.1 an einer Ausströmöffnung 1.9a. Im Übrigen ist das erste Gehäusesegment G1 gegenüber dem weiteren Gehäuse 1.1 abgeschot- tet. Der Einlasskanal 1.6 weist eine Ausströmöffnung 1 6a auf. Beide Ausströmöffnungen 1.9a, 1.6a münden im Bereich eines Wegeventils 1.4 und können über einen Ventilkörper 1.4a des Wegeventils 1.4 verschlossen werden. Stromab des Ventilkörpers 1.4a bzw. stromab der besagten Ausströmöffnungen 1.6a, 1.9a erstreckt sich ein zweites Gehäusesegment G2, welches wie gesagt gegenüber dem ersten Gehäusesegment G1 abgeschottet ist.

Innerhalb des ersten Gehäusesegments G1 ist ein erstes Reinigungssub- strat R1 angeordnet. Innerhalb des Gehäusesegments G2 ist ein zweites Reini- gungssubstrat R2 angeordnet.

Das zweite Gehäusesegment G2 mündet an einer ersten Auslassöffnung 1.3 des Gehäuses 1.1. Ergänzend zu der ersten Auslassöffnung 1.3 ist eine weitere Auslassöffnung 1.5 mit einer radial verlaufenden Strömungsachse 1 5a vorgesehen. Die Auslassöffnung 1.5 befindet sich im Bereich einer zylindrischen Ge- häusewand des Gehäuses 1.1 und schließt an das erste Gehäusesegment G1 stromab des ersten Reinigungssubstrats R1 an. Über diese weitere Auslassöffnung 1.5 wird eine Abgasrückführungsleitung 2 mit Abgas versorgt. Innerhalb der Abgasrückführungsleitung 2 sind zudem ein Kühler 2.2 sowie stromab ein Regelventil 2.1 vorgesehen.

Das erste Reinigungssubstrat R1 ist stromab des Einlasskanals 1.9 platziert und innerhalb eines Leitungsstücks 1.7 über eine Lagermatte 1.8 gelagert. Das Leitungsstück 1.7 weist, wie nach Figuren 6a, 6b dargestellt, eine Querschnittsform Qs auf, die sich von einer Querschnittsform Qg des Gehäuses 1.1 unterscheidet, wie beispielsweise rund und oval. Dies gewährleistet, dass das Leitungsstück 1.7 innerhalb des Gehäuses 1.1 nur an gegenüberlie- genden Seiten Sa, Sb mit dem Gehäuse 1.1 verbunden werden kann. Das Ver binden kann z. B. durch Löten oder eine Schweißnaht 5 erfolgen Durch diese Anordnung innerhalb des Gehäuses 1.1 ist eine Trennung zwischen dem ersten Gehäusesegment G1 und dem zweiten Gehäusesegment G2 gewährleistet. Hierdurch ergeben sich zwei Leitspalte 6.1 , 6.2, die jeweils begrenzt sind durch die Innenseite des Gehäuses 1.1 und die Außenseite des Leitungsstücks 1.7. Der jeweilige Leitspalt 6.1 , 6.2 erstreckt sich dabei zwischen besagten Sei- ten Sa, Sb bzw. die dort angeordnete Schweißnaht. Stromab des Leitungs- Stücks 1.7 ist eine Halbschale 1 7a vorgesehen, welche eine Abschottung des Gehäusesegments G1 in dem Bereich zwischen Leitungsstück 1.7 und Gehäuse 1.1 gewährleistet. Die Halbschale 1.7a ist durch eine Schweißnaht 5.1 mit dem Gehäuse 1.1 verbunden. Das aus dem Leitungsstück 1.7 austretende Abgas wird somit über die Halbschale 1 7a in besagtem Leitspalt 6.1 zwischen Leitungsstück 1.7 und Gehäuse 1.1 geführt und zur Ausströmöffnung 1.9a ge- leitet.

Nach Figur 1 befindet sich der Ventilkörper 1.4a in einer Zwischenposition, so- dass sowohl die Ausströmöffnung 1 6a als auch die Ausströmöffnung 1 9a ge- öffnet sind. Nach Figur 2 befindet sich der Ventilkörper 1.4a in einer oberen Position P1 , in der die Ausströmöffnung 1.6a des Einlasskanals 1.6 verschlossen ist. Das Abgas tritt über die Einlassöffnung 1.2a in den Einlasskanal 1.9 ein und durch- strömt das erste Reinigungssubstrat R1. Stromab des Reinigungssubstrats R1 kann der Abgasstrom über die Abgasrückführungsleitung 2 zumindest teilweise abgeführt werden. Ein verbleibender Teilstrom AT kann über das weitere Gehäusesegment G2 der Ausströmöffnung 1.9a zugeführt werden. Dieser Abgasstrom durchströmt sodann das Gehäusesegment G2 sowie das zweite Reini- gungssubstrat R2 und verlässt das Gehäuse 1.1 über die erste Auslassöffnung 1.3. Gemäß Figur 3 ist der Ventilkörper 1.4a in einer unteren Position P2 angeordnet. Hier verschließt er die Ausströmöffnung 1 9a des ersten Gehäusesegments G1. Das Abgas kann somit nur über die Einlassöffnung 1.2b und den Einlasskanal 1.6 eintreten. Über die Ausströmöffnung 1 6a wird der gesamte Abgasstrom A2 in das weitere Gehäusesegment G2 dem zweiten Reinigungs- substrat R2 zugeführt und verlässt das Gehäuse 1.1 über die Auslassöff nung 1.3. Das erste Gehäusesegment G1 ist hierbei vollständig abgeschottet. Weder das erste Reinigungssubstrat R1 noch die Abgasrückführungsleitung 2 können beaufschlagt werden.

Gemäß Ausführungsbeispiel Figur 4 ist, wie auch schon zum Ausführungsbei- spiels Figur 1 dargestellt, der Ventilkörper 1 4a in einer Zwischenposition ange- ordnet, bei dem beide Ausströmöffnungen 1.6a, 1.9a geöffnet sind. Das über den Bypass-Auslasskanal 3.5 einströmende Abgas wird über die Einlassöff- nung 1 2a und den Einlasskanal 1.9 dem ersten Gehäusesegment G1 zuge- führt. Dieser Abgasstrom A1 wird zunächst durch das erste Reinigungssub- strat R1 geführt und verlässt (zumindest teilweise) das Gehäuse 1.1 über die weitere Auslassöffnung 1.5 und die Abgasrückführungsleitung 2. Ein verblei- bender Abgasteilstrom A1‘ wird über den Leitspalt 6.1 , gebildet aus Gehäu- se 1.1 und Leitungsstück 1.7, zur Ausströmöffnung 1.9a, mithin zum Wegeven- til 1.4 geführt. Zudem wird der von dem Abgasturbinen-Auslasskanal 3.4 kom- mende Abgasstrom A2 über die Einlassöffnung 1.2b und den Einlasskanal 1.6 unmittelbar zur Ausströmöffnung 1.6a, mithin zum Wegeventil 1.4 geführt. Bei- de Abgasströme A2 sowie A1‘ werden ausgehend vom Wegeventil 1.4 über den weiteren Verlauf des zweiten Gehäusesegments G2 bzw. den durch Leitungs- stück 1.7 und Gehäuse 1.1 gebildeten Leitspalt 6.2 zum zweiten Reinigungs- substrat R2 und im weiteren Verlauf zur Auslassöffnung 1.3 geführt.

Das zweite Reinigungssubstrat R2 ist ebenfalls über eine Lagermatte 1.8 gelagert und so innerhalb des Gehäuses 1.1 positioniert.

Nach Prinzipskizze Figur 5 ist die vorgehend beschriebene Abgasreinigungs- einheit 1 innerhalb einer Abgasanlage 3 angeordnet, die an einen Motor bzw. eine Brennkraftmaschine 4 angeschlossen ist. Ausgehend von dem Motor 4 wird das Abgas über einen Krümmer 3.3 zu einer Abgasturbine 3.6 geführt. Unmittelbar nach der Abgasturbine 3.6 ist die Abgasreinigungseinheit 1 vorge- sehen. Das von der Abgasturbine 3.6 ausströmende Abgas wird über den Abgasturbinen-Auslasskanal 3.4 dem Einlasskanal 1.6 zugeführt. Insbesondere bei einem Kaltstart wird das Wastegate der Abgasturbine 3.6 geöffnet und das vom Wastegate bzw. dem Bypass-Auslasskanal 3.5 kommende Abgas wird dem Einlasskanal 1.9 zugeführt. Das Abgas verlässt die Abgasreinigungsein- heit 1 über die erste Auslassöffnung 1.3 und wird stromab der Abgasreini- gungseinheit 1 über die weitere Abgasleitung einem oder mehreren Schall- dämpfern 3.1 sowie einem Endschalldämpfer 3.2 zugeführt.

Nach Figuren 6a, 6b sind zwei Möglichkeiten der Ausbildung der Architektur des Leitungsspalts 6.1 , 6.2 dargestellt. Durch Kombination einer runden und einer ovalen Querschnittsform Qs, Qg sowohl für das Gehäuse 1.1 als auch für das Leitungsstück 1.7 ist es möglich, das Leitungsstück 1.7 innerhalb des Gehäuses 1.1 zu platzieren und dabei zwei gegenüberliegende Leitspalte 6.1 , 6.2 bereitzustellen, die Bestandteil des jeweiligen Gehäusesegments G1 , G2 sind. Das Leitungsstück 1.7 bzw. dessen Außenseite steht dabei mit der Innenseite des Gehäuses 1.1 an gegenüberliegenden Seiten Sa, Sb in Kontakt. Durch eine entsprechende Verbindung wie Schweißen oder Löten wird dabei die Fixierung des Leitungsstücks 1.7 und damit die Trennung der beiden Leitspalte 6.1 , 6.2 gewährleistet. Stromab des Leitungsstücks 1.7 ist wie vorgehend schon be- schrieben eine Halbschale 1 7a vorgesehen zur weiteren Trennung von Gehäusesegment G1 und Gehäusesegment G2. In dem Bereich zwischen dem Leitspalt 6.1 und der Ausströmöffnung 1.9a ist ein entsprechendes Kanalblech 1.7b vorgesehen, sodass der aus dem Leitspalt 6.1 austretende Abgasstrom A1 , AT bis zur Ausströmöffnung 1.9a geführt wird und dabei eine Trennung zwischen erstem Gehäusesegment G1 und zweitem Gehäusesegment G2 gewährleistet ist.

Bezugszeichen- und Abkürzungsliste Abgasreinigungseinheit

.1 Gehäuse

.2 Einlassöffnung

.2a Einlassöffnung von 1.9, G1

.2b Einlassöffnung von 1.6, G2

.3 erste Auslassöffnung

.4 Wegeventil, Wegeventilklappe

.4a Ventilkörper

.5 weitere Auslassöffnung

5a Strömungsachse

.6 Einlasskanal

6a Ausströmöffnung von 1.6

.7 Leitungsstück

7a Halbschale

.7b Kanalblech

.8 Lagermatte

.9 Einlasskanal

.9a Ausströmöffnung von G1

Abgasrückführungsleitung

.1 Regelventil

.2 Kühler

Abgasanlage

.1 Schalldämpfer

.2 Endschalldämpfer

.3 Krümmer

.4 Abgasturbinen-Auslasskanal

.5 Bypass-Auslasskanal

.6 Abgasturbine

Motor, Brennkraftmaschine

Schweißnaht

.1 Schweißnaht 6.1 Leitspalt

6.2 Leitspalt

A1 Abgasstrom

Ar Teilstrom von A1

A2 Abgasstrom

G1 Gehäusesegment

G2 Gehäusesegment

P1 Position

P2 Position

Qg Querschnittsform

Qs Querschnittsform

R1 Reinigungssubstrat

R2 Reinigungssubstrat

Sa Seite von 1.7

Sb Seite von 1.7

Claims

Patentansprüche

1. Abgasreinigungseinheit (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Einlassöffnung (1.2) und mindestens eine erste Auslassöffnung (1.3) aufweisen- den Gehäuse (1.1) mit zwei Gehäusesegmenten G1 , G2, durch die zwei Abgasströme A1 , A2 getrennt voneinander durch zumindest einen Teil des Gehäuses (1.1) führbar sind, mit einem ersten Reinigungssubstrat R1 , das in dem Gehäusesegment G1 gelagert ist, mit einem zweiten Reinigungs- substrat R2, das in dem Gehäusesegment G2 gelagert ist, und mit einem Wegeventil (1.4), über das jedes der beiden Gehäusesegmente G1 , G2 abschottbar ist, wobei beide Gehäusesegmente G1 , G2 an die Einlassöffnung (1.2) angeschlossen sind und zumindest das Gehäusesegment G2 unmittelbar an der Auslassöffnung (1.3) mündet,

dadurch gekennzeichnet,

dass am Gehäuse (1.1) eine weitere Auslassöffnung (1.5) zum Anschlie ßen einer Abgasleitung vorgesehen ist, an die nur das Gehäusesegment G1 anschließt, wobei das Gehäusesegment G1 zudem stromab der weiteren Auslassöffnung (1.5) eine Ausströmöffnung (19a) aufweist, die stromauf des Reinigungssubstrats R2 in das Gehäusesegment G2 mün det.

2. Abgasreinigungseinheit (1) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäusesegment G2 einen Einlasskanal (1.6) mit einer Einlassöffnung (12b) und einer Ausströmöffnung (16a) aufweist, der an dem Wegeventil (1.4) über die Ausströmöffnung (16a) mündet, wobei der Einlasskanal (1.6) über das Wegeventil (1.4) verschließbar ist.

3. Abgasreinigungseinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäusesegment G1 einen Einlasskanal (1.9) mit einer Einlassöffnung (12a) aufweist, wobei die Einlassöffnung (12a) an einen Bypass- Auslasskanal (3.5) angeschlossen ist.

4. Abgasreinigungseinheit (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäusesegment G1 stromab des Reinigungssubstrats R1 und stromab der weiteren Auslassöffnung (1.5) an der Ausströmöffnung (19a) mündet, wobei das Gehäusesegment G1 an der Ausströmöffnung (1.9a) über das Wegeventil (1.4) abschottbar ist.

5. Abgasreinigungseinheit (1 ) nach den Ansprüchen 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Wegeventil (1.4) einen Ventilkörper (14a) aufweist, wobei in ei ner ersten Position P1 des Ventilkörpers (14a) der Einlasskanal (1.6) ver schließbar ist und in einer zweiten Position P2 des Ventilkörpers (14a) das Gehäusesegment G1 abschottbar ist.

6. Abgasreinigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäusesegment G1 abschnittsweise durch ein Leitungsstück (1.7) gebildet ist, das das Reinigungssubstrat R1 aufnimmt, wobei das Leitungsstück (1.7) innerhalb des Gehäuses (1.1) angeordnet ist, und dass das Leitungsstück (1.7) eine Querschnittsform Qs und das Gehäu- se (1.1) eine Querschnittsform Qg derart aufweisen, dass das Leitungs- stück (1.7) nur an gegenüberliegenden Seiten Sa, Sb mit dem Gehäuse (1.1) verbunden ist.

7. Abgasreinigungseinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäusesegment G1 mit dem Reinigungssubstrat R1 für einen Abgasvolumenstrom A1 ausgelegt ist und dass das Gehäusesegment G2 mit dem Reinigungssubstrat R2 für einen Abgasvolumenstrom A1 , A2 ausgelegt ist, wobei für A1 zu A2 gilt: A1 <= A2 oder A1 <= 1 ,5 A2 oder A1 <= 4 A2.

8. Abgasreinigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Gehäuse (1.1) eine Längsachse aufweist, wobei die weitere Auslassöffnung (1.5) eine in radialer Richtung zur Längsachse ausgerich- tete Strömungsachse aufweist.

9. Abgasreinigungseinheit (1) nach den Ansprüchen 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Wegeventil (1.4) als 3/2 Wegeventil ausgebildet ist und die fol- genden Strömungsverbindungen schaltet:

- Ausströmöffnung (16a) des Einlasskanals (1.6) von Gehäuseseg- ment G2 mit Zulauf zum Gehäusesegment G2

- Ausströmöffnung (19a) von Gehäusesegment G1 mit Zulauf zum Ge- häusesegment G2.

10. Abgasreinigungseinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass an der weiteren Auslassöffnung (1.5) eine Abgasrückführungslei- tung (2) angeschlossen ist, wobei die Abgasrückführungsleitung (2) ein Regelventil (2.1) aufweist, über das die Abgasrückführungsleitung (2) zu mindest teilweise verschließbar ist.

System bestehend aus einer Abgasreinigungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Abgasanlage (3) eines Kraftfahr- zeugs mit einer Abgasturbine (3.6).

12. System nach Patentanspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Einlassöffnung (1.2) unmittelbar an die Abgasturbine (3.6) angeschlossen ist.

13. Verfahren zum Reinigen des Abgases eines Kraftfahrzeugs unter Anwen- dung einer Abgasreinigungseinheit (1) nach den Patentansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass

a) während des Kaltstarts der Einlasskanal (1.6) des Gehäusesegments G2 durch das Wegeven- til (1.4) verschlossen wird, und die Abgasrückführungsleitung (2) über das Regelventil (2.1 ) verschlossen wird und dass das Abgas durch das Ge- häusesegment G1 und das Reinigungssubstrat R1 in das Gehäuseseg- ment G2 geführt wird und über das Gehäusesegment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der Auslassöffnung (1.3) geführt wird;

b) während des Teillastbetriebs

das Gehäusesegment G1 abgeschottet und das gesamte Abgas über den Einlasskanal (1.6) des Gehäusesegments G2 und das Wegeventil (1.4) in das Gehäusesegment G2 geführt wird und über das Gehäusesegment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der ersten Auslassöffnung (1.3) geführt wird;

c) im Volllastbetrieb

bei geöffnetem Wegeventil (1.4) ein Abgasstrom A1 durch das Gehäuse- segment G1 und das Reinigungssubstrat R1 in die Abgasrückführungslei- tung (2) geführt wird und ein überschüssiger Teil AT des Abgasstroms A1 über die Ausströmöffnung (1 9a) und das Wegeventil (1.4) in das Gehäu- sesegment G2 geführt wird und gleichzeitig ein Abgasstrom A2 über den Einlasskanal (1.6) des Gehäusesegments G2 und das offene Wegeven- til (1.4) unmittelbar in das Gehäusesegment G2 geführt wird, wobei der überschüssige Teilstrom AT des Abgasstroms A1 und der Abgasstrom A2 über das Gehäusesegment G2 und das Reinigungssubstrat R2 zu der ers- ten Auslassöffnung (1.3) geführt werden.