DE10161398A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Katalysatoreinrichtung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Katalysatoreinrichtung

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kühlen einer Katalysatoreinrichtung (18) in der Abgasanlage (14-20) einer Brennkraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs (10) durch Vorschalten einer passiven, in ihrer fahrzeug-, motor- und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen Kühlleistung nicht beeinflussbaren Abgaskühleinrichtung (14, 20) mit einem Abgaskühler (20) und einem vor- und/oder nachgeschalteten Abgasstrang (14) beschrieben, deren Kühlleistung erfindungsgemäß mit der Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs (10) zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene und dem Hubraum VH der Brennkraftmaschine (12) korreliert ist. Die Kühlleistung PKWT100 in kW bei einem stationären Fahrzeugbetrieb mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine (12) bei einer Umgebungstemperatur von 20 DEG C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20...80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s ist hierbei gemäß DOLLAR A PKTW100 = f È PBFZG100 È (1,6/VH)·n· DOLLAR A mit der in kW angegebenen Bedarfsleistung PBFZG100 bei den genannten Betriebsbedingungen und dem Hubraum VH in Litern korreliert, wobei n ein Parameter zwischen 0,3 und 0,8, insbesondere zwischen 0,35 und 0,55, ist, während f ein Parameter zwischen 0,3 und 0,55, insbesondere zwischen 0,32 und 0,38, ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Kühlung eines einem schichtbetriebsfähigen und/oder magerlauffähigen DI-Ottomotor (12) nachgeschalteten NO¶x¶-Speicherkatalysators (18) ...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Katalysatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Abgasanlage und ein Kraftfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Katalysatoreinrichtungen besitzen üblicherweise nur einen relativ eingeschränkten optimalen thermischen Arbeitsbereich zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung, der bei NOx-Speicherkatalysatoren beispielsweise zwischen etwa 220°C und 550°C liegt. Unterhalb dieses Bereiches sind sie noch nicht ausreichend katalytisch aktiv, um voll funktionsfähig zu sein und die im Abgas enthaltenen unerwünschten Schadstoffe wunschgemäß zu speichern und/oder in unschädliche Stoffe umzuwandeln. Treten höhere Katalysatortemperaturen auf, müssen mager betreibbare Ottomotoren bei den korrespondierenden höheren Abgastemperaturen stöchiometrisch betrieben werden, obwohl das Brennverfahren noch einen mit einem niedrigen Kraftstoffverbrauch verbundenen ökonomischeren Magerbetrieb zulassen würde. Darüber hinaus setzt mit weiter ansteigenden Katalysatortemperaturen die thermische Alterung ein, die zu einer starken Desaktivierung der Katalysatoreinrichtung oder sogar zur Katalysatorzerstörung durch Überhitzung führen kann. Da die Katalysatortemperatur im wesentlichen durch die Temperatur des durchströmenden Abgases bestimmt wird, ist für den ordnungsgemäßen Betrieb von Abgaskatalysatoren und für eine verbrauchsoptimierte Betriebsweise der jeweils zugeordneten Brennkraftmaschine die Steuerung, insbesondere die Absenkung oder zumindest Begrenzung, der Abgastemperatur durch motorische Maßnahmen und/oder eine gezielte Abgaskühlung von besonderer Bedeutung.
  • Zur Abgas- bzw. Katalysatorkühlung werden in der Praxis sowohl aktive als auch passive Abgaskühler eingesetzt, die der zu kühlenden Katalysatoreinrichtung vorgeschaltet werden. Bei einem NOx-Speicherkatalysatorsystem mit einer Vorkatalysatoreinrichtung wird der Abgaskühler hierbei üblicherweise stromab der Vorkatalysatoreinrichtung angeordnet, um diesen bei temperatursteigernden Maßnahmen mit einem entsprechend höheren Temperaturniveau zur besseren exothermen Umsetzung von Abgasschadstoffen nutzen zu können.
  • Aktive oder schaltbare Abgaskühler besitzen eine in einem auslegungsmäßig vorgebbaren weiten Kühlleistungsbereich bedarfsgerecht regelbare Kühlleistung. Sie können daher einerseits, ohne entsprechende Nachteile fürchten zu müssen, hinreichend leistungsstark ausgelegt werden, um eine eventuelle thermische Schädigung der zugeordneten Katalysatoreinrichtung im Vollastbetrieb mit entsprechend hohen Abgas- und Katalysatortemperaturen zuverlässig zu verhindern. Andererseits hingegen ist ihre Kühlleistung üblicherweise bis zumindest nahe an das Niveau eines einfachen Abgasrohres verringerbar, so dass sie, wie beispielsweise bei einer De-Sulfatierung, auch eine hohe Effektivität von betriebszustandsbedingt erforderlichen katalysatortemperatursteigernden Maßnahmen ermöglichen.
  • Ein solch großer Kühlleistungsbereich lässt sich beispielsweise durch Verwendung eines Abgaskühlers mit einem leistungsstarken Abgaswärmetauscher zur eigentlichen Abgaskühlung und einer zugeordneten Bypassleitung erreichen, bei dem je nach Kühlbedarf beliebige Anteile eines ankommenden Abgasmassenstroms mittels einer geeigneten Abgas-Steuerungseinrichtung, wie z. B. einer Abgasklappeneinrichtung, zur bedarfsgerechten Kühlung durch den Abgaswärmetauscher hindurch bzw. durch die Bypassleitung nahezu ungekühlt an ihm vorbei geleitet werden können. Es sind jedoch auch anders gestaltete regelbare oder schaltbare Abgaskühler bekannt, deren Kühlleistung beispielsweise durch bedarfsgerechte Steuerung der Kühlluftumströmung und/oder der Kühlluftdurchströmung mittels geeigneter Kühlluft-Führungseinrichtungen, wie z. B. steuerbare Luft- oder Lamellenklappen und/oder Kühlluftkanäle, in weiten Bereichen einstellbar ist. Zur Steigerung der Kühlleistung können regelbare Abgaskühler gegebenenfalls auch eine Kombination unterschiedlicher Kühlmechanismen oder Kühlvorrichtungen umfassen, wobei zur besseren Wärmeabfuhr an die Umgebung auch der Einsatz spezieller Kühlmedien denkbar ist.
  • Aktive Abgaskühler sind jedoch wegen ihrer Steuerungs- und Regelungseinrichtungen zur bedarfsgerechten Einstellung der Kühlleistung oftmals technisch aufwendig gestaltet. Durch die gewünschten hohen maximalen Kühlleistungen sind sie zudem auch entsprechend groß ausgebildet, so dass sie einen großen Platzbedarf besitzen und eine praktische Nutzung mit einem entsprechend hohen Kostenaufwand verbunden ist. Trotz dieser Nachteile werden sie infolge ihrer bedarfsgerecht verringerbaren hohen Kühlleistungen insbesondere in Verbindung mit NOx-Speicherkatalysatorsystemen eingesetzt, um diese in möglichst weiten Betriebsbereichen in einem für eine ordnungsgemäße Abgasreinigung erforderlichen Arbeitstemperaturbereich zu halten.
  • Passive, nicht schaltbare Abgaskühler mit ihrer nicht regelbaren (jedoch fahrzeug-, motor- und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen) Kühlleistung sind hingegen üblicherweise nicht nur technisch wesentlich einfacher gestaltet sondern auch merklich kompakter ausgebildet als aktive Abgaskühler, so dass sie im Vergleich zu diesen einen deutlich geringeren Kostenaufwand erfordern und spürbar weniger Platz für einen Einbau benötigen. Diesen großen praktischen Vorteilen steht jedoch der nicht unerhebliche Nachteil gegenüber, dass ihre Kühlleistung in der Praxis stets nur als Kompromiss zwischen gegensätzlichen technischen Anforderungen wählbar ist. Einerseits dürfen sie wegen ihrer nicht aktiv verringerbaren Kühlleistung nur deutlich schwächer ausgelegt werden als aktive Abgaskühler, um nicht durch eine zu starke Abgaskühlung die Effektivität von katalysatortemperatursteigernden Maßnahmen im Light-Off und bei einer De-Sulfatierung zu sehr zu verringern. Bei NOx-Speicherkatalysatorsystemen dürfen sie hierbei insbesondere nicht so leistungsstark ausgelegt werden, dass unter bestimmten Betriebsbedingungen in der zugeordneten Vorkatalysatoreinrichtung unzulässig hohe oder gar katalysatorschädigende Abgas- und Katalysatortemperaturen erforderlich sein könnten, um das NOx-Speicherkatalysatorsystem unter Kompensation der hohen Wärmeverluste durch den Abgaskühler bedarfsgerecht aufzuheizen. Andererseits hingegen müssen auch passive Abgaskühler wiederum möglichst leistungsfähig ausgelegt sein, um die zu kühlende Katalysatoreinrichtung durch eine ausreichend hohe Wärmeabfuhr in möglichst weiten Betriebsbereichen in einem für eine ordnungsgemäße Abgasreinigung erforderlichen Arbeitstemperaturbereich zu halten. Sie müssen hierbei insbesondere zumindest jedoch so stark ausgelegt sein, dass eine eventuelle thermische Schädigung der Katalysatoreinrichtung im Vollastbetrieb mit entsprechend hohen Abgas- und Katalysatortemperaturen zuverlässig verhindert wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Kühlverfahrens für eine Katalysatoreinrichtung mittels eines vorgeschalteten Abgaskühlers, das einerseits möglichst kostengünstig und platzsparend ist, andererseits aber auch nicht nur einen hinreichend hohen Schutz gegen unzulässig hohe Katalysatortemperaturen bietet sondern auch eine hohe Effektivität von katalysatortemperatursteigernden Maßnahmen ermöglicht und dadurch die genannten Vorteile einer passiven bzw. aktiven Abgaskühlung möglichst gut miteinander verbindet. Das gesuchte Verfahren soll insbesondere zur Kühlung eines einem schichtbetriebsfähigen und/oder magerlauffähigen DI-Ottomotor nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysators geeignet sein, um den DI-Ottomotor durch eine stets ausreichend hohe Katalysatorkühlung in weiten Betriebsbereichen verbrauchsoptimiert in einem ökonomischen Magerbetrieb betreiben zu können. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung einer Abgasanlage und eines Kraftfahrzeugs zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Vorschalten einer passiven Abgaskühleinrichtung gelöst, deren Kühlleistung in Abhängigkeit von der Bedarfsleistung des zugeordneten Kraftfahrzeugs zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene bei einem stationären Fahrzeugbetrieb und dem Hubraum der Brennkraftmaschine dieses Kraftfahrzeugs geeignet gewählt wird. Mit steigender Bedarfsleistung und höherem Hubraum wird hierbei eine entsprechend angepasste leistungsstärkere Abgaskühleinrichtung eingesetzt, um die zu erwartenden höheren Abgastemperaturen kompensieren und die Katalysatoreinrichtung bedarfsgerecht kühlen zu können. Die Abgaskühleinrichtung umfasst hierbei einen passiven Abgaskühler und einen vor- und/oder nachgeschalteten Abgasstrang. Sie umfasst alle am Wärmeaustausch beteiligten gasführenden Abgaskanäle des Abgasstrangs oder der Abgasstrecke. Bei dem im folgenden näher beschriebenen NOx-Speicherkatalysatorsystem umfasst die Abgaskühleinrichtung somit beispielsweise die gesamte Abgasstrecke zwischen Vor- und Hauptkatalysatoreinrichtung.
  • Der Abgaskühler wird hierbei so gewählt, dass seine Kühlleistung PKWT100 in kW in Verbindung mit einem vorgeschalteten, den Abgaskühler mit einem Vorkatalysator verbindenden Abgasstrang bei einem stationären Fahrzeugbetrieb in der Ebene mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20. . .80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s gemäß

    PKWT100 = f.PBFZG100.(1,6/VH)n

    mit der in kW angegebenen Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs bei den genannten Betriebsbedingungen und dem Hubraum VH in Litern korreliert ist. Für den Parameter n wird hierbei ein Wert zwischen 0,3 und 0,8, vorzugsweise jedoch zwischen 0,35 und 0,55 gewählt, während für den Parameter f ein Wert zwischen 0,30 und 0,55, vorzugsweise jedoch zwischen 0,32 und 0,38 gewählt wird. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Hubraum von 1,6 l ist die Kühlleistung PKWT100 des zugeordneten Abgaskühlers somit mit Faktor f proportional zu der Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene.
  • Die Kühlleistung des Abgaskühlers oder der Abgaskühleinrichtung wird hierbei vorzugsweise durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzt, um einerseits stets eine ausreichend hohe Kühlleistung zur Vermeidung unzulässig hoher Katalysatortemperaturen zur Verfügung zu haben und um andererseits die Effektivität von katalysatortemperatursteigernden Maßnahmen durch eine zu starke Wärmeabfuhr nicht zu sehr zu verringern. Der Minimal- und Maximalwert als untere bzw. obere Grenze für die Kühlleistung wird hierbei insbesondere so gewählt, dass ein ankommender Abgasmassenstrom durch die Abgaskühleinrichtung unter den genannten Betriebsbedingungen um zumindest 75 K oder um einen einer Kühlleistung von 2,5 kW entsprechenden Temperaturwert bzw. um 250 K oder um einen einer Kühlleistung von 8,5 kW entsprechenden Temperaturwert abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Kühlung eines einer schichtbetriebsfähigen und/oder magerlauffähigen Brennkraftmaschine nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysators verwendet, um diesen durch entsprechende Absenkung der Katalysatortemperatur in weiten Betriebsbereichen verbrauchsoptimiert im Magerbetrieb betreiben zu können.
  • Eine Abgasanlage zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst eine Katalysatoreinrichtung und einer vorgeschalteten passiven Abgaskühleinrichtung mit einer nicht beeinflussbaren fahrzeug-, motor- und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen Kühlleistung, die mit der Bedarfsleistung des zugeordneten Kraftfahrzeugs zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene bei einem stationären Fahrzeugbetrieb und dem Hubraum der Brennkraftmaschine dieses Kraftfahrzeugs korreliert ist. Die Abgaskühleinrichtung umfasst hierbei einen passiven Abgaskühler und einen vor- und/oder nachgeschalteten Abgasstrang. Sie umfasst alle am Wärmeaustausch beteiligten gasführenden Abgaskanäle des Abgasstrangs oder der Abgasstrecke. Bei dem hier beschriebenen NOx-Speicherkatalysatorsystem umfasst sie somit beispielsweise die gesamte Abgasstrecke zwischen Vor- und Hauptkatalysatoreinrichtung.
  • Die Kühlleistung PKWT100 der Abgaskühleinrichtung in kW bei einem stationären Fahrzeugbetrieb in der Ebene mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20. . .80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s ist gemäß

    PKWT100 = f.PBFZG100.(1,6/VH)n

    mit der in kW angegebenen Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene bei den genannten Betriebsbedingungen und dem Hubraum VH der Brennkraftmaschine in Litern korreliert, wobei n ein Parameter zwischen 0,3 und 0,8, insbesondere jedoch zwischen 0,35 und 0,55 ist, während f ein Parameter zwischen 0,30 und 0,55, insbesondere jedoch zwischen 0,32 und 0,38 ist.
  • Die Kühlleistung der Abgaskühleinrichtung liegt vorzugsweise innerhalb eines durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzten Leistungsbereiches, wobei der Minimalwert bei den genannten Betriebsbedingungen 2,5 kW beträgt oder einer Kühlleistung entspricht, bei der ein ankommender Abgasmassenstrom um 75 K abkühlbar ist oder abgekühlt wird, während der Maximalwert bei den genannten Betriebsbedingungen 8,5 kW beträgt oder einer Kühlleistung entspricht, bei der ein ankommender Abgasmassenstrom um 250 K abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
  • Die Katalysatoreinrichtung umfasst vorzugsweise einen der Abgaskühleinrichtung nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator.
  • Ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen schichtbetriebsfähigen und/oder magerlauffähigen DI-Ottomotor, und eine nachgeschaltete erfindungsgemäße Abgasanlage der beschriebenen Art.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich nicht nur aus den zugehörenden Ansprüchen - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen
  • Fig. 1, die in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Abgasanlage zeigt.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 10 umfasst einen herkömmlichen schichtbetriebsfähigen DI-Ottomotor 12 mit einem Hubraum von 1,6 l und einer Motorleistung von 81 kW. Die Bedarfsleistung PBFZG100 dieses Kraftfahrzeugs 10 zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene beträgt bei einer Fahrt mit einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 100 km/h im homogen mageren Betrieb im betriebswarmen Zustand des DI-Ottomotors 12 bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20-80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s etwa 13,4 kW.
  • Dem DI-Ottomotor 12 ist eine erfindungsgemäße ausgelegte Abgasanlage 14-20 zur katalytischen Abgasnachbehandlung der von ihm emittierten Abgase nachgeschaltet. Die Abgasanlage 14-20 umfasst einen Abgasstrang 14 mit einer herkömmlichen Katalysatoreinrichtung 16, 18, die aus einem kleinvolumigen Vorkatalysator 16 und einem als Hauptkatalysator dienenden nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator 18 besteht. Zwischen diesen beiden Katalysatoren 16, 18 ist eine passive, in ihrer fahrzeug-, motor- und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen Kühlleistung nicht beeinflussbare Abgaskühleinrichtung 14, 20 zur weiteren Kühlung des ankommenden Abgasmassenstroms angeordnet, die einen passiven Abgaskühler 20 und den Abgasstrang 14 umfasst. Ihre Kühlleistung beträgt bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 100 km/h in der Ebene etwa 4,7 kW.
  • Bei den angegebenen Betriebsbedingungen beträgt die Abgastemperatur bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 100 km/h in der Ebene hinter dem Vorkatalysator 16 etwa 600°C bei einem Abgasmassenstrom von etwa 105 kg/h. Durch die Abgaskühleinrichtung 14, 20 wird das Abgas vor dem Eintritt in den NOx-Speicherkatalysator 18 auf eine Temperatur von etwa 460°C abgekühlt, so dass sich eine angestrebte Katalysatortemperatur, d. h. die Temperatur in der Mitte des NOx-Speicherkatalysators 18, von weniger als etwa 480°C ergibt. Bei diesen Betriebsbedingungen kann der DI-Ottomotor 12 mager betrieben werden, was mit einem deutlichen Verbrauchsvorteil gegenüber einem Kraftfahrzeug mit einem ungekühlten NOx-Speicherkatalysator verbunden ist.
  • Bei intermittierenden De-Sulfatierungen wird die Katalysatortemperatur, beispielsweise durch eine Spätzündung, auf einen Wert von etwa 650°C erhöht, um den eingelagerten Schwefel unter fetten Betriebsbedingungen im Homogenbetrieb freizusetzen. Diese De-Sulfatierungstemperatur wird unter den angegebenen Betriebsbedingungen bei einer Abgastemperatur vor dem Vorkatalysator 16 von etwa 920°C erreicht. Die Temperatur hinter dem Vorkatalysator 16 beträgt hierbei etwa 950°C.
  • Würde eine Abgaskühleinrichtung 14, 20 mit einer Kühlleistung von merklich mehr als 4,7 kW bei den angegebenen Betriebsbedingungen verwendet werden, so müssten bei intermittierenden De-Sulfatierungen zur Kompensation der hohen Wärmeabfuhr an die Umgebung unzulässig hohe Vorkatalysatortemperaturen aufgebracht werden, bei denen eine thermische Schädigung des Vorkatalysators 16 nicht auszuschließen wäre.
  • Würde hingegen eine Abgaskühleinrichtung 14, 20 mit einer merklich geringeren Kühlleistung verwendet werden, wäre bei den sich ergebenden hohen Katalysatortemperaturen in weiten Betriebsbereichen kein verbrauchssparender Magerbetrieb möglich. Wäre beispielsweise der Abgaskühler 20 um etwa 1 kW schwächer dimensioniert als im vorliegenden Ausführungsbeispiel, würde sich vor dem NOx-Speicherkatalysator 18 eine deutlich höhere Abgastemperatur als etwa 500°C einstellen, die zumindest an der oberen Temperaturgrenze zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen NOx-Speicherbetriebs läge und bei höheren Lasten im dynamischen Fahrbetrieb schnell überschritten werden würde.
  • Bei anderen Kraftfahrzeugen 10 mit einem anderen Fahrwiderstand PBFZG100 in der Ebene und einer Brennkraftmaschine 12 mit einem anderen Hubraum VH wird jeweils eine speziell angepasste Abgaskühleinrichtung 14,20 verwendet, deren Kühlleistung PKWT100 bei den angegebenen Betriebsbedingungen gemäß

    PKWT100 = f.PBFZG100.(1,6/VH)n

    mit dem Fahrwiderstand PBFZG100 und dem Hubraum VH korreliert ist. Für ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Fahrwiderstand PBFZG100 von 15 kW und einem Hubraum VH von 2 l ergibt sich beispielsweise je nach Wahl der Parameter n und f eine Kühlleistung von 3,8-7,7 kW. Für bevorzugte Werte von n (n = 0,5) und f (f = 0,35) ergibt sich eine Kühlleistung von 4,7 kW.

Claims (18)

1. Verfahren zum Kühlen einer Katalysatoreinrichtung (18) in der Abgasanlage (14-20) einer Brennkraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs (10) durch Vorschalten einer passiven, in ihrer fahrzeug-, motor-, und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen Kühlleistung nicht beeinflussbaren Abgaskühleinrichtung (14, 20), dadurch gekennzeichnet,
dass eine Abgaskühleinrichtung (14, 20) verwendet wird, deren Kühlleistung PKWT100 in kW bei einem stationären Fahrzeugbetrieb mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine (12) bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20-80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s gemäß

PKWT100 = f.PBFZG100.(1,6/VH)n

mit der in kW angegebenen Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs (10) zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene bei den genannten Betriebsbedingungen und dem Hubraum VH der Brennkraftmaschine (12) in Litern korreliert ist, wobei f und n Parameter mit 0,30 ≤ f ≤ 0,55 bzw. 0,3 ≤ n ≤ 50,8 sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung (14, 20) einen Abgaskühler (20) und einen vor- und/oder nachgeschalteten Abgasstrang (14) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für f ein Wert zwischen 0,32 und 0,38 gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für n ein Wert zwischen 0,35 und 0,55 gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgaskühler (20) oder eine Abgaskühleinrichtung (14, 20) verwendet werden, deren Kühlleistung innerhalb eines durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzten Leistungsbereiches liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert so gewählt wird, dass ein ankommender Abgasmassenstrom unter den genannten Betriebsbedingungen über die Abgaskühleinrichtung (14, 20) um 75 K oder um einen einer Kühlleistung von 2,5 kW entsprechenden Temperaturwert abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert so gewählt wird, dass ein ankommender Abgasmassenstrom unter den genannten Betriebsbedingungen über die Abgaskühleinrichtung (14, 20) um 250 K oder um einen einer Kühlleistung von 8,5 kW entsprechenden Temperaturwert abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas stromauf eines NOx-Speicherkatalysators (18) gekühlt wird.
9. Abgasanlage (14-20) für die Brennkraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs (10) mit einer Katalysatoreinrichtung (18) und einer vorgeschalteten passiven Abgaskühleinrichtung (14, 20) mit einer nicht beeinflussbaren fahrzeug-, motor- und abgasanlagenbetriebszustandsabhängigen Kühlleistung, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlleistung PKWT100 der Abgaskühleinrichtung (14, 20) in kW bei einem stationären Fahrzeugbetrieb mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine (12) bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20-80% und einer Windgeschwindigkeit von weniger als 3 m/s gemäß

PKWT100 = f.PBFZG100.(1,6/VH)n

mit der in kW angegebenen Bedarfsleistung PBFZG100 des Kraftfahrzeugs (10) zur Überwindung der Fahrwiderstände in der Ebene bei den genannten Betriebsbedingungen und dem Hubraum VH der Brennkraftmaschine (12) in Litern korreliert ist, wobei f und n Parameter mit 0,30 ≤ f ≤ 0,55 bzw. 0,3 ≤ n ≤ 0,8 sind.
10. Abgasanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung (14, 20) einen Abgaskühler (20) und einen vor- und/oder nachgeschalteten Abgasstrang (14) umfasst.
11. Abgasanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass f zwischen 0,32 und 0,38 liegt.
12. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass n zwischen 0,35 und 0,55 liegt.
13. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleistung des Abgaskühlers (20) oder der Abgaskühleinrichtung (14, 20) innerhalb eines durch einen Minimalwert und einen Maximalwert begrenzten Leistungsbereiches liegt.
14. Abgasanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert bei den genannten Betriebsbedingungen 2,5 kW beträgt oder einer Kühlleistung entspricht, bei der ein ankommender Abgasmassenstroms um 75 K abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
15. Abgasanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert bei den genannten Betriebsbedingungen 8,5 kW beträgt oder einer Kühlleistung entspricht, bei der ein ankommender Abgasmassenstroms um 250 K abkühlbar ist oder abgekühlt wird.
16. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 9-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoreinrichtung (18) einen NOx-Speicherkatalysator (18) umfasst.
17. Kraftfahrzeug (10) mit einer Brennkraftmaschine (12) und einer nachgeschalteten Abgasanlage (14-20) nach einem der Ansprüche 9-16.
18. Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (12) ein schichtbetriebsfähiger und/oder magerlauffähiger DI-Ottomotor ist.
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