DE102005041659A1 - Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract - Google Patents

Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract Download PDF

Info

Publication number
DE102005041659A1
DE102005041659A1 DE102005041659A DE102005041659A DE102005041659A1 DE 102005041659 A1 DE102005041659 A1 DE 102005041659A1 DE 102005041659 A DE102005041659 A DE 102005041659A DE 102005041659 A DE102005041659 A DE 102005041659A DE 102005041659 A1 DE102005041659 A1 DE 102005041659A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust
exhaust gas
catalyst
duct
tract
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005041659A
Other languages
German (de)
Inventor
Ingo Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102005041659A priority Critical patent/DE102005041659A1/en
Publication of DE102005041659A1 publication Critical patent/DE102005041659A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • F01N3/043Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids without contact between liquid and exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2046Periodically cooling catalytic reactors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/005Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/16Outlet manifold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/12Drives characterised by use of couplings or clutches therein
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

The system has a connected exhaust cooling device (10) with a heat exchanger (14) provided in an exhaust tract between a main exhaust duct (21) and a catalyst arrangement. The heat exchanger is connected at a utilization point of the exhaust tract by a feed exhaust duct (11) and at feedback connection using a feed back duct (16) to the exhaust tract. A precatalytic converter and a main catalyst are provided as the catalyst arrangement. An independent claim is also included for a method for operating the device for the exhaust system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor mit einem an diesen angeschlossenen Haupt-Abgaskanal und einer Katalysatoranordnung.The The invention relates to a device for an exhaust system for a Internal combustion engine with a main exhaust duct connected thereto and a catalyst arrangement.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung für ein Abgassystem mit einem NOx-Speicherkatalysator.The The invention further relates to a method for operating a device for a Exhaust system with a NOx storage catalytic converter.

Verbrennungsmotore verfügen nach dem Stand der Technik über eine Abgasreinigung mit einem oder mehreren Katalysatoren. Die Reinigungswirkung wird dabei durch eine Edelmetallbeschichtung von Keramik- oder Metallkörpern im Abgassystem erzielt. Die zulässige Maximaltemperatur einer solchen Reinigungsanlage beträgt ca. 950 °C. Treten darüber hinausgehende Temperaturen auf, wird der Träger und/oder die Katalysator-Beschichtung geschädigt oder gar zerstört. Bei Motoren mit magerer Abgasnachbehandlung werden NOx-Speicher-Katalysatoren eingesetzt, deren Beschichtung bei einer Temperatur oberhalb von 750 °C merklich altert.internal combustion engines feature according to the prior art an exhaust gas purification with one or more catalysts. The cleaning effect is characterized by a noble metal coating of ceramic or metal bodies in Achieved exhaust system. The allowed Maximum temperature of such a cleaning system is approx. 950 ° C. Kick it beyond Temperatures on, becomes the carrier and / or the catalyst coating damaged or even destroyed. In engines with lean exhaust aftertreatment are NOx storage catalysts used, the coating at a temperature above 750 ° C noticeably aging.

Wird ein Verbrennungsmotor im Volllast-Bereich betrieben, können diese Temperaturgrenzen nicht sicher eingehalten werden. Ein gängiges Verfahren sieht dann vor, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch angefettet wird, indem ein 5 bis 20% höherer Kraftstoffanteil als eigentlich erforderlich beigegeben wird. Hierdurch verringert sich zwar die Abgastemperatur, gleichzeitig steigt jedoch der Verbrauch an Kraftstoff sowie die Abgasemission.Becomes a combustion engine operated at full load, these can Temperature limits can not be safely adhered to. A common procedure then provides that the fuel-air mixture is greased, by giving a 5 to 20% higher fuel content as actually required is added. This reduces Although the exhaust gas temperature, at the same time but the consumption increases to fuel and the exhaust emission.

Weitere Maßnahmen zur Begrenzung der Temperatur im Katalysator werden in der DE 4344137 beschrieben. Sie beschreibt ein System zum Schutz eines Katalysators vor Übertemperatur, bei dem eine tatsächliche Katalysatortemperatur ermittelbar ist und abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine und/oder der Umgebungsbedingungen und/oder der Änderung der tatsächlichen Katalysatortemperatur eine maximal zulässige Katalysatortemperatur vorgebbar ist und abhängig von der maximal zulässigen und der tatsächlichen Katalysatortemperatur Maßnahmen zur Kühlung des Katalysators getroffen werden können. Als Maßnahmen zur Kühlung werden unter anderen genannt:

  • – Öffnen eines Absperrventils in einem Umgehungskanal zum Katalysator,
  • – Umlenken des Fahrtwindes auf den Abgaskanal oder den Katalysator,
  • – Öffnen der Isolierschalen des Abgaskanals
  • – Einblasen von Luft in den Zwischenraum eines doppelwandigen Abgaskanals
Other measures to limit the temperature in the catalyst are in the DE 4344137 described. It describes a system for protecting a catalyst against overtemperature, in which an actual catalyst temperature can be determined and depending on the operating condition of the internal combustion engine and / or the ambient conditions and / or the change of the actual catalyst temperature, a maximum allowable catalyst temperature can be predetermined and depending on the maximum allowable and the actual catalyst temperature measures can be taken to cool the catalyst. Cooling measures include:
  • Opening a shut-off valve in a bypass channel to the catalytic converter,
  • - diverting the airstream to the exhaust duct or the catalyst,
  • - Opening the insulating shells of the exhaust duct
  • - Blowing air into the space of a double-walled exhaust duct

Die beschriebenen Maßnahmen bedingen im Allgemeinen bewegliche Teile in der Abgasanlage, die wegen der hohen Temperatur, möglicher Korrosion oder Verrußung sowie wegen Vibration und Verschleiß problematisch sind. Wird ein Absperrventil und ein Umgehungskanal eingesetzt, kann es vorkommen, dass sich bei der Umschaltung der Abgasgegendruck und das Gasschwingverhalten der Abgasanlage ändern. Weiterhin kann ein solches Absperrventil wegen der möglichen hohen Temperaturen nicht motornahe eingebaut werden, wodurch die Option eines motornahen Vorkatalysators entfällt, der bezüglich der schnellen Aufheizung beim Kaltstart und der Betriebstemperatur im Schwachlastbetrieb besonders geeignet ist.The measures described generally involve moving parts in the exhaust system that because of the high temperature, more possible Corrosion or sooting and are problematic because of vibration and wear. Becomes a shut-off valve and a bypass channel used, it may happen that when switching the exhaust back pressure and the gas swing behavior change the exhaust system. Furthermore, such a check valve because of the possible high temperatures are not installed close to the engine, which makes the option a near-engine pre-catalyst is omitted, with respect to the fast heating during cold start and the operating temperature in the Low load operation is particularly suitable.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu vermindern.It The object of the invention is to reduce the aforementioned problems.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die Aufgabe betreffend der Vorrichtung wird dadurch gelöst, dass im Abgasstrang zwischen dem Haupt-Abgaskanal und der Katalysatoranordnung eine zuschaltbare Abgaskühlvorrichtung mit einem Wärmetauscher vorgesehen ist, die an einer Entnahmestelle des Abgasstranges mittels eines Zuführ-Abgaskanals und an einer Rückführungsverbindung mittels eines Rückführungskanals am Abgasstrang angeschlossen ist. Durch die zuschaltbare Abgaskühlvorrichtung kann beim Kaltstart eine schnelle Aufheizung und damit Funktionsbereitschaft der Katalysatoranordnung erreicht werden, während hohe Abgas-Temperaturen sicher verhindert werden können, indem bei Bedarf zumindest ein Teil des Abgases über die Kühlvorrichtung geleitet wird. Die Aktivierung der Abgas-Kühlvorrichtung kann dabei über einen Verdichter erfolgen, der in ausreichendem Abstand vom Haupt-Abgaskanal angeordnet ist, so dass er durch die auftretenden Temperaturen nicht beschädigt wird. Bei Bedarf kann er in Flußrichtung des Abgases hinter dem Wärmetauscher angeordnet sein. Die Katalysatoranordnung kann somit nahe am Haupt-Abgaskanal angeordnet sein, wodurch eine schnelle Aufheizung und damit Betriebsbereitschaft erreicht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann auf eine Kühlung des Abgases durch anfetten verzichtet werden und somit der Verbrauch an Kraftstoff als auch die Abgaswerte verringert werden. Wird zur Abgasnachbehandlung ein NOx-Speicherkatalysator eingesetzt, kann durch die Abgas-Kühlvorrichtung der Kraftstoff sparende Magerbetrieb zu höherer Motorlast ausgedehnt werden. Insgesamt kann auch eine längere Lebensdauer der Katalysatoranordnung erreicht werden.The Problem concerning the device is achieved in that in the exhaust line between the main exhaust passage and the catalyst arrangement a switchable exhaust gas cooling device with a heat exchanger is provided, which at an extraction point of the exhaust line by means of a feed exhaust passage and at a feedback connection by means of a return channel connected to the exhaust system. Through the switchable exhaust gas cooling device can during cold start a fast heating and thus operational readiness the catalyst arrangement can be achieved while high exhaust gas temperatures can be safely prevented by passing at least a portion of the exhaust gas over the cooling device as needed. The activation of the exhaust gas cooler can do it over a Compressor, which is at a sufficient distance from the main exhaust duct is arranged so that it is not damaged by the temperatures occurring. If necessary, he can in the flow direction of Exhaust gas behind the heat exchanger be arranged. The catalyst arrangement can thus close to the main exhaust passage be arranged, whereby a rapid heating and thus operational readiness achieved can be. By the arrangement according to the invention can on a cooling the exhaust gas can be dispensed by enriching and thus the consumption be reduced to fuel and exhaust emissions. Is becoming Exhaust aftertreatment a NOx storage catalyst used can through the exhaust gas cooler the fuel-saving lean operation extended to higher engine load become. Overall, also a longer life of the catalyst arrangement be achieved.

Ist als Katalysatoranordnung ein Vorkatalysator und ein Haupt-Katalysator vorgesehen, kann erreicht werden, dass die Katalysatoranordnung besonders schnell ihre Betriebstemperatur erreicht.If a precatalyst and a main catalyst are provided as the catalyst arrangement, it can be achieved that the catalyst arrangement be particularly quickly reaches its operating temperature.

Ist als Kühlmittel im Wärmetauscher Umgebungsluft vorgesehen, steht eine praktisch beliebig große Menge Kühlmittel zur Verfügung, ist eine Kühlflüssigkeit als Kühlmittel vorgesehen, kann die Wärmeabfuhr pro Fläche des Wärmetauschers stark vergrößert werden und das Bauteil kleiner ausgelegt werden.is as a coolant in the heat exchanger Ambient air provided, is a practically arbitrarily large amount coolant to disposal, is a coolant as a coolant provided, the heat dissipation per area of the heat exchanger be greatly enlarged and the component be made smaller.

Eine Ausführungsform, bei der die Abgas-Kühlvorrichtung besonders einfach zuschaltbar und abschaltbar ist, sieht vor, dass zur Förderung des Abgases durch die Abgas-Kühlvorrichtung ein Verdichter vorgesehen ist.A embodiment, at the exhaust gas cooler is particularly easy to switch on and off, provides that to promote of the exhaust gas through the exhaust gas cooler a compressor is provided.

Ist zur Förderung des Abgases durch die Abgas-Kühlvorrichtung eine Drosselstelle im Haupt-Abgaskanal vorgesehen, ist eine besonders kostengünstige und robuste Anordnung realisierbar, da weniger bewegte Teile vorhanden sind und/oder zumindest die Leistung des Verdichters verringert werden kann. Eine solche Drosselstelle im Haupt-Abgaskanal an der Rückführverbindung kann durch den Venturi-Effekt das Abgas durch die Abgas-Kühlvorrichtung fördern.is to promote of the exhaust gas through the exhaust gas cooler a throttle point provided in the main exhaust passage, is a special inexpensive and robust arrangement feasible because fewer moving parts available are and / or at least reduced the performance of the compressor can be. Such a throttle point in the main exhaust duct at the Return link can promote the exhaust gas through the exhaust gas cooler by the Venturi effect.

Eine bevorzugte Ausführung ohne zusätzliche Energiequelle sieht vor, dass zum Antrieb des Verdichters eine Abgas-Turbine mit einer Antriebswelle vorgesehen ist.A preferred embodiment without additional Energy source provides that to drive the compressor, an exhaust turbine is provided with a drive shaft.

Ist der Verdichter mit der Abgas-Turbine über eine Kupplung verbunden, kann die Kühlwirkung bedarfsgerecht gesteuert werden. Insbesondere kann in dieser Anordnung das Ansprechverhalten einer Einrichtung zur Verbrennungsluftkomprimierung verbessert werden. Die Kupplung kann dabei elektrisch oder hydraulisch betrieben sein.is the compressor is connected to the exhaust turbine via a coupling, can the cooling effect be controlled as needed. In particular, in this arrangement the response of a combustion air compression device be improved. The coupling can be electric or hydraulic be operated.

Ist zur Steuerung des Verdichters ein Steuergerät und ein Temperatursensor vorgesehen, kann eine besonders genaue Einhaltung der optimalen Arbeitstemperatur der Katalysatoranordnung erreicht werden. Insbesondere können die Kaltstarteigenschaften der Katalysatoranordnung verbessert werden.is For controlling the compressor, a control unit and a temperature sensor provided, a particularly accurate adherence to the optimal Working temperature of the catalyst arrangement can be achieved. Especially can the cold start properties of the catalyst arrangement can be improved.

Ein wirksamer Schutz der Katalysatoranordnung wird ermöglicht indem der Temperatursensor im Vorkatalysator und/oder im Hauptkatalysator angeordnet ist.One effective protection of the catalyst arrangement is made possible by the temperature sensor in the primary catalytic converter and / or in the main catalytic converter is arranged.

Wird bei einer Vorrichtung für ein Abgassystem mit einem NOx-Speicherkatalysator die Betriebstemperatur des NOx-Speicherkatalysators durch Führen zumindest eines Teil des Abgases über eine Abgaskühlvorrichtung in nahezu allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors im wesentlichen bei der optimalen Betriebstemperatur von 350°C gehalten, kann erreicht werden, dass der NOx-Speicherkatalysator bei seinem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird und somit pro Fläche und Volumen eine maximale Speicherwirkung zeigt. Hierdurch kann bei gleicher Reinigungswirkung das Volumen des Bauteils und/oder seine Edelmetallbeladung verringert werden, wodurch Platz und/oder Kosten eingespart werden können.Becomes in a device for an exhaust system with a NOx storage catalyst operating temperature of the NOx storage catalyst by guiding at least part of the Exhaust gas over an exhaust gas cooling device in almost all operating points of the internal combustion engine substantially maintained at the optimum operating temperature of 350 ° C, can be achieved that the NOx storage catalyst at its optimum efficiency is operated and thus per area and volume shows a maximum storage effect. This can with the same cleaning effect, the volume of the component and / or its precious metal loading can be reduced, creating space and / or Costs can be saved.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures shown in the figures Embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 zeigt ein Abgassystem mit einer Abgas-Kühlvorrichtung, 1 shows an exhaust system with an exhaust gas cooling device,

2 zeigt das Abgassystem mit einer mit einer Abgasturbine angetriebenen Abgas-Kühlvorrichtung 2 shows the exhaust system with an exhaust gas turbine driven exhaust gas cooling device

3 zeigt das Abgassystem mit einer mit einer Ladeluft-Aufladung kombinierten Abgas-Kühlvorrichtung 3 shows the exhaust system with a combined with a charge air charge exhaust gas cooling device

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt ein Abgassystem 1 für einen Verbrennungsmotor 20, dessen Abgas über eine Haupt-Abgas-Kanal 21 einem Vorkatalysator 25 und nachfolgend einem Haupt-Katalysator 26 zugeführt ist. In Flussrichtung des Abgases hinter dem Haupt-Abgaskanal 21 ist eine Abgas-Kühlvorrichtung 10 vorgesehen, die das Abgas an einer Entnahmestelle 11a über einen Zuführ-Abgaskanal 11 entnimmt und einem Verdichter 12 zuführt. Der Verdichter 12 fördert das Abgas durch einen Wärmetauscher 14, wobei er von einem Steuergerät 17 aktiviert wird, das mittels eines Temperatursensors 18 die Temperatur des Haupt-Katalysators 26 misst und so den Verdichter bedarfsgerecht ansteuern kann. In einer Ausführungsvariante kann der Temperatursensor 18 auch im Vorkatalysator 25 angeordnet sein oder es können Temperatursensoren 18 für beide Katalysatoren vorgesehen sein. 1 shows an exhaust system 1 for an internal combustion engine 20 whose exhaust gas is via a main exhaust duct 21 a precatalyst 25 and subsequently a main catalyst 26 is supplied. In the flow direction of the exhaust gas behind the main exhaust duct 21 is an exhaust gas cooling device 10 provided that the exhaust gas at a sampling point 11a via a feed exhaust duct 11 removes and a compressor 12 supplies. The compressor 12 promotes the exhaust gas through a heat exchanger 14 where he is from a control unit 17 is activated by means of a temperature sensor 18 the temperature of the main catalyst 26 measures and so can control the compressor as needed. In one embodiment, the temperature sensor 18 also in the pre-catalyst 25 be arranged or it can be temperature sensors 18 be provided for both catalysts.

Der Wärmetauscher 14 wird über einen Luftzufuhrkanal 13 mit Kühl-Luft versorgt. Diese wird über einen Abluftkanal 15 abgeführt. Das gekühlte Abgas wird über einen Rückführungskanal 16 dem Abgasstrang an einer Rückführverbindung 16a wieder zugemischt.The heat exchanger 14 is via an air supply duct 13 supplied with cooling air. This is via an exhaust duct 15 dissipated. The cooled exhaust gas is passed through a return channel 16 the exhaust line to a return connection 16a mixed again.

2 zeigt ein Abgassystem 1, bei dem der Verdichter 12 mittels einer Abgas-Turbine 22 über eine Antriebswelle 23 angetrieben ist. Hierbei wird das Abgas aus dem Haupt-Abgaskanal 21 der Hochdruckseite der Abgasturbine 22 zugeführt und von deren Niederdruckseite dem Vorkatalysator 25 zugeleitet. Da die Abgas-Kühlvorrichtung 10 drucklos arbeitet, ist nur eine geringe Antriebsenergie für den Verdichter 12 erforderlich. 2 shows an exhaust system 1 in which the compressor 12 by means of an exhaust gas turbine 22 via a drive shaft 23 is driven. Here, the exhaust gas from the main exhaust passage 21 the high pressure side of the exhaust gas turbine 22 supplied and from the low pressure side of the precatalyst 25 fed. Because the exhaust cooling device 10 operates without pressure, is only a small drive energy for the compressor 12 required.

In 3 ist ein Abgassystem 1 mit einer zusätzlichen Verbrennungsluftkomprimierung 30 gezeigt. Die Verbrennungsluftkomprimierung 30 saugt die Verbrennungsluft über eine Ansaugluftzuführung 31 an und führt sie einem Verdichter 33 zu, der über eine Antriebswelle 32 mit der Abgasturbine 22 verbunden ist und so von ihr angetrieben wird. Der Verdichter 33 führt komprimierte Verbrennungsluft über eine Ladeluftzuführung 34 dem Verbrennungsmotor 20 zu. Um eine Trennung der Antriebe des Verdichters 33 der Verbrennungsluftkomprimierung 30 und des Verdichters 12 für die Abgas-Kühlvorrichtung 10 zu bewirken, ist eine Kupplung 24 in der Antriebswelle 23 vorgesehen. Mittels der Kupplung 24 kann bei Bedarf die Abgaskühlvorrichtung 10 abgetrennt werden, wodurch deren Trägheitsmoment entfällt und der Verdichter 33 schneller ansprechen kann. Weiterhin kann die Kupplung 24 regelbar ausgelegt sein und damit eine Stellmöglichkeit für die Kühlwirkung der Abgas-Kühlvorrichtung 10 darstellen. Alternativ kann für jeden der Verdichter 12, 33 eine eigene Abgasturbine 22 vorgesehen sein.In 3 is an exhaust system 1 with additional combustion air compression 30 shown. The combustion air compression 30 sucks the combustion air through an intake air 31 and leads them to a compressor 33 too, which has a drive shaft 32 with the exhaust gas turbine 22 connected and thus driven by her. The compressor 33 leads compressed combustion air via a charge air supply 34 the internal combustion engine 20 to. To disconnect the drives of the compressor 33 the combustion air compression 30 and the compressor 12 for the exhaust gas cooler 10 to effect is a clutch 24 in the drive shaft 23 intended. By means of the coupling 24 if necessary, the exhaust gas cooling device 10 are separated, whereby their moment of inertia is eliminated and the compressor 33 can respond faster. Furthermore, the clutch 24 be designed adjustable and thus a possibility for adjustment of the cooling effect of the exhaust gas cooling device 10 represent. Alternatively, for each of the compressors 12 . 33 its own exhaust gas turbine 22 be provided.

Claims (10)

Vorrichtung für ein Abgassystem (1) für einen Verbrennungsmotor (20) mit einem an diesen angeschlossenen Haupt-Abgaskanal (21) und einer Katalysatoranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstrang zwischen dem Haupt-Abgaskanal (21) und der Katalysatoranordnung eine zuschaltbare Abgaskühlvorrichtung (10) mit einem Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, die an einer Entnahmestelle (11a) des Abgasstranges mittels eines Zuführ-Abgaskanals (11) und an einer Rückführungsverbindung (16a) mittels eines Rückführungskanals (16) am Abgasstrang angeschlossen ist.Device for an exhaust system ( 1 ) for an internal combustion engine ( 20 ) with a main exhaust duct connected thereto ( 21 ) and a catalyst arrangement, characterized in that in the exhaust line between the main exhaust passage ( 21 ) and the catalyst arrangement a switchable exhaust gas cooling device ( 10 ) with a heat exchanger ( 14 ) is provided, which at a sampling point ( 11a ) of the exhaust line by means of a feed exhaust gas channel ( 11 ) and at a return connection ( 16a ) by means of a return channel ( 16 ) is connected to the exhaust line. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysatoranordnung ein Vorkatalysator (25) und ein Haupt-Katalysator (26) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that as a catalyst arrangement, a precatalyst ( 25 ) and a main catalyst ( 26 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel im Wärmetauscher (14) Umgebungsluft oder Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that as coolant in the heat exchanger ( 14 ) Ambient air or cooling liquid is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Abgases durch die Abgas-Kühlvorrichtung (10) ein Verdichter (12) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that for conveying the exhaust gas through the exhaust gas cooling device ( 10 ) a compressor ( 12 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Abgases durch die Abgas-Kühlvorrichtung (10) eine Drosselstelle im Haupt-Abgaskanal (21) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that for conveying the exhaust gas through the exhaust gas cooling device ( 10 ) a throttle point in the main exhaust duct ( 21 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Verdichters (12) eine Abgas-Turbine (22) mit einer Antriebswelle (23) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that for driving the compressor ( 12 ) an exhaust gas turbine ( 22 ) with a drive shaft ( 23 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (12) mit der Abgas-Turbine (22) über eine Kupplung (24) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the compressor ( 12 ) with the exhaust gas turbine ( 22 ) via a coupling ( 24 ) connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Verdichters (12) ein Steuergerät (17) und ein Temperatursensor (18) vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for controlling the compressor ( 12 ) a control device ( 17 ) and a temperature sensor ( 18 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) im Vorkatalysator (25) und/oder im Hauptkatalysator (26) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the temperature sensor ( 18 ) in the precatalyst ( 25 ) and / or in the main catalyst ( 26 ) is arranged. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung für ein Abgassystem (1) mit einem NOx-Speicherkatalysator nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur des NOx-Speicherkatalysators durch Führen zumindest eines Teil des Abgases über eine Abgaskühlvorrichtung (10) in nahezu allen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors (20) im wesentlichen bei der optimalen Betriebstemperatur von 350°C gehalten wird.Method for operating an apparatus for an exhaust system ( 1 ) with a NOx storage catalyst according to any one of the preceding claims, characterized in that the operating temperature of the NOx storage catalyst by passing at least a portion of the exhaust gas via an exhaust gas cooling device ( 10 ) in almost all operating points of the internal combustion engine ( 20 ) is maintained at substantially the optimum operating temperature of 350 ° C.
DE102005041659A 2005-09-02 2005-09-02 Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract Withdrawn DE102005041659A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005041659A DE102005041659A1 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005041659A DE102005041659A1 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005041659A1 true DE102005041659A1 (en) 2007-03-08

Family

ID=37735433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005041659A Withdrawn DE102005041659A1 (en) 2005-09-02 2005-09-02 Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005041659A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2700794A2 (en) 2012-08-22 2014-02-26 Scania CV AB (publ) Exhaust system
DE102018119010A1 (en) * 2018-08-06 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2700794A2 (en) 2012-08-22 2014-02-26 Scania CV AB (publ) Exhaust system
DE102018119010A1 (en) * 2018-08-06 2020-02-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine
WO2020030560A1 (en) 2018-08-06 2020-02-13 Volkswagen Ag Method and device for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009015656B4 (en) Modular EGR system, engine system, and method for cooling an EGR gas flow
DE102008040312B4 (en) System for controlling condensation in the intake tract of an internal combustion engine
DE19728353C1 (en) IC engine with turbo charger
EP2751397B1 (en) Method and device for detecting leaks in a vehicle lubrication system
DE102004027593A1 (en) Automotive diesel or petrol engine with exhaust system with selective catalytic reduction
EP0314129A2 (en) Catalyst installation
DE1451915A1 (en) Diesel engine with pre-compression cooled by turbo cooling
DE112009001059T5 (en) Exhaust-driven auxiliary air pump and products and methods of use
DE102005025434A1 (en) Emission control device for a motor
DE102017108185A1 (en) Control of engine exhaust back pressure after engine cold start
DE102007005246A1 (en) Air supply to automotive piston engine has air pre-heater which is a liquid/gas heat exchanger forming an integral part of an engine cooling system
DE102010003337A1 (en) Motor car, has gas recirculation circuit guided from exhaust gas tract to intake tract of engine via radiator and exhaust gas recirculation valve, and another gas recirculation circuit directly guided from exhaust gas tract to intake tract
DE102010017790A1 (en) Method for limiting and decreasing thermal load of liquid-cooled internal-combustion engine, involves determining temperature of cooling agent
DE102017210475B4 (en) Exhaust control system
DE102007058964A1 (en) Vehicle's internal-combustion engine e.g. diesel engine, charging system, has secondary gas line, conveying device, turbine, air intercooler, cooling devices, bypass line and controllable valves provided to introduce secondary gas flow
WO2007104271A1 (en) Combined heating/warm water system for mobile applications
DE102005041659A1 (en) Exhaust system device for internal combustion engine, has exhaust cooling device with heat exchanger that is connected at utilization point of exhaust tract using feed exhaust duct and at feedback connection using feed back duct to tract
EP3470645B1 (en) Combustion engine, motor vehicle and method for operating a combustion engine
DE102010003002B4 (en) Exhaust gas turbocharger arrangement with exhaust gas recirculation device and exhaust gas compressor
DE102004048338C5 (en) Internal combustion engine
DE102004061028B4 (en) Exhaust gas recirculation system
DE102005015999A1 (en) Catalytic converter heating for internal combustion engine, involves increasing pressure in exhaust gas guide way in relation to exhaust gas back pressure, and partially overlapping opening times of inlet and outlet valves
EP1727976B1 (en) Internal combustion engine having a humidifying device and a heat exchanger
DE102013200621A1 (en) Method for increasing temperature of exhaust-gas cleaning system in V-engine of motor car during operating phase, involves conducting air-fuel-mixture unburnt through cylinder, and supplying mixture to reaction surface of cleaning system
DE102018203495A1 (en) Arrangement with a dual LNT catalyst and its use, motor vehicle and method for treating an exhaust gas flow

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120522

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee