DE102019004384A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abgasen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1) mit einer Abgasleitung (2) und wenigstens einer Abgasreinigungseinrichtung (3) in der Abgasleitung (2). Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases vor der wenigstens einen Abgasreinigungseinrichtung (3) eine Kühlvorrichtung für das Abgas angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors nach der im Oberbegriff von Anspruch 7 näher definierten Art.
  • Die Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Typischerweise werden Abgasreinigungseinrichtungen in den Abgassträngen bzw. Abgasleitungen der Verbrennungsmotoren eingesetzt, um unerwünschte Stoffe nachträglich zu oxidieren oder anderweitig umzusetzen, um so schädliche Emissionen in die Umgebung zu reduzieren. Ein typisches Beispiel für eine solche Abgasreinigungseinrichtung, ohne eine solche im Sinne der Erfindung hierauf einzuschränken, wäre zum Beispiel ein sogenannter SCR-Katalysator, also ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion. Über solche Katalysatoren kann beispielsweise durch die Zugabe von Harnstoff Stickoxid in den Abgasen reduziert werden. Ein weiteres Beispiel wäre ein Partikelfilter, insbesondere eine Dieselpartikelfilter, welcher vorwiegende Rußpartikel ausfiltert und von Zeit zu wieder „freigebrannt“ wird.
  • Häufig sind in den Abgassystemen dabei zusätzlich zur Abgasreinigungseinrichtung Brenner angeordnet, um die Abgasreinigungseinrichtung zu regenerieren oder auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen oder auch auf einem bestimmten Temperaturniveau zu halten. In diesem Zusammenhang kann auf die DE 10 2008 032 600 A1 hingewiesen werden, bei welcher ein Brenner vorgesehen ist, welcher eine eigene Frischgaszufuhr für die Verbrennung umfasst. Die DE 10 2016 014 254 A1 beschreibt das Warmhalten eines Katalysators über einen elektrisch beheizten Luftstrom bei einem Hybridfahrzeug, wenn nicht genug Abgas mit entsprechend hoher Temperatur bei der Abgasreinigungseinrichtung ankommt.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es ferner bekannt, dass Abgasreinigungseinrichtungen, insbesondere Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion, nur in bestimmten Temperaturfenstern ideal arbeiten. So ist beispielsweise bei einem SCR-Katalysator ein Temperaturfenster mit Temperaturen von bis 450° C ideal, da dann eine optimale Umsetzung des Stickoxids stattfindet. Wird die Abgastemperatur bei höherer Last höher und steigt beispielsweise auf 600° C an, dann gehen die Raten der umgesetzten Stoffe auf ca. 60% zurück, jeweils bezogen auf die Temperatur vor dem SCR-Katalysator.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6, bezüglich des Verfahrens aus den abhängigen Ansprüchen 8 bis 10.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors mit einer Abgasleitung und wenigstens einer Abgasreinigungseinrichtung in der Abgasleitung sieht es erfindungsgemäß vor, dass in Strömungsrichtung des Abgases vor der wenigstens einen Abgasreinigungseinrichtung eine Kühlvorrichtung für das Abgas angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, das Abgas entsprechend abzukühlen, wenn dies aufgrund einer relativ hohen Motorleistung des Verbrennungsmotors bei Temperaturen oberhalb eines vorgegebenen Temperaturgrenzwerts, welcher beim Beispiel des SCR-Katalysators bei ca. 450° C liegt, aufgeheizt worden ist. Durch die Kühlvorrichtung kann das Abgas dann entsprechend abgekühlt werden, sodass die Umsatzrate in der Abgasreinigungseinrichtung auch für diesen Betriebsfall deutlich verbessert werden kann. Ein alternative Anwendung kann das Kühlen des Abgases für einem Partikelfilter, insbesondere einem Dieselpartikelfilter sein. Dabei ist es so, dass eine solcher von Zeit zu Zeit regeneriert wird. Dabei werden angelagerte Partikel kontrolliert abgebrannt. Bei Abgastemperaturen von mehr als 600°C und nahezu vollem Partikelfilter kann es jedoch auch zu einem unkontrollierten Rußabbrand kommen, was unter anderem auch zur Bauteilschädigung führen kann. Über die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung lässt sich auch dies vermeiden.
  • Die Kühlvorrichtung ist dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezüglich ihrer Kühlleistung schaltbar ausgeführt. Die Kühlvorrichtung, welche beispielsweise einen Wärmetauscher oder insbesondere eine Einrichtung zur Zufuhr von Frischgas in den Abgasstrom sein kann, ist also schaltbar ausgeführt, um so die geforderte Kühlleistung bereitzustellen und die Temperatur, beispielsweise bei einer Abgastemperatur von 550° C vor einem SCR-Katalysator, als Abgasreinigungseinrichtung, auf ca. 400 bis 450° C zu reduzieren. Eine weitere Reduktion ist einerseits nicht notwendig und eine sehr starke Reduktion beispielsweise auf weniger als 250° C würde den Umsatz ebenfalls nachteilig beeinflussen. Bei einem Partikelfilter lägen die beispielhaften Temperaturen höher, z.B. bei 700° C und bei einer Reduktion auf ca. 580° C durch die Kühlung. Wie bereits erwähnt, kann die Kühlvorrichtung beispielsweise als Wärmetauscher oder ähnliches ausgebildet sein. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist die Kühlvorrichtung insbesondere als eine Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas ausgebildet. Eine solche Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas führt also Frischgas, welches also nicht Abgas des Verbrennungsmotors ist, zu. Dieses Frischgas kühlt dann das Abgas entsprechend ab. Die Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung als Frischgaspumpe, beispielsweise als passive oder aktive elektrisch angesteuerte Frischgaspumpe, realisiert sein und/oder einen schaltbaren Bypass verdichteter Luft um den Verbrennungsmotor umfassen. Vorverdichtete Luft, welche beispielsweise über einen Turbolader verdichtet ist, kann also um den Verbrennungsmotor herum im Bypass, beispielsweise über eine invers genutzte Hochdruckabgasrückführung in den Abgasstrom gelangen, um die Temperatur des Abgases entsprechend zu reduzieren und damit dieses vor dem Einströmen in die Abgasreinigungseinrichtung entsprechend abzukühlen.
  • Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Idee sieht es ferner vor, dass ein ohnehin vorhandener Brenner, welcher beispielsweise als Flammbrenner oder katalytischer Brenner ausgebildet ist und zur Regeneration von Bauteilen der Abgasreinigungseinrichtung dient, als Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas genutzt werden kann. Anstelle der reinen Zufuhr des frei regelbaren Frischgasstroms zum Brenner während der Verbrennung wird dieser im nicht brennenden Betrieb als Einrichtung zur Zufuhr von Frischgas genutzt, um so über die für den Brenner ohnehin vorhandene Regelung eine geregelte Menge an Frischgas zuzuführen, um die gewünschte Temperatur des Abgases im Bereich vor der Abgasreinigungseinrichtung und damit letztlich in der Abgasreinigungseinrichtung selbst einzustellen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors mit einer im Abgasstrom nach dem Verbrennungsmotor angeordneten Abgasreinigungseinrichtung sieht es dementsprechend vor, dass die der Abgasreinigungseinrichtung zuströmenden Abgase in Strömungsrichtung vor der Abgasreinigungseinrichtung abgekühlt werden, und zwar falls ihre Temperatur eine vorgegebene Temperaturgrenze überschreitet. Die Kühlung erfolgt also temperaturgesteuert, insbesondere indem gemessene Temperaturen, vorzugsweise unmittelbar vor der Abgasreinigungseinrichtung, genutzt werden, um die Kühlung, sei es eine Kühlung in einem Wärmetauscher oder die Kühlung durch die Zufuhr von Frischgas, entsprechend zu beeinflussen, um so die gewünschten Temperaturen sicherzustellen.
  • Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorgesehen, dass die Temperaturgrenze für einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion mit ca. 450° C von dem Katalysator vorgegeben wird. Diese Temperaturgrenze stellt sicher, dass bei Abgasen knapp unterhalb dieser Temperaturgrenze eine optimale Umsatzrate durch den Katalysator erzielt wird. Bei einem Partikelfilter wäre die Temperaturgrenze mit ca. 600°C vorgesehen, um so einem unkontrollierten Abbrand, insbesondere auch bei einem fast vollen Partikelfilter, zu verhindern.
  • Wie bereits beim vorrichtungsgemäßen Aufbau erwähnt, kann die aktive Abkühlung dabei über die Zufuhr von Frischgas erfolgen, welche vorzugsweise temperaturgeregelt erfolgt. Die Zufuhr des Frischgases kann dabei durch den Verbrennungsmotor selbst oder im Bypass um diesen herum erfolgen. Eine Alternative wäre eine aktive oder passive Frischgaspumpe, welche in Strömungsrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Abgasreinigungseinrichtung angeordnet ist und dort das Frischgas entsprechend zuführt. Eine aktive Frischgaspumpe könnte beispielsweise eine elektrische Pumpe sein, welche das Frischgas direkt oder über einen nicht betriebenen Brenner in das Abgas eindosiert, und zwar über eine entsprechende Temperaturregelung, um so je nach gemessener Temperatur eine entsprechende Menge an Frischgas zuzuführen. Eine Alternative könnte auch eine passive Frischgaspumpe sein, welche beispielsweise über eine Verengung der Abgasleitung in der Art eines Venturirohrs Frischgas selbsttätig ansaugt. Um die Menge des Frischgases entsprechend zu regeln, wäre hier eine hinsichtlich ihres durchströmbaren Querschnitts steuerbare Ventileinrichtung oder dergleichen notwendig, um die Frischgaszufuhr entsprechend regeln zu können und die gewünschte Temperatur vor der Abgasreinigungseinrichtung einstellen zu können.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich ferner aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
  • Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit Zuluftseite und Abgasseite mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer denkbaren Ausführungsform;
    • 2 eine schematische Darstellung einer passiven Frischgaspumpe; und
    • 3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In der Darstellung der 1 ist ein schematisch angedeuteter Verbrennungsmotor 1 zu erkennen, wie er beispielsweise zum vollständigen oder teilweisen Antrieb eines Fahrzeugs, beispielsweise eines schienenlosen oder schienengebundenen Landfahrzeugs oder auch eines Luft- oder Wasserfahrzeugs, zum Einsatz kommen kann. Aus dem Verbrennungsmotor 1 führt eine Abgasleitung 2 das Abgas des Verbrennungsmotors 1 zu einer Abgasreinigungseinrichtung 3 und von dort in die Umgebung. In der Abgasleitung 2 ist außerdem rein beispielhaft und optional eine Abgasturbine 4 angeordnet. Diese steht mit einem Verdichter 5 über eine Welle in Verbindung ebenso wie mit einem optional angedeuteten Elektromotor 6. Hierdurch ist es möglich, elektrische Energie über die Turbine 4, bei einem generatorischen Betrieb des Elektromotors 6, zurückzugewinnen und/oder über die Turbine 4 Energie zum Antrieb des Verdichters 5 bereitzustellen. Außerdem kann über den Motor 6 zusätzliche Energie zum Antrieb des Verdichters 5 bereitgestellt werden, wenn dies erforderlich ist und eine entsprechende elektrische Energiespeichereinrichtung in dem Fahrzeug zur elektrischen Versorgung des Elektromotors 6 vorhanden ist. Über den Verdichter 5, welcher ebenfalls nur eine denkbare Option der Zuluftseite darstellt, wird Zuluft gefördert und über eine Frischgasleitung 7 zu dem Verbrennungsmotor 1 gefördert. Die angesaugte Zuluft, welche auch als Frischgas bezeichnet wird, wird dann in dem Verbrennungsmotor 1 mit einem geeigneten Brennstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel, entsprechend umgesetzt, um die gewünschte mechanische Leistung zu generieren. Das Abgas der dabei stattfindenden Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 1 gelangt dann, wie bereits erwähnt, über die Abgasleitung 2, die optionale Turbine 4 und die Abgasreinigungseinrichtung 3 in die Umgebung.
  • Als ein erstes Beispiel, ohne sie darauf einzuschränken, soll die Abgasreinigungseinrichtung 3 ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion sein, welcher auch als SCR-Katalysator bezeichnet wird. Seine optimale Betriebstemperatur liegt unterhalb einer Temperaturgrenze von ca. 450° C. Bei entsprechend hoher Leistung des Verbrennungsmotors 1 wird die Temperatur des Abgases auch nach dem Entspannen in der optionalen Turbine 4 typischerweise oberhalb dieser Temperatur von 450° C liegen, beispielsweise in der Größenordnung von 600° C. Ein auf 600° C aufgeheizter SCR-Katalysator als Abgasreinigungseinrichtung 3 hat dabei jedoch eine sehr viel schlechtere Umsatzrate als ein unterhalb der Temperaturgrenze von 450° C arbeitender SCR-Katalysator. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, dass die Temperatur des Abgases in der Abgasleitung 2 vor dem Erreichen der Abgasreinigungseinrichtung 3 entsprechend abgekühlt wird. Hierfür wären prinzipiell Wärmetauscher jeglicher Art denkbar. Vorzugsweise erfolgt die Abkühlung jedoch über die Zufuhr von Frischgas. Dieses Frischgas kann nun auf verschiedene Arten bis in den Bereich der Abgasleitung 2 und insbesondere in den Bereich der Abgasreinigungseinrichtung 3 gefördert werden. Eine erste mögliche Art besteht darin, dass mehr Frischgas als eigentlich notwendig durch die Frischgasleitung 7 dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt und durch diesen hindurchgeführt wird. Dadurch kühlt das Abgas in der Abgasleitung 2 und damit letztlich die Abgasreinigungseinrichtung 3 ab. Alternativ zu dieser Durchführung des zusätzlichen Frischgases zur Abkühlung des Abgases in der Abgasleitung 2 durch den Verbrennungsmotor 1 kann dieses im Bypass um den Verbrennungsmotor 1 geführt werden. Das Frischgas strömt dazu über eine Bypassleitung 8 mit einem Bypassventil 9 um den Verbrennungsmotor 1 herum direkt aus der Frischgasleitung 7 in die Abgasleitung 2. Insbesondere kann hierfür eine ohnehin vorhandene Abgasrückführung, insbesondere die Hochdruckabgasrückführung, im inversen Betrieb genutzt werden.
  • Eine weitere in der Darstellung der 1 eingezeichnete Option ist die Zufuhr des Frischgases aus der Umgebung oder, wie hier dargestellt, aus der Frischgasleitung 7 über eine Frischgaspumpe 10. Die in der Darstellung der 1 angedeutete Frischgaspumpe 10 ist als elektrische Frischgaspumpe 10 ausgeführt. Über ein Steuergerät 11 lässt sie sich entsprechend ansteuern, um so die Rate an Frischgas und letztlich das zugeführte Volumen an Frischgas in das Abgas in der Abgasleitung 2 zu steuern. Damit lässt sich die Temperatur des Abgases in Strömungsrichtung vor der Abgasreinigungseinrichtung 3 einstellen. Die Steuerung erfolgt nun insbesondere temperaturgesteuert, indem die Temperatur des Abgases bzw. des Gemischs aus Abgas und Frischgas über einen Temperatursensor 12 in Strömungsrichtung vor der Abgasreinigungseinrichtung 3 entsprechend erfasst wird. Über das Steuergerät 11 kann dann die Frischgaspumpe 10 so angesteuert werden, dass die Menge an Frischgas zugeführt wird, welche benötigt wird, um die Temperatur des Abgases unter die vorgegebene Temperaturgrenze von beispielsweise 450° C beim SCR-Katalysator als Abgasreinigungseinrichtung 3 zu senken. Das Steuergerät 11 kann auch die Ventileinrichtung 9 in der Bypassleitung entsprechend ansteuern, um über diese Art die Frischgasmenge, welche die Abgasleitung 2 erreicht, entsprechend einzustellen. Eine weitere Steuermöglichkeit bezieht sich auf den optionalen Elektromotor 6, welcher ebenfalls so angesteuert werden kann, dass der Verdichter 5, sofern er denn vorhanden ist, die entsprechend benötigte größere Menge an Frischgas, als für die Verbrennung im Verbrennungsmotor 1 notwendig ist, fördert.
  • Neben den beschriebenen Optionen ist es nun auch denkbar, dass die Frischgaspumpe als passive Frischgaspumpe 13 ausgebildet ist. Eine solche passive Frischgaspumpe 13 anstelle der in 1 beschriebenen Frischgaspumpe 10 ist in der Darstellung der 2 prinzipmäßig angedeutet. Sie kann beispielsweise aus einer Verengung des Querschnitts der Abgasleitung 2 aufgebaut sein. Diese Querschnittsverengung ist in der Darstellung der 2 mit 14 bezeichnet. Das durch diese Querschnittsverengung 14 strömende Abgas in der Abgasleitung 2 wird dadurch seine Geschwindigkeit erhöhen und einen Unterdruck erzeugen, entsprechend dem allseits bekannten Venturi-Effekt. Über eine Zufuhrleitung 15 mit einer Ventileinrichtung 16, welche ebenfalls von dem Steuergerät 11 angesteuert sein kann, lässt sich dann der Querschnitt der Zufuhrleitung 15 entsprechend steuern, sodass eine geeignete Menge an Luft angesaugt wird, sodass sich im Bereich des Temperatursensors 12, welcher den Querschnitt mittelbar regelt, die gewünschte Temperatur einstellt.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Zufuhr von Frischgas zur Abkühlung des Abgases ist in 3 angedeutet. 3 zeigt einen an sich bekannten herkömmlichen Brenner 17 in der Abgasleitung 2 in Strömungsrichtung vor der Abgasreinigungseinrichtung 3. Diesem Brenner 17 wird beispielsweise über eine Frischgaspumpe 10 Frischgas unabhängig vom Verbrennungsmotor 1 zugeführt, um den Brenner entsprechend ansteuern zu können und ihn mit dem gewünschten Lambdawert betreiben zu können. Neben dem über die Frischgaspumpe 10 zugeführten Frischgas wird dem Brenner außerdem über eine mit 18 bezeichnete Leitung Brennstoff zugeführt. In bestimmten Situationen, beispielsweise zur Regeneration von Katalysatoren und/oder zum Freibrennen von Partikelfiltern, wird ein solcher Brenner 17 eingesetzt. Ist ein derartiger Brenner 17 vorhanden, dann kann dieser in einer Situation, in der kein Brennstoff über die Leitung 18 zugeführt wird, der Brenner 17 also nicht brennt, genutzt werden, um Frischgas über die für den Brenner ohnehin vorhandene Frischgaspumpe zuzuführen und damit wiederum temperaturgesteuert, wie es in der Darstellung der 1 bereits erläutert war, die Temperatur des Gemisches aus Abgas und zugeführtem Frischgas unter den vorgegebenen Temperaturgrenzwert zu senken.
  • Als ein weiteres Beispiel, ebenfalls ohne sie darauf einzuschränken, soll die Abgasreinigungseinrichtung 3 ein Partikelfilter, insbesondere ein Dieselpartikelfilter sein. Der Aufbau kann auch hier wie in den Figuren gezeigt realisiert sein. Wenn eine solcher Dieselpartikelfilter voll ist, wird er gemäß dem Stand der Technik durch Wechsel des Brennverfahrens geregelt freigebrannt. Geregelt heißt, dass die Temperaturen vor Dieselpartikelfilter geregelt werden, um den Rußabbrand unter Kontrolle zu halten. Bei vollem Dieselpartikelfilter zum Beispiel wird dieser mit niedrigeren Abgastemperaturen von ca. 550-600° C gereinigt. Je leerer der Dieselpartikelfilter wird, auf desto höhere Eintrittstemperaturen , von z.B. 600-700° C wird die Abgastemperatur geregelt, um den Dieselpartikelfilter schneller zu reinigen. Würde man nämlich bei vollem Dieselpartikelfilter mit zu hohen Abgastemperaturen von mehr als 600°C in den Dieselpartikelfilter gehen, dann könnte durch diverse Kettenreaktionen ein unkontrollierter Rußabbrand stattfinden, was unter anderem auch zur Bauteilschädigung führen kann. Um dies zu vermeiden wird für die Regeneration des Dieselpartikelfilters gezielt ein Regenerationsbrennverfahren im Verbrennungsmotor 1 angesteuert, um den Ruß kontrolliert abbrennen zu lassen.
  • Jetzt kann es aber im motorischen Betrieb bei Volllast und volllastnahen Bereichen, dazu kommen, dass das Abgas vor dem Dieselpartikelfilter Temperaturen > 600°C entstehen. Ohne das eine Regeneration gewünscht ist und damit ohne dass ein Regenerationsbrennverfahren im Verbrennungsmotor 1 angesteuert wird kann sich der Ruß im Dieselpartikelfilter unkontrolliert entzünden.
  • Die oben im Rahmen des SCR-Katalysators als Abgasreinigungseinrichtung 3 beschriebene Abkühlung des Abgases kann nun auf für den Partikelfilter als Abgasreinigungseinrichtung 3 vorteilhaft genutzt werden. Damit lassen sich die Temperaturen vor der Abgasreinigungseinrichtung 3, hier als dem Dieselpartikelfilter auf weniger als 600°C zu kühlen, so dass keine Gefahr des unkontrollierten Rußabbrands und der sich daraus ergebenden ungewollten Exothermie im Dieselpartikelfilter besteht. Somit kann sichergestellt werden, dass der Dieselpartikelfilter nur dann regeneriert wird, wenn gezielt das Regenerationsbrennverfahren im Verbrennungsmotor 1 angesteuert wird.
  • Des Weiteren kann man sich vorstellen, dass man über die geregelte Zufuhr von kaltem Frischgas, die Abgastemperaturen vor dem Dieselpartikelfilter auf Temperaturen regelt, die den Abgastemperaturen während einer gezielten Regeneration des Dieselpartikelfilters entsprechen. Somit könnte man die ohnehin schon vorhandenen „hohen“ Abgastemperaturen nutzen, um den Dieselpartikelfilter kontrolliert und temperaturgeregelt zu reinigen, auch außerhalb von den Zuständen, in denen das Regenerationsbrennverfahren aktiv ist.
  • Alles in allem entsteht so ein sehr einfacher und effizient funktionierender Aufbau, um eine hohe Reinigungsrate über die bzw. einen sicheren Betrieb der Abgasreinigungseinrichtung 3 auch dann zu erzielen, wenn die Temperaturen der Abgase aus dem Verbrennungsmotor 1 hierfür eigentlich zu hoch wären. Hierdurch lassen sich unerwünscht hohe Emissionen in leistungsintensiven Fahrzuständen des Fahrzeugs deutlich reduzieren. Der konstruktive Aufwand kann dabei klein gehalten werden, da bei einigen der Ausführungsbeispiele auf ohnehin vorhandene Komponenten gesetzt werden kann, welche lediglich über eine neue Art der Temperatursteuerung für den Zweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt bzw. angesteuert werden müssen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008032600 A1 [0003]
    • DE 102016014254 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1) mit einer Abgasleitung (2) und wenigstens einer Abgasreinigungseinrichtung (3) in der Abgasleitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Abgases vor der wenigstens einen Abgasreinigungseinrichtung (3) eine Kühlvorrichtung für das Abgas angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung bezüglich ihrer Kühlleistung schaltbar ausgeführt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung als eine Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas eine Frischgaspumpe (10, 13) und/oder einen schaltbaren Bypass (8) verdichteter Luft um den Verbrennungsmotor (1) umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein ohnehin vorhandener Brenner (17) mit frei regelbarer Frischgaszufuhr im nicht brennenden Betrieb als die Vorrichtung zur Zufuhr von Frischgas dient.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (3) wenigstens einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und/oder einen Partikelfilter umfasst.
  7. Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors (1) mit einer im Abgasstrom nach dem Verbrennungsmotor (1) angeordneten Abgasreinigungseinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die der Abgasreinigungseinrichtung (3) zuströmenden Abgase in Strömungsrichtung vor der Abgasreinigungseinrichtung (3) abgekühlt werden, falls ihre Temperatur eine vorgegebene Temperaturgrenze überschreitet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturgrenze für einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) mit ca. 450° C und/oder für einen Partikelfilter mit ca. 600°C vor der Abgasreinigungseinrichtung (3) vorgegeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung als aktive Abkühlung durch eine temperaturgeregelte Zufuhr von Frischgas durch den Verbrennungsmotor (1) oder in einem Bypass (8) um den Verbrennungsmotor (1) erfolgt:
  10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung durch eine aktive temperaturgeregelte Zufuhr von Frischgas über eine aktive oder passive Frischgaspumpe (10, 13) in Strömungsrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor (1) und der Abgasreinigungseinrichtung (3) erfolgt.
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EP4026994A1 (de) * 2021-01-06 2022-07-13 Volkswagen AG Abgasnachbehandlungssystem sowie verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors

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