DE102021124607A1

DE102021124607A1 - Exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102021124607A1
Application number: DE102021124607.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Gutzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (1) durchströmbaren, ersten Katalysator (7) zum Nachbehandeln des Abgases, und mit einem von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (1) durchströmbaren, zweiten Katalysator (8) zum Nachbehandeln des Abgases, wobei dem ersten Katalysator (7), welcher bezogen auf gleiche Bedingungen schneller anspringt als der zweite Katalysator (8), eine von dem Abgas durchströmbare Umgehungsleitung (9) zugeordnet ist, über welche der erste Katalysator (7) von dem die Umgehungsleitung (9) durchströmendem Abgas umgehbar ist.The invention relates to an exhaust system (5) for an internal combustion engine (1) of a motor vehicle, having a first catalytic converter (7) through which exhaust gas from the internal combustion engine (1) can flow for post-treatment of the exhaust gas, and having a first catalytic converter (7) through which exhaust gas from the internal combustion engine (1) can flow , second catalytic converter (8) for after-treatment of the exhaust gas, wherein the first catalytic converter (7), which starts faster than the second catalytic converter (8) under the same conditions, is assigned a bypass line (9) through which the exhaust gas can flow, via which the first The catalytic converter (7) can be bypassed by the exhaust gas flowing through the bypass line (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine for a motor vehicle.

Der DE 10 2010 014 468 A1 ist ein Verfahren zur Verminderung schädlicher Abgase eines mager betriebenen Verbrennungsmotors unter Einsatz eines Abgasnachbehandlungssystems als bekannt zu entnehmen, welches einen ersten stromauf positionierten Nox-Speicherkatalysator gefolgt von einem N2O-Verminderungskatalysator aufweist.The DE 10 2010 014 468 A1 a method for reducing harmful exhaust gases from a lean-burn internal combustion engine using an exhaust gas aftertreatment system can be seen as known, which has a first upstream positioned NOx storage catalyst followed by an N2O reduction catalyst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, so dass sich eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung realisieren lässt.The object of the present invention is to create an exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle and an internal combustion engine for a motor vehicle, so that a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment can be implemented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by an exhaust system having the features of patent claim 1 and by an internal combustion engine having the features of patent claim 10 . Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Abgastrakt bezeichnete Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und, insbesondere zumindest, mittels der Verbrennungskraftmaschine und somit verbrennungsmotorisch angetrieben werden kann. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug als ein Hybrid-Fahrzeug ausgebildet sein, welches auch mittels wenigstens einer elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die Abgasanlage ist von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar, welche das Abgas in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bereitstellt. Während des befeuerten Betriebs laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, woraus das Abgas resultiert. Das Abgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen, in die Abgasanlage einströmen und in der Folge die Abgasanlage durchströmen.A first aspect of the invention relates to an exhaust system, also referred to as an exhaust tract, for an internal combustion engine of a motor vehicle. This means that the motor vehicle, which is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the internal combustion engine in its fully manufactured state and, in particular at least, can be driven by the internal combustion engine and thus by an internal combustion engine. For example, the motor vehicle can be designed as a hybrid vehicle, which can also be driven electrically, in particular purely electrically, by means of at least one electric machine. The exhaust gas system can be flowed through by exhaust gas from the internal combustion engine, which makes the exhaust gas available when the internal combustion engine is in operation. During fired operation, combustion processes take place in the internal combustion engine, in particular in the combustion chambers of the internal combustion engine. In the respective combustion process, a respective fuel-air mixture is burned, resulting in the exhaust gas. The exhaust gas can flow out of the respective combustion chamber, flow into the exhaust system and subsequently flow through the exhaust system.

Die Abgasanlage weist einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren, ersten Katalysator zum Nachbehandeln des Abgases auf. Des Weiteren weist die Abgasanlage einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren, zweiten Katalysator zum Nachbehandeln des Abgases auf.The exhaust system has a first catalytic converter, through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow, for post-treating the exhaust gas. Furthermore, the exhaust system has a second catalytic converter, through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow, for post-treating the exhaust gas.

Um nun eine besonders vorteilhafte Nachbehandlung des Abgases realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Katalysator bezogen auf gleiche Bedingungen schneller anspringt als der zweite Katalysator. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der erste Katalysator seine Anspringtemperatur bei gleichen Bedingungen schneller erreicht als der zweite Katalysator und/oder dass der erste Katalysator eine geringere Anspringtemperatur als der zweite Katalysator aufweist. Somit kann unter dem Anspringen und unter der Anspringtemperatur Folgendes verstanden werden: Der erste Katalysator weist beispielsweise zunächst eine gegenüber der Anspringtemperatur des ersten Katalysators geringere, auch als Starttemperatur bezeichnete, erste Temperatur auf. Strömt dann ein durch das Abgas gebildeter Massenstrom des Abgases durch den ersten Katalysator hindurch, so wird der erste Katalysator, ausgehend von der ersten Temperatur, erwärmt. Ab Erreichen der Anspringtemperatur des ersten Katalysators durch den ersten Katalysator, das heißt ab einem auch als Anspringzeitpunkt bezeichneten Zeitpunkt, zu welchem der erste Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht oder erreicht hat, kann beispielsweise der erste Katalysator das Abgas nachbehandeln, mithin beispielsweise erste Edukte in wenigstens ein Produkt umwandeln, insbesondere mit einer auch als Anspringrate bezeichneten Rate, beziehungsweise wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch bewirken und/oder unterstützen, in deren Rahmen die ersten Edukte in das Produkt umgewandelt werden, insbesondere mit der Anspringrate. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, der erste Katalysator wandelt ab Erreichen seiner Anspringtemperatur die ersten Edukte in das Produkt mit der gewissen, das heißt vorgebbaren oder vorgegebenen, auch als Anspringrate bezeichneten Rate um, so dass beispielsweise innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne eine erste Menge der ersten Edukte in eine erste Menge des Produkts umgewandelt werden. Weist der erste Katalysator eine gegenüber der Anspringtemperatur des ersten Katalysators geringere Temperatur wie beispielsweise die erste Temperatur auf, so wandelt der erste Katalysator beispielsweise die ersten Edukte nicht in das Produkt um, das heißt so unterstützt und/oder bewirkt beispielsweise der Katalysator die genannte chemische Reaktion nicht, oder aber eine Rate, mit welcher mittels des ersten Katalysators die ersten Edukte in das Produkt umgewandelt werden, ist geringer als die zuvor genannte Anspringrate. Entsprechendes gilt für den zweiten Katalysator.In order to be able to implement a particularly advantageous aftertreatment of the exhaust gas, it is provided according to the invention that the first catalytic converter starts up more quickly than the second catalytic converter, based on the same conditions. This means in particular that the first catalytic converter reaches its light-off temperature faster than the second catalytic converter under the same conditions and/or that the first catalytic converter has a lower light-off temperature than the second catalytic converter. Thus, light-off and the light-off temperature can be understood as follows: The first catalytic converter, for example, initially has a lower first temperature than the light-off temperature of the first catalytic converter, also referred to as the start temperature. If a mass flow of the exhaust gas formed by the exhaust gas then flows through the first catalytic converter, the first catalytic converter is heated, starting from the first temperature. Once the light-off temperature of the first catalytic converter has been reached by the first catalytic converter, i.e. from a point in time, also known as the light-off time, at which the first catalytic converter has reached or has reached its light-off temperature, the first catalytic converter can, for example, post-treat the exhaust gas, thus converting, for example, the first reactants into at least one Convert the product, in particular at a rate also referred to as the kick-off rate, or effect and/or support at least one chemical reaction catalytically, in the course of which the first starting materials are converted into the product, in particular at the kick-off rate. In other words, once its light-off temperature has been reached, the first catalytic converter converts the first reactants into the product at a certain, i.e. predeterminable or predetermined rate, also referred to as the light-off rate, so that, for example, within a predetermined or predeterminable period of time, a first quantity of the first starting materials are converted into a first quantity of the product. If the first catalyst is at a lower temperature than the light-off temperature of the first catalyst, for example the first temperature, the first catalyst does not convert the first reactants into the product, for example, i.e. the catalyst supports and/or causes the chemical reaction mentioned, for example not, or a rate at which the first starting materials are converted into the product by means of the first catalyst is lower than the abovementioned light-off rate. The same applies to the second catalyst.

Weist beispielsweise der zweite Katalysator zunächst die zuvor genannte, gleiche, auch als Anspringtemperatur bezeichnete, erste Temperatur (Starttemperatur) auf, und strömt das Abgas durch den zweiten Katalysator, insbesondere derart, dass das Abgas den gleichen Massenstrom insbesondere mit der gleichen Temperatur bildet, so wird der zweite Katalysator erwärmt, insbesondere ausgehend von der Starttemperatur. Zu einem Zeitpunkt, zu welchem der zweite Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat, springt der zweite Katalysator an. Die jeweilige Anspringtemperatur wird auch als Lightoff-Temperatur bezeichnet, wobei der jeweilige Zeitpunkt, zu welchem der jeweilige Katalysator anspringt, mithin seine jeweilige Anspringtemperatur erreicht, auch als Lightoff-Zeitpunkt bezeichnet wird. Ab dem Zeitpunkt, zu welchem der zweite Katalysator anspringt beziehungsweise angesprungen ist, mithin seine Anspringtemperatur erreicht oder erreicht hat, kann beispielsweise der zweite Katalysator das Abgas nachbehandeln, mithin die zuvor genannten, ersten Edukte in das Produkt umwandeln, insbesondere mit der gleichen Anspringrate, das heißt die zuvor genannte, wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch unterstützen und/oder bewirken, in deren Rahmen die ersten Edukte in das Produkt umgewandelt werden, insbesondere mit der gleichen Anspringrate. Anders ausgedrückt, mittels des zweiten Katalysators werden zu dem Zeitpunkt, zu welchem der zweite Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat, mithin der zweite Katalysator angesprungen ist, mit der gleichen, zuvor genannten, gewissen, das heißt vorgebbaren oder vorgegebenen Rate die ersten Edukte in das wenigstens eine Produkt umgewandelt. Unter dem Merkmal, dass der erste Katalysator bezogen auf gleiche Bedingungen schneller anspringt als der zweite Katalysator ist nun zu verstehen, dass dann, wenn der gleiche Massenstrom des Abgases durch die Katalysatoren hindurchströmt, was beispielsweise auf einem Prüfstand durchgeführt, das heißt erfolgen kann, so springt ausgehend von der gleichen Starttemperatur der erste Katalysator schneller an als der zweite Katalysator. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt, weisen die Katalysatoren zunächst die gleiche Starttemperatur auf, und werden gleiche Massenströme des Abgases bereitgestellt, wobei ein erster der Massenströme des Abgases durch den ersten Katalysator und der zweite Massenstrom des Abgases durch den zweiten Katalysator hindurchgeleitet wird, so springt der erste Katalysator schneller an als der zweite Katalysator, obwohl oder auch wenn die Katalysatoren die gleiche Starttemperatur aufweisen oder aufgewiesen haben, das heißt, ausgehend oder beginnend bei der gegenüber den Anspringtemperaturen der Katalysatoren geringeren Starttemperatur wird der erste Katalysator schneller, das heißt in einer kürzeren Zeitspanne durch den ersten Massenstrom des Abgases zum Anspringen gebracht als der zweite Katalysator beginnend bei der gleichen Starttemperatur durch den zweiten, dem ersten Massenstrom gleichenden Massenstrom des Abgases zum Anspringen gebracht wird. Somit ist unter den gleichen Bedingungen insbesondere zu verstehen, dass die Massenströme des Abgases gleich sind, insbesondere im Hinblick auf deren Zusammensetzung, Temperatur, Druck etc. Die Anspringtemperaturen und somit das Merkmal, dass bei gleichen Bedingungen und insbesondere bei gleicher Starttemperatur der erste Katalysator schneller anspringt als der zweite Katalysator, können beispielsweise mittels eines Prüfungsstands ermittelt werden, auf welchem beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine die auch als Abgasmassenströme bezeichneten Massenströme bereitstellt, welche beispielsweise gleichzeitig und dabei strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet durch die Katalysatoren hindurchströmen, oder aber zunächst wird der erste Massenstrom durch den ersten Katalysator und zeitlich daran anschließend der zweite Massenstrom durch den zweiten Katalysator oder umgekehrt hindurchgeleitet. Das Merkmal, dass der erste Katalysator bei gleichen Bedingungen schneller als der zweite Katalysator anspringt, kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Anspringtemperatur des ersten Katalysators geringer als die Anspringtemperatur des zweiten Katalysators ist. Ferner ist es denkbar, dass die Katalysatoren die gleiche Anspringtemperatur aufweisen, wobei dann der erste Katalysator insbesondere hinsichtlich seiner von dem Abgas durchströmbaren Geometrie derart gestaltet ist, dass der erste Katalysator seine Anspringtemperatur schneller erreicht als der zweite Katalysator.For example, if the second catalytic converter initially has the same first temperature (starting temperature) as mentioned above, also referred to as the light-off temperature, and the exhaust gas flows through the second catalytic converter, in particular in such a way that the exhaust gas forms the same mass flow, in particular at the same temperature the second catalytic converter is heated, in particular starting from the starting temperature. At a point in time at which the second catalytic converter has reached its light-off temperature, the second catalytic converter starts up. The respective light-off temperature is also referred to as the light-off temperature, with the respective point in time at which the respective catalytic converter lights up consequently reaching its respective light-off temperature also being referred to as the light-off point in time. From the point in time at which the second catalytic converter starts or has started, and therefore reaches or has reached its light-off temperature, the second catalytic converter can, for example, after-treat the exhaust gas, thus converting the aforementioned first starting materials into the product, in particular with the same light-off rate that means to support and/or bring about the aforementioned at least one chemical reaction catalytically, in the course of which the first starting materials are converted into the product, in particular with the same start-up rate. In other words, by means of the second catalytic converter, at the point in time at which the second catalytic converter has reached its light-off temperature, i.e. the second catalytic converter has jumped on, the first reactants are converted into the at least transformed into a product. The feature that the first catalytic converter starts up more quickly than the second catalytic converter under the same conditions is to be understood as meaning that if the same mass flow of the exhaust gas flows through the catalytic converters, which is carried out, for example, on a test bench, i.e. it can take place like this starting from the same starting temperature, the first catalytic converter starts up quicker than the second catalytic converter. In other words, if the catalytic converters initially have the same starting temperature and if the same mass flows of the exhaust gas are provided, with a first of the mass flows of the exhaust gas being passed through the first catalytic converter and the second mass flow of the exhaust gas being passed through the second catalytic converter, the first catalytic converter faster than the second catalytic converter, although or even if the catalytic converters have or have had the same starting temperature, i.e. starting or beginning at the starting temperature which is lower than the light-off temperatures of the catalytic converters, the first catalytic converter becomes faster, i.e. in a shorter period of time ignited by the first mass flow of exhaust gas when the second catalyst is ignited starting at the same starting temperature by the second mass flow of exhaust gas equal to the first mass flow. Thus, under the same conditions, it is to be understood in particular that the mass flows of the exhaust gas are the same, in particular with regard to their composition, temperature, pressure, etc. The light-off temperatures and thus the feature that under the same conditions and in particular at the same starting temperature, the first catalytic converter is faster starts as the second catalytic converter, can be determined, for example, by means of a test bench on which, for example, an internal combustion engine provides the mass flows, also known as exhaust gas mass flows, which flow through the catalytic converters, for example, simultaneously and fluidically connected parallel to one another, or the first mass flow is first measured through the first catalyst and subsequently passed the second mass flow through the second catalyst or vice versa. The feature that the first catalytic converter starts up more quickly than the second catalytic converter under the same conditions can be implemented in particular by the fact that the light-off temperature of the first catalytic converter is lower than the light-off temperature of the second catalytic converter. It is also conceivable that the catalytic converters have the same light-off temperature, in which case the first catalytic converter is then designed, particularly with regard to its geometry through which the exhaust gas can flow, such that the first catalytic converter reaches its light-off temperature faster than the second catalytic converter.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem ersten Katalysator eine von dem Abgas durchströmbare, auch als Bypass oder Bypass-Leitung bezeichnete Umgehungsleitung zugeordnet ist, über welche der erste Katalysator von dem die Umgehungsleitung durchströmenden Abgas umgehbar ist. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung durchströmende Abgas den ersten Katalysator umgeht, mithin nicht durch den ersten Katalysator hindurchströmt. Insbesondere ist es denkbar, dass dann, wenn das Abgas durch die Umgehungsleitung hindurchströmt, ein Strömen des Abgases durch den ersten Katalysator unterbleibt.Furthermore, it is provided according to the invention that the first catalytic converter is assigned a bypass line through which the exhaust gas can flow, also referred to as a bypass or bypass line, via which the first catalytic converter can be bypassed by the exhaust gas flowing through the bypass line. This means that the exhaust gas flowing through the bypass line bypasses the first catalytic converter, and therefore does not flow through the first catalytic converter. In particular, it is conceivable that when the exhaust gas flows through the bypass line, the exhaust gas does not flow through the first catalytic converter.

Unter dem Nachbehandeln des Abgases ist somit zu verstehen, dass mittels des jeweiligen Katalysators die ersten Edukte in das wenigstens eine Produkt umgewandelt werden, mithin dass der jeweilige Katalysator dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch zu bewirken und/oder zu unterstützen, in deren Rahmen die ersten Edukte in das wenigstens eine Produkt umgewandelt werden. Dabei sind die Katalysatoren vorzugsweise dazu ausgebildet, die gleiche wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch zu unterstützen und/oder zu bewirken, mithin die gleichen ersten Edukte in das gleiche, wenigstens eine Produkt umzuwandeln, das heißt zu konvertieren.The post-treatment of the exhaust gas is therefore to be understood as meaning that the first reactants are converted into the at least one product by means of the respective catalyst, i.e. that the respective catalyst is designed to catalytically bring about and/or support the at least one chemical reaction, in in which the first starting materials are converted into at least one product. The catalysts are preferably designed to catalyze the same at least one chemical reaction support and/or cause the same first starting materials to be converted into the same, at least one product, that is to say to be converted.

Durch die Erfindung ist es einerseits möglich, das Abgas besonders kurze Zeit nach einem Start, insbesondere Kaltstart, der beispielsweise zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine nachbehandeln zu können. Dies kann insbesondere mittels des ersten Katalysators gewährleistet werden, welcher schneller anspringt als der zweite Katalysator. Somit kann insbesondere mittels des ersten Katalysators eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung bereits kurze Zeit nach einem Start der Verbrennungskraftmaschine sowie in einem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt werden. Zum anderen ermöglicht es die Erfindung, auch in einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eine vorteilhafte Abgasnachbehandlung sicherzustellen. Dies kann insbesondere mittels des zweiten Katalysators realisiert werden. Die Umgehungsleitung ermöglicht es dabei, insbesondere in dem Volllastbetrieb, das Abgas an dem ersten Katalysator herumzuführen, mithin zu bewirken, dass das Abgas nicht durch den ersten Katalysator hindurchströmt. Hierdurch kann insbesondere in dem Volllastbetrieb eine Beschädigung, wie beispielsweise ein Durchbrennen des ersten Katalysators sicher vermieden werden.The invention makes it possible, on the one hand, to be able to post-treat the exhaust gas particularly shortly after a start, in particular a cold start, of the internal combustion engine that is initially deactivated, for example. This can be ensured in particular by means of the first catalytic converter, which starts up more quickly than the second catalytic converter. Thus, in particular by means of the first catalytic converter, a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment can already be ensured a short time after the internal combustion engine has been started and when the internal combustion engine is operated under partial load. On the other hand, the invention makes it possible to ensure advantageous exhaust gas aftertreatment even when the internal combustion engine is operating under full load. This can be realized in particular by means of the second catalytic converter. The bypass line makes it possible, particularly in full-load operation, to route the exhaust gas around the first catalytic converter, thus preventing the exhaust gas from flowing through the first catalytic converter. As a result, damage, such as burn-through of the first catalytic converter, can be reliably avoided, particularly in full-load operation.

Insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug als ein Hybrid-Fahrzeug ausgebildet ist, kann es vorkommen, dass Zeitspannen, während welchen das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine und somit verbrennungsmotorisch angetrieben wird, nur sehr kurz und/oder zeitlich weit voneinander beabstandet sind. Um das Kraftfahrzeug verbrennungsmotorisch, das heißt mittels der Verbrennungskraftmaschine anzutreiben, wird die zunächst deaktivierte Verbrennungskraftmaschine gestartet, welche dann zunächst kalt sein kann, und/oder nur kurze Zeit befeuert betrieben wird. Bei einem solchen Betrieb kann nun insbesondere durch Verwenden des ersten Katalysators eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung sichergestellt werden. Mittels des zweiten Katalysators kann sichergestellt werden, dass dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Volllastbetrieb betrieben wird, das Abgas ebenfalls vorteilhaft nachbehandelt wird, insbesondere ohne den ersten Katalysator zu beschädigen.In particular when the motor vehicle is designed as a hybrid vehicle, it can happen that periods of time during which the motor vehicle is driven by the internal combustion engine and thus by the internal combustion engine are only very short and/or far apart in time. In order to drive the motor vehicle with an internal combustion engine, that is to say by means of the internal combustion engine, the initially deactivated internal combustion engine is started, which can then initially be cold and/or is only operated with fuel for a short time. With such an operation, a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment can now be ensured in particular by using the first catalytic converter. The second catalytic converter can be used to ensure that when the internal combustion engine is operated at full load, the exhaust gas is also advantageously post-treated, in particular without damaging the first catalytic converter.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Umgehungsleitung in den zweiten Katalysator mündet, wodurch das, insbesondere gesamte, die Umgehungsleitung durchströmende und dadurch den ersten Katalysator umgehende Abgas in den zweiten Katalysator einleitbar ist, welcher somit von dem, insbesondere gesamten, die Umgehungsleitung durchströmenden Abgas durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Hierdurch kann insbesondere im Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine das Abgas mittels des zweiten Katalysators vorteilhaft nachbehandelt werden, und eine Beschädigung, wie beispielsweise ein Durchbrennen des ersten Katalysators, kann sicher vermieden werden.It has been shown to be particularly advantageous if the bypass line opens into the second catalytic converter, as a result of which the exhaust gas flowing through the bypass line, in particular all of it, and thereby bypassing the first catalytic converter, can be introduced into the second catalytic converter, which is thus fed by the, in particular entire, bypass line through-flowing exhaust gas can flow through or is flowed through. In this way, particularly when the internal combustion engine is operating under full load, the exhaust gas can advantageously be post-treated by means of the second catalytic converter, and damage, such as burning through of the first catalytic converter, can be reliably avoided.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass dann, wenn das Abgas durch den ersten Katalysator hindurchströmt, ein Strömen des Abgases durch die Umgehungsleitung unterbleibt. Ferner ist es denkbar, dass während eine gegenüber Null größere, erste Menge des Abgases durch den ersten Katalysator hindurchströmt, eine gegenüber Null größere, zweite Menge des Abgases durch die Umgehungsleitung hindurchströmt. Die Mengen können gleich oder voneinander unterschiedlich sein.Provision is preferably made for the exhaust gas not to flow through the bypass line when the exhaust gas flows through the first catalytic converter. It is also conceivable that while a first quantity of the exhaust gas that is greater than zero flows through the first catalytic converter, a second quantity of the exhaust gas that is greater than zero flows through the bypass line. The amounts can be the same or different from each other.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zweite Katalysator mit dem den ersten Katalysator durchströmenden Abgas versorgbar und dadurch von dem den ersten Katalysator durchströmenden Abgas durchströmbar ist. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das, insbesondere gesamte, den ersten Katalysator durchströmende Abgas auch den zweiten Katalysator durchströmt. Dies ist beispielsweise dadurch realisiert oder realisierbar, dass der erste Katalysator in einem von dem Abgas durchströmbaren Abgaszweig angeordnet ist, welcher beispielsweise durch eine erste Abgasleitung gebildet sein kann. Insbesondere ist der Abgaszweig strömungstechnisch parallel zu der Umgehungsleitung geschaltet beziehungsweise angeordnet. Das, insbesondere gesamte, den Abgaszweig durchströmende Abgas strömt somit durch den ersten Katalysator hindurch. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Abgaszweig in den zweiten Katalysator mündet, wodurch das den Abgaszweig und somit den ersten Katalysator durchströmende, insbesondere gesamte, Abgas, nachdem es den Abgaszweig und somit den ersten Katalysator durchströmt hat, auch durch den zweiten Katalysator hindurchströmt. Hierdurch kann der zweite Katalysator mittels des den ersten Katalysator durchströmenden und insbesondere mittels des ersten Katalysators nachbehandelten Abgases aufgewärmt werden, insbesondere in dem zuvor genannten Teillastbetrieb, wodurch eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung realisierbar ist. Wird dann, das heißt insbesondere nach dem Teillastbetrieb, die Verbrennungskraftmaschine in ihrem Volllastbetrieb betrieben, so kann das Abgas den ersten Katalysator zumindest teilweise umgehen und in der Folge über die Umgehungsleitung dem zweiten Katalysator zugeführt werden und somit den zweiten Katalysator durchströmen und schließlich mittels des bereits in dem Teillastbetrieb erwärmten und somit vorgewärmten zweiten Katalysators nachbehandelt werden, insbesondere ohne den ersten Katalysator zu durchströmen beziehungsweise ohne den ersten Katalysator zu beschädigen. Bei einem solchen Wechsel von dem Teillastbetrieb in den Volllastbetrieb kann somit das Abgas mittels des bereits mittels des den ersten Katalysator durchströmenden Abgases vorgewärmten, zweiten Katalysators vorteilhaft nachbehandelt werden, so dass eine besonders gute Abgasnachbehandlung gewährleistet werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the second catalytic converter can be supplied with the exhaust gas flowing through the first catalytic converter, and the exhaust gas flowing through the first catalytic converter can therefore flow through it. In other words, it is provided that all of the exhaust gas flowing through the first catalytic converter also flows through the second catalytic converter. This is realized or can be realized, for example, in that the first catalytic converter is arranged in an exhaust gas branch through which the exhaust gas can flow, which branch can be formed, for example, by a first exhaust gas line. In particular, the exhaust gas branch is connected or arranged in parallel to the bypass line in terms of flow. The exhaust gas flowing through the exhaust gas branch, in particular all of it, thus flows through the first catalytic converter. Provision is preferably made for the exhaust gas branch to open into the second catalytic converter, as a result of which the exhaust gas flowing through the exhaust gas branch and thus the first catalytic converter, in particular all of it, also flows through the second catalytic converter after it has flowed through the exhaust gas branch and thus the first catalytic converter. As a result, the second catalytic converter can be heated by means of the exhaust gas flowing through the first catalytic converter and in particular after-treated by means of the first catalytic converter, in particular in the aforementioned part-load operation, as a result of which a particularly advantageous exhaust gas after-treatment can be implemented. If the internal combustion engine is then operated in its full-load mode, i.e. in particular after partial-load operation, the exhaust gas can at least partially bypass the first catalytic converter and then be fed to the second catalytic converter via the bypass line and thus flow through the second catalytic converter and finally by means of the already in the part-load operation heated and thus preheated second catalyst be post-treated, in particular without flowing through the first catalyst or without damaging the first catalyst. With such a change from partial-load operation to full-load operation, the exhaust gas can thus advantageously be post-treated by means of the second catalyst already preheated by the exhaust gas flowing through the first catalyst, so that particularly good exhaust gas after-treatment can be ensured.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Katalysator ein geringeres katalytisch wirksames, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweist als der zweite Katalysator. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der erste Katalysator hinreichend schnell anspringt, wodurch eine vorteilhafte Abgasnachbehandlung sichergestellt werden kann.A further embodiment is characterized in that the first catalytic converter has a smaller catalytically active volume through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter. In this way it can be ensured that the first catalytic converter starts up sufficiently quickly, as a result of which an advantageous exhaust gas aftertreatment can be ensured.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Katalysator einen geringeren, von dem Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist als der zweite Katalysator. Hierdurch kann besonders gut sichergestellt werden, dass der erste Katalysator schneller anspringt als der zweite Katalysator, wodurch ein besonders emissionsarmer Betrieb gewährleistet werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first catalytic converter has a smaller flow cross section through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter. In this way it can be ensured particularly well that the first catalytic converter starts up more quickly than the second catalytic converter, as a result of which particularly low-emission operation can be ensured.

Vorzugsweise ist ein Ventilelement vorgesehen, mittels welchem eine Menge des die Umgehungsleitung durchströmenden Abgases und somit vorzugsweise auch eine Menge des den ersten Katalysator durchströmenden Abgases einstellbar sind. Insbesondere kann das Ventilelement die zuvor genannte, erste Menge und zweite Menge einstellen. Beispielsweise kann das Ventilelement gesteuert oder geregelt werden, so dass die jeweilige Menge gesteuert oder geregelt werden kann. Dadurch kann das Abgas besonders bedarfsgerecht mittels der Katalysatoren nachbehandelt werden, so dass ein besonders emissionsarmer Betrieb darstellbar ist.A valve element is preferably provided, by means of which a quantity of the exhaust gas flowing through the bypass line and thus preferably also a quantity of the exhaust gas flowing through the first catalytic converter can be adjusted. In particular, the valve element can set the aforementioned first quantity and second quantity. For example, the valve element can be controlled or regulated so that the respective quantity can be controlled or regulated. As a result, the exhaust gas can be after-treated by means of the catalytic converters as required, so that particularly low-emission operation can be achieved.

Um einen besonders emissionsarmen Betrieb realisieren zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Katalysator als ein Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist.In order to be able to implement particularly low-emission operation, provision is preferably made for the first catalytic converter to be in the form of a three-way catalytic converter.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zweite Katalysator als ein Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist, wodurch das Abgas besonders gut nachbehandelt werden kann.It has also been shown to be particularly advantageous if the second catalytic converter is designed as a three-way catalytic converter, as a result of which the exhaust gas can be post-treated particularly well.

In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Katalysator durch eine katalytisch wirksame Beschichtung eines Partikelfilters gebildet, mittels welchem im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Dem zweiten Katalysator kommt somit eine Doppelfunktion zu. Zum einen wird der zweite Katalysator genutzt, um das Abgas derart nachzubehandeln, dass die ersten Edukte in das Produkt umgewandelt werden. Zum anderen wird der zweite Katalysator genutzt, um die Partikel aus dem Abgas herauszufiltern, wodurch ein besonders emissionsarmer Betrieb gewährleistet werden kann.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the second catalytic converter is formed by a catalytically active coating of a particle filter, by means of which particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas. The second catalyst thus has a dual function. On the one hand, the second catalyst is used to after-treat the exhaust gas in such a way that the first starting materials are converted into the product. On the other hand, the second catalytic converter is used to filter out the particles from the exhaust gas, which means that particularly low-emission operation can be guaranteed.

Schließlich hat es sich zur Realisierung eines besonders emissionsarmen Betriebs als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn stromab des zweiten Katalysators ein von dem Abgas durchströmbarer Partikelfilter angeordnet ist, mittels welchem Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Alternativ oder zusätzlich ist stromab des zweiten Katalysators ein von dem Abgas weiterer Katalysator und/oder katalytisch beschichteter Partikelfilter angeordnet. Mit anderen Worten kann der Partikelfilter eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweisen, durch welche beispielsweise ein 3-Wege-Katalysator und/oder ein Oxidationskatalysator gebildet sein kann.Finally, in order to achieve particularly low-emission operation, it has been shown to be particularly advantageous if a particle filter through which the exhaust gas can flow is arranged downstream of the second catalytic converter, by means of which particles, in particular soot particles, can be filtered out of the exhaust gas. Alternatively or additionally, a catalytic converter and/or catalytically coated particle filter that is further from the exhaust gas is arranged downstream of the second catalytic converter. In other words, the particle filter can have a catalytically active coating, through which a 3-way catalytic converter and/or an oxidation catalytic converter can be formed, for example.

Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine ein Ottomotor, wodurch ein besonders emissionsarmer Betrieb gewährleistet werden kann. Somit ist beispielsweise der zuvor genannte Partikelfilter ein Ottopartikelfilter (OPF).The internal combustion engine is preferably an Otto engine, as a result of which particularly low-emission operation can be ensured. Thus, for example, the aforementioned particulate filter is a gasoline particulate filter (OPF).

Ganz vorzugsweise wird die vorzugsweise als Ottomotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in ihrem befeuerten Betrieb stöchiometrisch, das heißt mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben.The internal combustion engine, which is preferably designed as an Otto engine, is very preferably operated stoichiometrically, ie with a stoichiometric combustion air ratio, in particular when it is fired.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einer Abgasanlage gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Insbesondere ist die Verbrennungskraftmaschine ein Hubkolbenmotor.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle, having an exhaust system according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa. In particular, the internal combustion engine is a reciprocating piston engine.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung.Further details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment with the associated drawing.

Dabei zeigt 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einer vom Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgasanlage.while showing 1 a schematic representation of an internal combustion engine for a motor vehicle, with an exhaust gas system through which the exhaust gas of the internal combustion engine can flow.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 verbrennungsmotorisch antreibbar. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug ein Hybrid-Fahrzeug, welches mittels wenigstens einer elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist einen beispielsweise als Kurbelgehäuse, insbesondere Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildeten Motorblock 2 auf, welcher Zylinder 3 aufweist beziehungsweise bildet. Der jeweilige Zylinder 3 begrenzt teilweise einen jeweiligen Brennraum 4, in welchem in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 Verbrennungsvorgänge ablaufen. Aus dem Verbrennungsvorgang resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 1, dessen Abgas durch eine Abgasanlage 5 hindurchströmen kann. Wie durch einen Pfeil 6 veranschaulicht ist, kann das Abgas aus dem Brennraum 4 ausströmen, in die Abgasanlage 5 einströmen und in der Folge die Abgasanlage 5 durchströmen, die gegebenenfalls, das heißt optional eine hier als Kreis skizzierte Turbine 12 eines Abgasturboladers aufweist. Die Abgasanlage 5 weist einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 1 durchströmbaren, ersten Katalysator 7 zum Nachbehandeln des Abgases auf. Außerdem umfasst die Abgasanlage 5 einen von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 1 durchströmbaren, zweiten Katalysator 8 zum Nachbehandeln des Abgases. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 1 als ein Ottomotor ausgebildet. Es ist erkennbar, dass die Turbine 12 stromauf des Katalysators 7 und auch stromauf des Katalysators 8 angeordnet ist, sodass das den Katalysator 7 beziehungsweise 8 durchströmende Abgas auch durch die Turbine 12 hindurchströmt. Insbesondere ist die Turbine 12 seriell zu dem jeweiligen Katalysator 7 beziehungsweise 8 angeordnet. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 designed as a reciprocating piston engine for a motor vehicle, in particular special for a motor vehicle preferably designed as a passenger car. The motor vehicle can be driven by an internal combustion engine by means of the internal combustion engine 1 . For example, the motor vehicle is a hybrid vehicle which can be driven electrically, in particular purely electrically, by means of at least one electric machine. The internal combustion engine 1 has an engine block 2 embodied, for example, as a crankcase, in particular a cylinder crankcase, which has or forms cylinders 3 . The respective cylinder 3 partially delimits a respective combustion chamber 4 in which combustion processes take place in a fired operation of the internal combustion engine 1 . The combustion process results in exhaust gas from the internal combustion engine 1 , the exhaust gas from which can flow through an exhaust system 5 . As illustrated by an arrow 6, the exhaust gas can flow out of the combustion chamber 4, flow into the exhaust system 5 and then flow through the exhaust system 5, which optionally, i.e. optionally, has a turbine 12 of an exhaust gas turbocharger, sketched here as a circle. The exhaust system 5 has a first catalytic converter 7 through which the exhaust gas of the internal combustion engine 1 can flow, for after-treatment of the exhaust gas. In addition, the exhaust system 5 includes a second catalytic converter 8 through which the exhaust gas of the internal combustion engine 1 can flow, for after-treatment of the exhaust gas. The internal combustion engine 1 is preferably designed as an Otto engine. It can be seen that the turbine 12 is arranged upstream of the catalytic converter 7 and also upstream of the catalytic converter 8 , so that the exhaust gas flowing through the catalytic converter 7 or 8 also flows through the turbine 12 . In particular, the turbine 12 is arranged in series with the respective catalytic converter 7 or 8 .

Um nun eine besonders vorteilhafte Nachbehandlung des Abgases realisieren zu können, springt der erste Katalysator 7 bezogen auf gleiche Bedingungen schneller an als der zweite Katalysator 8. Außerdem ist dem Katalysator 7 eine Umgehungsleitung 9 zugeordnet, welche von dem Abgas durchströmbar ist. Das die Umgehungsleitung 9 durchströmende Abgas umgeht den Katalysator 7, mithin strömt es nicht durch den Katalysator 7 hindurch. Die Umgehungsleitung 9 mündet in den zweiten Katalysator 8, wodurch das die Umgehungsleitung 9 durchströmende und dadurch den ersten Katalysator 7 umgehende Abgas in den zweiten Katalysator 8 einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird und in der Folge durch den zweiten Katalysator 8 hindurchströmt und mittels des zweiten Katalysators 8 nachbehandelt wird. Des Weiteren ist der zweite Katalysator 8 mit dem den ersten Katalysator 7 durchströmenden Abgas versorgbar und dadurch von dem den ersten Katalysator 7 durchströmenden Abgas durchströmbar. Mit anderen Worten, das Abgas, welches den Katalysator 7 durchströmt, strömt aus dem Katalysator 7 aus und in den Katalysator 8 ein und daraufhin durch den Katalysator 8 hindurch, wodurch beispielsweise, insbesondere in einem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 1, der Katalysator 8 mittels des den Katalysator 7 durchströmenden und insbesondere mittels des Katalysators 7 nachbehandelten Abgases erwärmt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass die Katalysatoren 7 und 8 in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 5 durchströmenden Abgases voneinander beabstandet sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Katalysatoren 7 und 8 jeweils eine, beispielsweise die gleiche, katalytisch wirksame Beschichtung aufweisen, mittels welcher wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch unterstützt und/oder bewirkt werden kann, in deren Rahmen erste, im Abgas enthaltene Edukte in wenigstens ein Produkt umgewandelt werden. Dabei sind vorzugsweise die katalytisch wirksamen Beschichtungen in Strömungsrichtung des die Abgasanlage 5 durchströmenden Abgases voneinander beabstandet.In order to be able to implement a particularly advantageous aftertreatment of the exhaust gas, the first catalytic converter 7 starts up faster than the second catalytic converter 8 based on the same conditions. In addition, the catalytic converter 7 is assigned a bypass line 9 through which the exhaust gas can flow. The exhaust gas flowing through the bypass line 9 bypasses the catalytic converter 7 and therefore does not flow through the catalytic converter 7 . The bypass line 9 opens into the second catalytic converter 8, as a result of which the exhaust gas flowing through the bypass line 9 and thereby bypassing the first catalytic converter 7 can be introduced or is introduced into the second catalytic converter 8 and subsequently flows through the second catalytic converter 8 and by means of the second catalytic converter 8 is post-treated. Furthermore, the exhaust gas flowing through the first catalytic converter 7 can be supplied to the second catalytic converter 8 and the exhaust gas flowing through the first catalytic converter 7 can therefore flow through it. In other words, the exhaust gas that flows through the catalytic converter 7 flows out of the catalytic converter 7 and into the catalytic converter 8 and then through the catalytic converter 8, whereby, for example, particularly when the internal combustion engine 1 is operated under partial load, the catalytic converter 8 is Catalyst 7 flowing through and in particular by means of the catalyst 7 post-treated exhaust gas can be heated. In particular, it is conceivable that the catalytic converters 7 and 8 are spaced apart from one another in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust system 5 . This means in particular that the catalytic converters 7 and 8 each have one, for example the same, catalytically active coating, by means of which at least one chemical reaction can be catalytically supported and/or effected, in the context of which the first reactants contained in the exhaust gas are converted into at least be converted into a product. The catalytically active coatings are preferably spaced apart from one another in the direction of flow of the exhaust gas flowing through the exhaust system 5 .

In 1 ist durch einen Pfeil 10 veranschaulicht, dass das den Katalysator 8 durchströmende Abgas aus dem Katalysator 8 ausströmt oder ausströmen kann. Im folgenden Strömungspfad können auch noch weitere Elemente der Abgasreinigung folgen, z.B. ein zusätzlicher Unterbodenkatalysator. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der erste Katalysator 7 ein geringeres, katalytisch wirksames, von dem Abgas durchströmbares Volumen auf als der zweite Katalysator 8 und/oder der erste Katalysator 7 weist einen geringeren, von dem Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitt auf als der zweite Katalysator 8. Außerdem ist es bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Katalysatoren 7 und 8 als Drei-Wege-Katalysatoren ausgebildet sind.In 1 is illustrated by an arrow 10 that the exhaust gas flowing through the catalytic converter 8 flows out of the catalytic converter 8 or can flow out. In the following flow path, further elements of exhaust gas cleaning can also follow, eg an additional underfloor catalytic converter. At the in 1 shown embodiment, the first catalytic converter 7 has a smaller, catalytically active volume through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter 8 and/or the first catalytic converter 7 has a smaller flow cross section through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter 8. In addition, it is at the in 1 shown embodiment provided that the catalysts 7 and 8 are designed as three-way catalysts.

In der Umgehungsleitung 9 ist ein beispielsweise elektrisch betreibbares Ventilelement 11 angeordnet, mittels welchem eine Menge des die Umgehungsleitung 9 durchströmenden Abgases einstellbar ist. Hierdurch kann beispielsweise auch eine den Katalysator 7 durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden. Die Abgasanlage 5 weist eine von dem Abgas durchströmbaren Längenbereich L auf, welcher stromauf des Ventilelements 11 und stromauf des Katalysators 7 und auch stromauf des Katalysators 8 angeordnet ist. Ist beispielsweise das Ventilelement 11 geschlossen, wodurch die Umgehungsleitung 9, insbesondere vollständig, fluidisch versperrt ist, so strömt das, insbesondere gesamte, den Längenbereich L durchströmende Abgas durch den Katalysator 7 und daraufhin durch den Katalysator 8, so dass dann die Katalysatoren 7 und 8 strömungstechnisch seriell zueinander geschaltet oder angeordnet sind. Gibt beispielsweise das Ventilelement 11 die Umgehungsleitung 9, insbesondere vollständig, frei, so strömt beispielsweise das, insbesondere gesamte, den Längenbereich L durchströmende Abgas durch die Umgehungsleitung 9 und daraufhin durch den Katalysator 8, und beispielsweise strömt kein Abgas aus dem Längenbereich L durch den Katalysator 7. Ferner ist es denkbar, dass eine erste Menge des Abgases durch die Umgehungsleitung 9 und währenddessen eine zweite Menge des Abgases durch den Katalysator 7 hindurchströmt, wobei die erste Menge und die zweite Menge eine Gesamtmenge ergeben, die durch den Katalysator 8 und durch den Längenbereich L hindurchströmt. Die zweite Menge strömt durch die Katalysatoren 7 und 8, wobei die erste Menge bezogen auf die Katalysatoren 7 und 8 nur durch den Katalysator 8 hindurchströmt.A valve element 11 which can be operated electrically, for example, is arranged in the bypass line 9 and can be used to adjust the quantity of the exhaust gas flowing through the bypass line 9 . In this way, for example, a quantity of the exhaust gas flowing through the catalytic converter 7 can also be adjusted. The exhaust system 5 has a length region L through which the exhaust gas can flow, which is arranged upstream of the valve element 11 and upstream of the catalytic converter 7 and also upstream of the catalytic converter 8 . If, for example, the valve element 11 is closed, whereby the bypass line 9 is fluidically blocked, in particular completely, the exhaust gas flowing through the length region L, in particular all of it, flows through the catalytic converter 7 and then through the catalytic converter 8, so that the catalytic converters 7 and 8 fluidically in series with each other are switched or arranged. If, for example, the valve element 11 releases the bypass line 9, in particular completely, then the exhaust gas flowing through the length region L, in particular all of it, flows through the bypass line 9 and then through the catalytic converter 8, and for example no exhaust gas from the length region L flows through the catalytic converter 7. It is also conceivable that a first quantity of the exhaust gas flows through the bypass line 9 and, meanwhile, a second quantity of the exhaust gas flows through the catalytic converter 7, with the first quantity and the second quantity resulting in a total quantity that passes through the catalytic converter 8 and through the Length range L flows through. The second quantity flows through the catalysts 7 and 8, with the first quantity flowing only through the catalyst 8 in relation to the catalysts 7 and 8.

Beispielsweise in einem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 und/oder einer Zeitspanne nach dem Start, insbesondere Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine 1 ist die Umgehungsleitung 9, insbesondere mittels des Ventilelements 11, verschlossen. Das Abgas strömt somit durch den schneller als der Katalysator 8 anspringenden, das heißt ansprechenden Katalysator 7, mittels welchem eine vorteilhafte Nachbehandlung des Abgases gewährleistet werden kann. Somit wird der Katalysator 7 als sogenannter Vorkat oder Vorkatalysator genutzt. Da das den Katalysator 7 durchströmende Abgas den Katalysator 8 durchströmt, wird dabei der Katalysator 8 mittels des den Katalysator 7 durchströmenden Abgases erwärmt, das heißt beispielsweise vorgewärmt. In einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 1, in deren Volllastbetrieb beispielsweise von dem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine umgeschaltet wird, ist die Umgehungsleitung 9 freigegeben, so dass zumindest ein Teil des den Längenbereich L durchströmenden Abgases, insbesondere zumindest ein überwiegender Teil und somit mehr als die Hälfte des den Längenbereich L durchströmenden Abgases durch die Umgehungsleitung 9 hindurchströmt und somit den Katalysator 7 umgeht, dabei aber den Katalysator 8 durchströmt und somit mittels des Katalysators 8 nachbehandelt wird. Der Katalysator 8 wird somit beispielsweise als Volllastkatalysator verwendet. Da der Katalysator 7 über die Umgehungsleitung 9 von dem Abgas umgangen werden kann, kann beispielsweise in dem Volllastbetrieb vermieden werden, dass es zu Beschädigungen wie beispielsweise einem Durchbrennen des Katalysators 7 kommt. Da mittels des Ventilelements 11 die die Umgehungsleitung 9 durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden kann, ist die Umgehungsleitung 9 steuerbar oder regelbar, mithin ein steuerbarer oder regelbarer Bypass.For example, when the internal combustion engine 1 is operating under partial load and/or a period of time after the start, in particular a cold start, of the internal combustion engine 1 , the bypass line 9 is closed, in particular by means of the valve element 11 . The exhaust gas thus flows through the catalytic converter 7, which responds faster than the catalytic converter 8, and by means of which an advantageous after-treatment of the exhaust gas can be ensured. Thus, the catalyst 7 is used as a so-called pre-cat or pre-catalyst. Since the exhaust gas flowing through the catalytic converter 7 flows through the catalytic converter 8, the catalytic converter 8 is heated by means of the exhaust gas flowing through the catalytic converter 7, that is, for example, preheated. In full-load operation of internal combustion engine 1, in which full-load operation is switched from partial-load operation of the internal combustion engine, for example, bypass line 9 is released, so that at least part of the exhaust gas flowing through length region L, in particular at least a major part and thus more than half of the Exhaust gas flowing through the length range L flows through the bypass line 9 and thus bypasses the catalytic converter 7 , but flows through the catalytic converter 8 and is thus post-treated by means of the catalytic converter 8 . The catalytic converter 8 is thus used, for example, as a full-load catalytic converter. Since the catalytic converter 7 can be bypassed by the exhaust gas via the bypass line 9, it is possible to prevent damage such as burn-through of the catalytic converter 7 occurring, for example, in the full-load operation. Since the amount of exhaust gas flowing through the bypass line 9 can be adjusted by means of the valve element 11, the bypass line 9 can be controlled or regulated, and is therefore a controllable or regulatable bypass.

Der Katalysator 8 kann aus mehreren Elementen gebildet sein. Beispielsweise ist der Katalysator 8 durch eine insbesondere für die zuvor genannte, wenigstens eine chemische Reaktion katalytisch wirksame Beschichtung eines Partikelfilters gebildet, mittels welchem im Abgas enthaltene Partikel aus dem Abgas herausgefiltert werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Abgasanlage 5 einen stromab des Katalysators 8 angeordneten Partikelfilter aufweist.The catalytic converter 8 can be formed from several elements. For example, the catalytic converter 8 is formed by a coating of a particle filter that is particularly effective for the at least one chemical reaction mentioned above and by means of which particles contained in the exhaust gas can be filtered out of the exhaust gas. Alternatively or additionally, it is conceivable that the exhaust system 5 has a particle filter arranged downstream of the catalytic converter 8 .

Die Verbrennungskraftmaschine 1 kann als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein. Hierbei kann wenigstens oder genau ein Verdichter vorgesehen sein. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Die Verbrennungskraftmaschine 1 kann einen in 1 nicht gezeigten, von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt aufweisen, mittels welchem die den Ansaugtrakt durchströmende Luft zu und in die Verbrennungskraftmaschine 1, insbesondere zu und in die Zylinder 3, führbar ist. Die Luft wird genutzt, um zusammen mit einem Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, ein jeweiliges Gemisch zu bilden, welches bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang verbrannt wird. Der zuvor genannte Verdichter ist in dem Ansaugtrakt angeordnet und dazu ausgebildet, die den Ansaugtrakt durchströmende und auch als Verbrennungsluft bezeichnete Luft zu verdichten. Beispielsweise kann der Verdichter ein mechanischer Kompressor sein, welcher mechanisch von einer beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine 1 antreibbar ist, während durch deren Abtriebswelle das Kraftfahrzeug antreibbar ist.The internal combustion engine 1 can be designed as a supercharged internal combustion engine. At least one compressor or exactly one compressor can be provided here. This means in particular the following: The internal combustion engine 1 can have an in 1 not shown, through which air can flow in the intake tract, by means of which the air flowing through the intake tract can be guided to and into the internal combustion engine 1, in particular to and into the cylinder 3. The air is used to form a respective mixture together with a fuel, in particular liquid fuel, which is burned during the respective combustion process. The aforementioned compressor is arranged in the intake tract and is designed to compress the air flowing through the intake tract and also referred to as combustion air. For example, the compressor can be a mechanical compressor, which can be driven mechanically by an output shaft, for example a crankshaft, of the internal combustion engine 1, while the motor vehicle can be driven by its output shaft.

Ferner ist es denkbar, dass der Verdichter Bestandteil eines Abgasturboladers ist. Der Abgasturbolader kann eine von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 1 antreibbare Turbine aufweisen, mittels welcher der Verdichter angetrieben werden kann. Der Abgasturbolader beziehungsweise der Verdichter ist jedoch nicht notwendig und kann entfallen. Beispielsweise ist der Abgasturbolader als Mono-Scroll- oder Twin-Scroll-Turbolader ausgebildet. Der Abgasturbolader kann eine Umgehungseinrichtung, mithin einen Bypass und/oder eine variable Turbinengeometrie (VTG) aufweisen.It is also conceivable that the compressor is part of an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger can have a turbine which can be driven by the exhaust gas of the internal combustion engine 1 and by means of which the compressor can be driven. However, the exhaust gas turbocharger or the compressor is not necessary and can be omitted. For example, the exhaust gas turbocharger is designed as a mono-scroll or twin-scroll turbocharger. The exhaust gas turbocharger can have a bypass device and/or a variable turbine geometry (VTG).

Ein weiterer Vorteil ist, da der beispielsweise hinsichtlich seines Volumens und somit hinsichtlich seiner Außenabmessungen gegenüber dem Katalysator 8 kleinere Katalysator 7 besonders bauraumgünstig ist. Somit kann der Katalysator 7 besonders nahe an der Verbrennungskraftmaschine 1 beziehungsweise besonders nahe an der Turbine angeordnet werden. Mit anderen Worten kann der kleiner und kompakte Katalysator 7 besonders motornah angeordnet werden, so dass der Katalysator 7 besonders schnell auf seine Anspringtemperatur gebracht werden kann, insbesondere nach einem Start, insbesondere Kaltstart, der Verbrennungskraftmaschine 1. Insbesondere kann ein Durchmesser, insbesondere Außendurchmesser des Katalysators 7, besonders gering gehalten werden.A further advantage is that the catalytic converter 7, which is smaller than the catalytic converter 8, for example in terms of its volume and thus in terms of its external dimensions, is particularly economical in terms of installation space. Thus, the catalytic converter 7 can be arranged particularly close to the internal combustion engine 1 or particularly close to the turbine. In other words, the smaller and compact catalytic converter 7 can be arranged particularly close to the engine, so that the catalytic converter 7 reaches its light-off temperature particularly quickly can be brought, in particular after a start, in particular a cold start, of the internal combustion engine 1. In particular, a diameter, in particular the outer diameter of the catalytic converter 7, can be kept particularly small.

Bezugszeichenlistereference list

11: Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
22: Motorblockengine block
33: Zylindercylinder
44: Brennraumcombustion chamber
55: Abgasanlageexhaust system
66: PfeilArrow
77: erster Katalysatorfirst catalyst
88th: zweiter Katalysatorsecond catalyst
99: Umgehungsleitungbypass line
1010: PfeilArrow
1111: Ventilelementvalve element
1212: Turbineturbine
LL: Längenbereichlength range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102010014468 A1 [0002]DE 102010014468 A1 [0002]

Claims

Abgasanlage (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine (1) durchströmbaren, ersten Katalysator (7) zum Nachbehandeln des Abgases, und mit einem von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (1) durchströmbaren, zweiten Katalysator (8) zum Nachbehandeln des Abgases, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Katalysator (7), welcher bezogen auf gleiche Bedingungen schneller anspringt als der zweite Katalysator (8), eine von dem Abgas durchströmbare Umgehungsleitung (9) zugeordnet ist, über welche der erste Katalysator (7) von dem die Umgehungsleitung (9) durchströmendem Abgas umgehbar ist.Exhaust system (5) for an internal combustion engine (1) of a motor vehicle, with a first catalytic converter (7) through which exhaust gas from the internal combustion engine (1) can flow for after-treatment of the exhaust gas, and with a second catalytic converter (7) through which exhaust gas from the internal combustion engine (1) can flow. 8) for post-treatment of the exhaust gas, characterized in that the first catalytic converter (7), which starts faster than the second catalytic converter (8) under the same conditions, is assigned a bypass line (9) through which the exhaust gas can flow, via which the first catalytic converter (7) can be bypassed by the exhaust gas flowing through the bypass line (9).

Abgasanlage (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehungsleitung (9) in den zweiten Katalysator (8) mündet, wodurch das die Umgehungsleitung (9) durchströmende und dadurch den ersten Katalysator (7) umgehende Abgas in den zweiten Katalysator (8) einleitbar ist.Exhaust system (5) after claim 1 , characterized in that the bypass line (9) opens into the second catalytic converter (8), whereby the exhaust gas flowing through the bypass line (9) and thereby bypassing the first catalytic converter (7) can be introduced into the second catalytic converter (8).

Abgasanlage (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Katalysator (8) mit dem den ersten Katalysator (7) durchströmenden Abgas versorgbar und dadurch von dem den ersten Katalysator (7) durchströmenden Abgas durchströmbar ist.Exhaust system (5) after claim 1 or 2 , characterized in that the second catalytic converter (8) can be supplied with the exhaust gas flowing through the first catalytic converter (7) and thereby the exhaust gas flowing through the first catalytic converter (7) can flow through it.

Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (7) ein geringeres, katalytisch wirksames, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweist als der zweite Katalysator (8).Exhaust system (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the first catalytic converter (7) has a smaller catalytically active volume through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter (8).

Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (7) einen geringeren, von dem Abgas durchströmbaren Strömungsquerschnitt aufweist als der zweite Katalysator (8).Exhaust system (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the first catalytic converter (7) has a smaller flow cross-section through which the exhaust gas can flow than the second catalytic converter (8).

Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (7) als ein Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist.Exhaust system (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the first catalytic converter (7) is designed as a three-way catalytic converter.

Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Katalysator (8) als ein Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist.Exhaust system (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the second catalytic converter (8) is designed as a three-way catalytic converter.

Abgasanlage (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Katalysator (8) durch eine katalytisch wirksame Beschichtung eines Partikelfilters gebildet ist, mittels welchem im Abgas enthaltene Partikel aus dem Abgas herausfilterbar sind.Exhaust system (15) according to one of the preceding claims, characterized in that the second catalytic converter (8) is formed by a catalytically active coating of a particle filter, by means of which particles contained in the exhaust gas can be filtered out of the exhaust gas.

Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des zweiten Katalysators (8) ein von dem Abgas durchströmbarer Partikelfilter und/oder weiterer Katalysator und/oder katalytisch beschichteter Partikelfilter angeordnet ist.Exhaust system (5) according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the second catalytic converter (8) there is arranged a particle filter through which the exhaust gas can flow and/or a further catalytic converter and/or a catalytically coated particle filter.

Verbrennungskraftmaschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Abgasanlage (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Internal combustion engine (1) for a motor vehicle, with an exhaust system (5) according to one of the preceding claims.