DE10140502A1 - Exhaust system comprises exhaust gas purification device and temperature control device with heat exchanger formed as radiation cooler having external housing with feed and discharge hoppers - Google Patents
Exhaust system comprises exhaust gas purification device and temperature control device with heat exchanger formed as radiation cooler having external housing with feed and discharge hoppersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbeson dere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust system for internal combustion engines, in particular those in motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Abgasanlage zeigt beispielsweise die DE 197 42 762 C1. Die Temperatursteuereinrichtung für die Abgase besteht aus einem ersten Ab gasleitungsabschnitt, in dem eine steuerbare Klappe angeordnet ist, und ei nen um diesen Abgasleitungsabschnitt herum angeordneten Wärmetauscher mit einem Gehäuse mit außen liegenden Kühlrippen und innen liegenden Wärmeleitblechen vom Leitungsabschnitt zum Gehäuse. Zum schnellen Auf heizen eines stromab liegenden Katalysators ist die steuerbare Klappe ge öffnet und das Abgas strömt direkt durch den inneren Leitungsabschnitt. Hat der stromab liegende Katalysator eine definierte Temperatur erreicht, so wird die Klappe geschlossen und das Abgas nunmehr zur Kühlung durch den äu ßeren Wärmetauscher geleitet.Such an exhaust system is shown, for example, in DE 197 42 762 C1. The Temperature control device for the exhaust gases consists of a first Ab gas line section, in which a controllable flap is arranged, and ei NEN arranged around this exhaust pipe section heat exchanger with a housing with external cooling fins and internal Thermal baffles from the pipe section to the housing. For quick opening heating a downstream catalyst is the controllable flap ge opens and the exhaust gas flows directly through the inner line section. Has the downstream catalyst reaches a defined temperature, then the flap closed and the exhaust gas now for cooling by the outside outer heat exchanger directed.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Aufbau wesentliche einfachere Abgas anlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen.The object of the invention is a simpler exhaust gas in construction to create plant of the generic type.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildun gen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous and expedient training The invention can be found in the further claims.
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, dass der Wärmetauscher als Strahlungskühler mit einem äußeren Gehäuse mit Ein- und Auslauftrichter und mit innen liegenden, zum Gehäuse abstrahlenden Strahlungsblechen gebildet ist. Im Gegensatz zu dem vorbeschriebenen Wärmetauscher, der nach den Wärmeleitungsprinzip und dem Konvektionsprinzip konzipiert ist, wirkt der vorgeschlagene Wärmetauscher überwiegend nach dem Strah lungsprinzip.According to the invention it is thus proposed that the heat exchanger be used as Radiation cooler with an outer housing with inlet and outlet funnels and with internal radiation sheets radiating to the housing is formed. In contrast to the heat exchanger described above, the is designed according to the heat conduction principle and the convection principle, the proposed heat exchanger mainly acts after the jet development principle.
Der Vorteil einer solchen Konstruktion liegt darin, dass zunächst aufgrund der geringen Wärmekapazität des Wärmetauschers bevorzugt aus dünn wandigen Blechen der stromab liegende Katalysator oder Adsorber schnell auf seine light off-Temperatur von z. B. 250°C erhitzt wird, wobei der Wär metauscher eine relativ geringe Kühlwirkung ausübt. Mit zunehmender Tem peratur der Abgase und des Wärmetauschers werden die Strahlungsbleche stark erhitzt und geben in zunehmenden Maße Strahlungsenergie an das Gehäuse und von diesem zur Umgebung ab. Entsprechend der Formel zur Berechnung der abstrahlenden Wärmemenge geht die Temperatur dabei in der vierten Potenz in die Berechnung ein. Daraus resultiert ein bei hohen Temperaturen stark zunehmendes Kühleffekt, mit dem es gelingt, die stromab liegende Abgasreinigungsvorrichtung, z. B. einen DeNOX-Katalysa tor oder einen Dreiwege-Katalysator, schnell auf die licht off-Temperatur zu bringen und ggf. in einem gewünschten Temperaturbereich ohne Überhit zung zu halten.The advantage of such a construction is that initially, due to the low heat capacity of the heat exchanger, preferably from thin-walled sheets, the downstream catalyst or adsorber quickly reaches its light-off temperature of e.g. B. is heated to 250 ° C, the heat exchanger exerts a relatively low cooling effect. With increasing temperature of the exhaust gases and the heat exchanger, the radiation sheets are heated up and increasingly emit radiation energy to the housing and from it to the environment. According to the formula for calculating the amount of heat emitted, the fourth power is used in the calculation. This results in a rapidly increasing cooling effect at high temperatures, with which it is possible to clean the downstream exhaust gas cleaning device, e.g. B. a DeNO X catalyst or a three-way catalyst to quickly bring the light off temperature and possibly in a desired temperature range without overheating.
In fertigungstechnisch und baulich günstiger Weise kann das Gehäuse des Wärmetauschers aus zumindest zwei Blechformteilen bzw. Halbschalen her gestellt sein, z. B. durch Tiefziehen. Das zumindest eine Strahlungsblech kann fertigungstechnisch einfach zwischen Verbindungsflanschen gehalten sein, die an die Gehäuse-Halbschalen angeformt sind.In a technically and structurally advantageous manner, the housing of the Heat exchanger from at least two sheet metal parts or half shells be set, e.g. B. by deep drawing. At least one radiation sheet can be easily held between connecting flanges in terms of production technology be molded onto the housing half-shells.
Aus Festigkeitsgründen und zur Verminderung ggf. auftretender Geräusch abstrahlungen kann das Gehäuse in Form von nebeneinander angeordneten Rohren ausgebildet sein, die herstellungstechnisch günstig ebenfalls als Halbschalen gefertigt und miteinander verbunden werden können. Die Rohre können dabei entweder unmittelbar das äußere Gehäuse bilden, oder es kann zusätzlich noch ein glattflächiges, die Rohre umschließendes und im wesentlichen nicht in wärmeleitenden Kontakt mit den Rohren tretendes Ge häuse vorgesehen sein. Die letztere Ausführung hat bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen den Vorteil eines niedrigen Luftwiderstandes bei laminarer Umströmung.For reasons of strength and to reduce any noise that may occur The housing can emit radiation in the form of side by side Tubes are formed, which are also favorable as regards production technology Half shells can be made and connected. The pipes can either directly form the outer housing or it can also have a smooth surface, enclosing the pipes and in essential Ge does not come into heat-conducting contact with the pipes be provided. The latter version has when used in Motor vehicles have the advantage of low air resistance with laminar Flow around.
Bevorzugt kann die Temperatursteuereinrichtung für die Abgasbehandlungs vorrichtung bzw. den stromab liegenden Katalysator nur durch den Wärme tauscher bzw. dessen Selbstregelungseffekt gebildet sein. D. h., dass die vorbeschriebene steuerbare Klappe und eine entsprechende Bypassleitung entfallen können.Preferably, the temperature control device for the exhaust gas treatment device or the downstream catalyst only by the heat exchanger or its self-regulating effect. This means that the Controllable flap and a corresponding bypass line can be omitted.
Ggf. kann im Gehäuse des Abgaskühlers jedoch ein Strömungsleitelement angeordnet sein, mittels dem der Durchströmquerschnitt des Abgases ver ringerbar ist. Damit kann bei kalter Brennkraftmaschine bzw. kalter Abgas anlage ein Teil des Abgaskühlers kurzgeschlossen werden, um eine noch schnellere Aufheizung der stromab liegenden Abgasreinigungseinrichtung zu bewirken.Possibly. can, however, a flow control element in the housing of the exhaust gas cooler be arranged by means of which the flow cross-section of the exhaust gas ver is wrestable. This means that the cold internal combustion engine or cold exhaust gas part of the exhaust gas cooler can be shorted to one more faster heating of the downstream emission control device cause.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inSeveral embodiments of the invention are set forth below with others Details explained in more detail. The schematic drawing shows in
Fig. 1 teilweise eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeuge, mit einem Wärmetauscher als Tempe ratursteuereinrichtung und einer nachgeschalteten Abgasrei nigungsvorrichtung mit einem DeNOX-Katalysator; Fig. 1 partially an exhaust system for an internal combustion engine in a motor vehicle, with a heat exchanger as a temperature control device and a downstream exhaust gas cleaning device with a DeNO X catalyst;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Fig. 1; FIG. 2 shows a plan view of the heat exchanger according to FIG. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 durch den Wärmetauscher; FIG. 3 shows a cross section along the line III-III of FIG. 2 through the heat exchanger;
Fig. 4 eine Grafik des Wärmetauschers nach den Fig. 1 bis 3 mit Darstellung des Wärmeflusses über der Abgastemperatur; aufgeteilt in die konvektiven Anteile und die Strahlungsanteile; Fig. 4 is a graph of the heat exchanger of Figures 1 to 3 showing the heat flow across the exhaust gas temperature. divided into the convective components and the radiation components;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen modifizierten Wärmetauscher, des sen äußeres Gehäuse durch mehrere, aneinander gereihte Rohre gebildet ist; Figure 5 is a plan view of a modified heat exchanger, the sen outer housing is formed by a plurality of tubes lined up.
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5; Fig. 6 is a cross section along the line VI-VI of Fig. 5;
Fig. 7 bis 10 Ausführungen der Verbindungsbereiche zwischen den gehäu seseitigen Halbschalen und dem Strahlungsblech in jeweils vergrößertem Maßstab; Fig. 7 to 10 versions of the connection areas between the half-shells housed side and the radiant panel, each on an enlarged scale;
Fig. 11 ein an der Unterseite des Wärmetauschers zu befestigendes Abschirmblech; Figure 11 is a to the underside of the heat exchanger to be fixed shield.
Fig. 12 einen Schnitt XII-XII durch das Abschirmblech gemäß Fig. 11; und FIG. 12 shows a section XII-XII through the shielding plate according to FIG. 11; and
Fig. 13 einen Schnitt gemäß XIII-XIII der Fig. 5 durch das in das Ge häuse des Abgaskühlers integrierte Strömungsleitelement aus Bi-Metall. Fig. 13 is a section XIII-XIII of Fig. 5 by the in the Ge of the exhaust gas cooler housing integrated flow conducting bi-metal.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 10 für ein Kraftfahr zeug mit einer Abgasanlage mit einem Abgaskrümmer 12, einem Abgasvor rohr 14, mit einem dazwischen geschalteten Dreiwege-Vorkatalysator 18, ei nem Wärmetauscher 16 als Temperatursteuereinrichtung und eine über eine Leitung 17 nachgeschaltete Abgasreinigungsvorrichtung mit einem DeNOX- Adsorber 20. An den Adsorber 20 ist über eine Leitung 22 die weitere Ab gasanlage z. B. mit einem Hauptschalldämpfer und einem Abgasendrohr angeschlossen. Fig. 1 shows schematically an internal combustion engine 10 for a motor vehicle with an exhaust system with an exhaust manifold 12 , an exhaust pipe 14 , with an intervening three-way pre-catalyst 18 , egg nem heat exchanger 16 as a temperature control device and an exhaust gas cleaning device connected via a line 17 a DeNO X adsorber 20 . At the adsorber 20 , the further gas system from a line 22 . B. connected with a main silencer and an exhaust pipe.
Der Wärmetauscher 16 (vgl. Fig. 2 und 3) weist ein Gehäuse 24, 26 zur Ab gasführung auf, das sich aus zwei aus einem Stahlblech tiefgezogenen Halbschalen 24, 26 zusammensetzt. Die Halbschalen 24, 26 sind mit umlau fenden Verbindungsflanschen 24a, 26a versehen, zwischen denen ein das Gehäuse 24, 26 in Abgasströmungsrichtung unterteilendes Strahlungsblech 28 z. B. durch elektrisches Widerstandsschweißen (Rollnahtschweißen) gehalten ist.The heat exchanger 16 (cf. FIGS. 2 and 3) has a housing 24 , 26 for gas routing, which is composed of two half-shells 24 , 26 deep-drawn from a steel sheet. The half-shells 24 , 26 are provided with umlau fenden connecting flanges 24 a, 26 a, between which a housing 24 , 26 in the exhaust gas flow direction dividing radiation plate 28 z. B. is held by electrical resistance welding (roller seam welding).
An den Halbschalen 24, 26 sind jeweils hälftig Einlauf- bzw. Auslauftrichter 24b, 26b ausgebildet, über die der Wärmetauscher 16 an die anschließenden Abgasleitungen 14, 17 angeschlossen ist.Half of the half-shells 24 , 26 each have inlet and outlet funnels 24 b, 26 b, via which the heat exchanger 16 is connected to the adjoining exhaust pipes 14 , 17 .
Das Gehäuse 24, 26 des Wärmetauschers 16 ist im Querschnitt gesehen im wesentlichen rechteckförmig und glattflächig gestaltet (Fig. 3). Ferner ist das ebenfalls aus Stahlblech hergestellte Strahlungsblech 28 zur Vergrößerung dessen Strahlungsfläche quer zur Abgasströmungsrichtung zickzackförmig ausgebildet. Am Strahlungsblech 28 könnte ggf. etwa zentral gelegen ein Stützblech 30 zur Vermeidung von Schwingungen vorgesehen sein. Abge sehen von den Schweißverbindungen und ggf. dem Stützblech 30 ist das Strahlungsblech 28 gegenüber dem Gehäuse 24, 26 wie ohne weiteres er sichtlich luftspaltisoliert. The housing 24 , 26 of the heat exchanger 16 is essentially rectangular in shape and has a smooth surface ( FIG. 3). Furthermore, the radiation plate 28 , which is also made of steel sheet, is designed in a zigzag shape to enlarge its radiation area transversely to the exhaust gas flow direction. On the radiation plate 28 , a support plate 30 could possibly be provided approximately centrally to avoid vibrations. Abge see from the welded joints and possibly the support plate 30 , the radiation plate 28 relative to the housing 24 , 26 as easily as he visibly air gap insulated.
Der beschriebene Wärmetauscher 16 weist aufgrund der relativ dünnwandi gen Stahlbleche eine geringe Wärmekapazität auf; d. h., dass das heiße Ab gas zunächst wenig abgekühlt wird und somit eine schnelle Aufheizung der stromab liegenden Abgasreinigungsvorrichtung 20 ermöglicht.The heat exchanger 16 described has a low heat capacity due to the relatively thin-walled steel sheets; that is, the hot gas is initially cooled little and thus enables rapid heating of the downstream exhaust gas purification device 20 .
Dazu zeigt die Grafik in Fig. 4 den Wärmeabfluss Q des Wärmetauschers 16 über der Abgastemperatur T. Es ist ersichtlich, dass neben der etwa linear ansteigenden Konvektionskühlung (Linie 32) die Strahlungskühlung (Kurve 34) zunächst gering ist. Dies begünstigt die schnelle Aufheizung der Abgas reinigungsvorrichtung 20.By showing the graph in Fig. 4 the heat flow Q of the heat exchanger 16 via the exhaust gas temperature T. It is seen that in addition to the approximately linearly increasing convection cooling (line 32), the radiation cooling is initially low (curve 34). This favors the rapid heating of the exhaust gas purification device 20 .
Mit zunehmender Abgastemperatur T und Betriebsdauer der Brennkraftma
schine wird das Strahlungsblech 28 und das Gehäuse 24, 26 des Wärmetau
schers 16 weiter erhitzt, wobei die Strahlungskühlung überproportional an
steigt. Dies ergibt sich schon aus der gängigen Gleichung
Q = ε × σ × A × T4.With increasing exhaust gas temperature T and operating time of the internal combustion engine, the radiation plate 28 and the housing 24 , 26 of the heat exchanger 16 are further heated, the radiation cooling increasing disproportionately. This already follows from the common equation
Q = ε × σ × A × T 4 .
Ohne auf die Gleichung näher einzugehen ist daraus ableitbar, dass die Temperatur T in der vierten Potenz eingeht. Dabei wird das Strahlungsblech 28 mit zunehmendem Strahlungsanteil thermisch an die Halbschalen 24, 26 angekoppelt, wodurch insgesamt die für den konvektiven Wärmeabgang des Abgasstromes zur Verfügung stehende Fläche des Wärmetauschers 16 er höht wird.Without going into the equation, it can be deduced that the temperature T is in the fourth power. The radiation plate 28 is thermally coupled to the half-shells 24 , 26 with an increasing radiation component, as a result of which the surface area of the heat exchanger 16 available for the convective heat emission of the exhaust gas stream is increased.
Diese zunehmende Abgaskühlung bewirkt einen Selbstregeleffekt der Ab gastemperatur mit geringer Wärmeabgabe beim Kaltstart der Brennkraftma schine und einer hoher Kühlleistung bei hohen Abgastemperaturen, so dass ggf. eine Bypassleitung und eine diese steuernde Absperrklappe entfallen können und der Wärmetauscher 16 allein als Temperatursteuereinrichtung dient.This increasing exhaust gas cooling causes a self-regulating effect of the gas temperature with low heat emission when cold starting the internal combustion engine and a high cooling capacity at high exhaust gas temperatures, so that a bypass line and a shut-off valve controlling this can be omitted and the heat exchanger 16 serves solely as a temperature control device.
Der modifizierte Wärmetauscher 16' gemäß den Fig. 5 und 6 weist ein ebenfalls aus Stahlblech geformtes, mehrteiliges Gehäuse auf, dass sich aus dem Einlauftrichter 36', dem Auslauftrichter 38' und zwei dazwischen befind lichen Halbschalen 40, 42 zusammensetzt.The modified heat exchanger 16 'according to FIGS. 5 and 6 has a multi-part housing which is also formed from sheet steel and which is composed of the inlet funnel 36 ', the outlet funnel 38 'and two intermediate half-shells 40 , 42 .
Die Halbschalen 40, 42 sind durch mehrere halbkreisförmige Rohrabschnitte 40a bzw. 42a gebildet, die parallel nebeneinander angeordnet und durch Verbindungsflansche 40b bzw. 42b je Halbschale 40 bzw. 42 zu einer Bau einheit geformt sind.The half-shells 40 , 42 are formed by a plurality of semicircular pipe sections 40 a and 42 a, which are arranged parallel next to one another and are formed by connecting flanges 40 b and 42 b per half-shell 40 and 42 to form a construction unit.
Die Halbschalen 40, 42 bzw. deren außen liegende Verbindungsflansche 40b, 42b sind z. B. durch Rollnahtschweißen gasdicht miteinander verbun den; des gleichen sind der Einlauftrichter 36' und der Auslauftrichter 38' gas dicht mit den Stirnseiten der Halbschalen 40, 42 verschweißt, so dass ein gasdichtes Gehäuse mit im Ausführungsbeispiel 5 gasführenden Rohren 40a, 42a im Bereich zwischen dem Einlauftrichter 36' und dem Auslauftrichter 38' geschaffen ist.The half-shells 40 , 42 or their external connecting flanges 40 b, 42 b are, for. B. gas-tight with each other by roller seam welding; the inlet funnel 36 'and the outlet funnel 38 ' are welded in a gas-tight manner to the end faces of the half-shells 40 , 42 , so that a gas-tight housing with gas-carrying pipes 40 a, 42 a in the exemplary embodiment 5 in the region between the inlet funnel 36 'and the outlet funnel 38 'is created.
Zwischen den Halbschalen 40, 42 ist ein Strahlungsblech 28' angeordnet, das im Querschnitt gesehen (vgl. Fig. 6) jeweils im Bereich der Verbindungsflan sche 40b, 42b flach und im Bereich der Rohre 40a, 42a zickzackförmig ge formt ist, um eine wirkungsvolle Abstrahlung von Wärmeenergie an die Rohre 40a, 42a gegeben ist.Between the half-shells 40 , 42 a radiation plate 28 'is arranged, which is seen in cross section (see FIG. 6) in each case in the area of the connecting flanges 40 b, 42 b flat and in the area of the tubes 40 a, 42 a is formed in a zigzag shape to give an effective radiation of thermal energy to the pipes 40 a, 42 a.
Das Strahlungsblech 28' ist in den äußeren Verbindungsbereichen nur an örtlichen Verbindungsstellen 44 (vgl. Fig. 5 und Fig. 10) mit den Verbin dungsflanschen 40b, 42b über entsprechend angeformte Laschen 28a ver schweißt. In den übrigen Randbereichen ist es zur Bildung eines Luftspaltes s zurückgesetzt und mit einer Abkantung 28b versehen, die dessen Eigen steifigkeit in Gasströmungsrichtung erhöht.The radiation plate 28 'b in the outer connection regions only at local connection points 44 (see FIG. FIG. 5 and FIG. 10) with the dungsflanschen Verbin 40, 42 b via correspondingly molded tabs 28 a ver welded. In the remaining edge areas it is reset to form an air gap s and provided with a bevel 28 b, which increases its inherent rigidity in the gas flow direction.
Ferner ist das Strahlungsblech 28' an mehreren Verbindungsstellen 46 mit den innen liegenden Verbindungsflanschen 40b, 42b der Halbschalen 40, 42 wärmeisolierend verbunden.Further, the radiation plate 28 'b at a plurality of joints 46 with the internal connecting flanges 40, 42 b of the half shells 40, heat-insulating manner 42nd
Gemäß Fig. 7 sind die örtlichen Verbindungsstellen 46 dadurch gebildet, dass in die Verbindungsflansche 40b, 42b kreis- oder langlochförmige Vor sprünge 48, 50 eingeprägt sind, die entsprechende Ausnehmungen 52 im Strahlungsblech 28' durchgreifen und fest miteinander verbunden sind, z. B. durch Schweißen oder Löten. Dazu ist der eine Vorsprung 48 mit einer Boh rung 54 versehen, durch die hindurch die Verschweißung oder Lötung aus geführt werden kann. Die Ausnehmungen 52 im Strahlungsblech 28' sind so groß, dass zwischen den Ausnehmungen 52 und den Vorsprüngen 48, 50 Luftspalte s verbleiben. Gleiches gilt zwischen den Verbindungsflanschen 40b, 42b und dem Strahlungsblech 28'. Referring to FIG. 7, the local connecting points 46 are formed in that in the connecting flanges 40 b, 42 b circular or slot-like before cracks 48 are embossed 50, the respective recesses 52 pass through the radiation plate 28 'and are firmly connected, for. B. by welding or soldering. For this purpose, a projection 48 is provided with a drilling 54 through which the welding or soldering can be performed. The recesses 52 in the radiation plate 28 'are so large that air gaps s remain between the recesses 52 and the projections 48 , 50 . The same applies between the connecting flanges 40 b, 42 b and the radiation plate 28 '.
In der Fig. 8 sind die Verbindungsstellen 46 gestaltet, in dem in die Verbin dungsflansche 40b, 42b Vertiefungen 56, 58 einformt sind, in denen aus ei nem Drahtgeflecht oder einem Metallflies geformte, pilzförmige Puffer 62 geführt sind. Die Puffer 62 sind dabei in Ausnehmungen 60 des Strahlungs bleches 28' eingesetzt. In den übrigen Bereichen ist das Strahlungsblech 28' wiederum über Luftspalte s gegenüber den Verbindungsflanschen 40b, 42b luftspaltisoliert. Das Strahlungsblech 28' ist somit über die Verbindungsstel len 46 schwingungs- und wärmeisoliert gehalten.In Fig. 8 the connection points 46 are designed, in which in the connec tion flanges 40 b, 42 b recesses 56 , 58 are formed, in which mushroom-shaped buffers 62 are guided from egg nem wire mesh or a metal tile. The buffers 62 are inserted into recesses 60 of the radiation plate 28 '. In the remaining areas, the radiation plate 28 'is in turn air gap insulated from the connecting flanges 40 b, 42 b via air gaps s. The radiation plate 28 'is thus kept vibration and heat insulated via the connection points 46 .
In der Fig. 9 schließlich sind die Verbindungsstellen 46 mit Niete 64 gebildet, welche Niete entsprechende Bohrungen 66, 68 in den Verbindungsflanschen 40b, 42b durchgreifen. Zwischen den Verbindungsflanschen 40b und 42b sind ebenfalls aus einem Drahtgewirk bestehende Abstandshalter 70 einge spannt, die über eine ringförmige Nut 72 in korrespondierenden Ausneh mungen 74 des Strahlungsbleches 28' gehalten sind. Die Ausnehmungen 72 sind dabei so groß gewählt, dass eine Relativbewegung zwischen den Ab standshaltern 70 und dem Strahlungsblech 28' z. B. zum Ausgleich von Wärmespannungen gegeben ist. Zwischen den Verbindungsflanschen 40b und 42b und dem Strahlungsblech 28' sind wiederum Luftspalte s gebildet.Finally, in FIG. 9, the connection points 46 are formed with rivets 64 , which rivets pass through corresponding bores 66 , 68 in the connection flanges 40 b, 42 b. Between the connecting flanges 40 b and 42 b are also made of a wire mesh spacer 70 is clamped, which are held by an annular groove 72 in corresponding recesses 74 of the radiation plate 28 '. The recesses 72 are chosen so large that a relative movement between the spacers 70 and the radiation plate 28 'z. B. is given to compensate for thermal stresses. Air gaps s are again formed between the connecting flanges 40 b and 42 b and the radiation plate 28 '.
Die in den Fig. 7 bis 10 dargestellten und beschriebenen Verbindungsstellen 44, 46 können alternativ oder auch in Kombination angewendet sein. Ggf. kann der Wärmetauscher 16' gemäß den Fig. 5 und 6 auch noch im Bereich der Rohrführungen 42, 44 mit einem glattflächigen, äußeren Mantel als weite res Gehäuseteil ausgeführt sein.The connection points 44 , 46 shown and described in FIGS. 7 to 10 can be used alternatively or in combination. Possibly. The heat exchanger 16 'according to FIGS. 5 and 6 can also be designed in the region of the pipe guides 42 , 44 with a smooth, outer jacket as a wide res housing part.
Ferner kann an der Unterseite des Wärmetauschers 16 oder 16' (vgl. Fig. 11 und 12) ein Abschirmblech 80 gegen Wasserschlag angeordnet sein. Dieses besteht aus einer Grundplatte 82 mit Öffnungen 84, aus denen z. B. durch Stanzen Lamellen 86 herausgeformt sind. Die Lamellen 86 sind in Fahrt richtung des Kraftfahrzeuges gesehen schräg nach hinten verlaufend ausge richtet, so dass sie insbesondere Spritzwasser (vgl. Pfeile 88) abweisen, die Abstrahlung der Wärmeenergie des Wärmetauschers 16 aber nicht behin dern.Furthermore, a shielding plate 80 against water hammer can be arranged on the underside of the heat exchanger 16 or 16 '(see FIGS. 11 and 12). This consists of a base plate 82 with openings 84 , from which, for. B. are formed by punching lamellae 86 . The fins 86 are seen in the direction of travel of the motor vehicle directed obliquely to the rear, so that they in particular repel splashed water (see arrows 88 ), but do not hinder the radiation of the thermal energy of the heat exchanger 16 .
Das Abschirmblech 80 kann an seinen Randbereichen und/oder über die beschriebenen Verbindungsstellen 44, 46 mit dem Wärmetauscher verbun den sein. The shielding plate 80 can be connected to the heat exchanger at its edge regions and / or via the described connection points 44 , 46 .
Der beschriebene Wärmetauscher 16 ist zudem baulich und fertigungstech nisch einfach, robust im Betrieb und unempfindlich gegen Verschmutzungen im Abgassystem. Es versteht sich, dass insbesondere für das Strahlungs blech 28, aber auch für das umgebende Gehäuse Bleche zu verwenden sind, die gute Emissionswerte s ergeben.The heat exchanger 16 described is also structurally and manufacturing technically simple, robust in operation and insensitive to contamination in the exhaust system. It goes without saying that, particularly for the radiation sheet 28 , but also for the surrounding housing, sheets are to be used which give good emission values s.
Das Strahlungsblech 28 oder ggf. mehrere Strahlungsbleche können zudem wie ein Dreiwegekatalysator oder bevorzugt wie der DeNOX Adsorber 20 ka talytisch wirksam beschichtet sein. Dadurch kann die NOX Speicherwirkung des Adsorbers 20 zusätzlich erhöht werden; ferner kann beispielsweise die Entschwefelung des Adsorbers 20 bei relativ hohen Temperaturen (z. B. 700°C) verbessert werden, indem die chemische Exotherme bei den eingeleite ten Maßnahmen (Sekundärluftzuführung) zum Teil bereits im Wärmetau scher 16 umgesetzt wird (geringere Überhitzungsgefahr).The radiation plate 28 or possibly a plurality of radiation plates can additionally be catalytically effectively coated like a three-way catalytic converter or preferably like the DeNO X adsorber 20 . As a result, the NO x storage effect of the adsorber 20 can be additionally increased; Furthermore, for example, the desulfurization of the adsorber 20 can be improved at relatively high temperatures (z. B. 700 ° C) by the chemical exotherm in the measures initiated (secondary air supply) is already partially implemented in the heat exchanger 16 (lower risk of overheating).
In dem Gehäuse des Abgaskühlers 16' (vgl. Fig. 5 und Fig. 13) bzw. in dem Einlauftrichter 36' ist ein Strömungsleitelement 90 in Form eines länglichen Bi-Metallstreifens angeordnet bzw. am einen Randbereich 90a ange schweißt, dass sich über die gesamte Breite des Abgaskühlers 16' erstreckt.In the housing of the exhaust gas cooler 16 '(see. Fig. 5 and Fig. 13) or in the inlet funnel 36' a flow guide 90 in the form is an elongated bi-metal strip is arranged or on an edge portion 90 a welded that over extends the entire width of the exhaust gas cooler 16 '.
Das Strömungsleitelement 90 ist derart gestaltet, dass es bei relativ niedri gen Temperaturen von z. B. < 180°C die in durchgezogenen Linien ge zeichnete Form einnimmt und den Durchströmquerschnitt des Abgaskühlers 16' um etwa die halbe Höhe über die gesamte Breite verringert (Durchström querschnitt ca. 50%).The flow guide 90 is designed such that it is at relatively low conditions such. B. <180 ° C takes the ge drawn in solid lines and reduces the flow cross-section of the exhaust gas cooler 16 'by about half the height over the entire width (flow cross-section approx. 50%).
Bei weiter zunehmender Temperatur verformt sich das Strömungsleitelement 90 zunehmend in Richtung unterer Wand des Einlauftrichters 36' und gibt schließlich den vollen Durchströmquerschnitt frei (gestrichelt dargestellt).As the temperature continues to increase, the flow guide element 90 deforms increasingly in the direction of the lower wall of the inlet funnel 36 'and finally releases the full flow cross-section (shown in dashed lines).
Das Strömungsleitelement 90 kann in an sich bekannter Weise ein Bi-Metall element sein oder aus Memory-Material bestehen.The flow guide 90 can be a bimetal element in a manner known per se or consist of memory material.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10140502A DE10140502A1 (en) | 2000-09-15 | 2001-08-17 | Exhaust system comprises exhaust gas purification device and temperature control device with heat exchanger formed as radiation cooler having external housing with feed and discharge hoppers |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10045639 | 2000-09-15 | ||
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| DE10140502A1 true DE10140502A1 (en) | 2002-06-20 |
Family
ID=7656299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10140502A Withdrawn DE10140502A1 (en) | 2000-09-15 | 2001-08-17 | Exhaust system comprises exhaust gas purification device and temperature control device with heat exchanger formed as radiation cooler having external housing with feed and discharge hoppers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10140502A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10161398A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-18 | Volkswagen Ag | Cooling a catalyzer device, involves use of passive cooling device whose power is given by relationship containing cruising power on level road and engine's stroke volume |
| EP1430943A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-06-23 | Volkswagen AG | Apparatus for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine |
| EP1705446A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-27 | Behr GmbH & Co. KG | Tube for a heat exchanger |
-
2001
- 2001-08-17 DE DE10140502A patent/DE10140502A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1430943A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-06-23 | Volkswagen AG | Apparatus for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine |
| EP1705446A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-27 | Behr GmbH & Co. KG | Tube for a heat exchanger |
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