DE102008014435A1

DE102008014435A1 - Abgasstrang

Info

Publication number: DE102008014435A1
Application number: DE102008014435A
Authority: DE
Inventors: Antonio Dipl.-Ing. Pepe
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang (10) zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung (12), welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich (14) aufweist, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen einer äußeren Wand (16) in einer inneren Wand (18) des doppelwandigen Bereichs (14) von einem Medium durchströmbar ausgebildet ist, und wobei Mittel (22) zum zumindest vorübergehenden Durchleiten eines Teilstroms des Abgases der Verbrennungskraftmaschine durch wenigstens einen Teilbereich des Zwischenraums (20) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung, welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand des doppelwandigen Bereichs von einem Medium durchströmbar ausgebildet ist.
Die DE 101 33 422 A1 beschreibt einen Abgasstrang, welcher einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs nachgeschaltet ist. Hierbei ist ein stromaufwärts eines Denox-Katalysators zum Reduzieren von Stickoxiden in dem Abgas angeordneter Bereich des Abgasstrangs doppelwandig ausgebildet. In dem doppelwandigen Bereich weist der Abgasstrang zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand einen Zwischenraum auf, an welchem ein Lufteinlassstutzen angeordnet ist. Über den Lufteinlassstutzen kann der Zwischenraum mit kühlender Luft beaufschlagt werden. Damit ist einem Aufheizen des Denox-Katalysators über eine gewünschte Betriebstemperatur hinaus entgegenzuwirken. Der Zwischenraum kann mittels eines in dem Eintrittsstutzen angeordneten Lüfterrades aktiv belüftet werden.
Als nachteilig bei diesem Abgasstrang ist der Umstand anzusehen, dass zum aktiven Belüften des Zwischenraums ein vergleichsweise großer, mit aufwendigen Bauteilen bestückter Bauraum notwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Abgasstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem auf besonders einfache Weise ein Schützen der Abgasbehandlungseinrichtung vor einem Überhitzen ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasstrang mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem gattungsgemäßen Abgasstrang sind Mittel zum zumindest vorübergehenden Durchleiten eines Teilstroms des Abgases der Verbrennungskraftmaschine durch wenigstens einen Teilbereich des Zwischenraums vorgesehen. Bei dem Teilbereich kann es sich um eine Teillänge des doppelwandigen Bereichs handeln und/oder um einen umfangsseitig begrenzten Teilbereich.
Durch das Durchleiten des Teilstroms des Abgases durch den Zwischenraum wird eine thermische Isolationswirkung des Zwischenraums, in Form einer Luftspaltisolation verringert. Der in dem Zwischenraum strömende Teilstrom des Abgases ist zu einer Umgebung des Abgasstrangs hin nur mehr durch die äußere Wand des doppelwandigen Bereichs thermisch isoliert. Dadurch ist ein Abkühlen des Abgases ermöglicht und somit die Abgasbehandlungseinrichtung vor einem Überhitzen wirksam zu schützen.
Dies ist insbesondere beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine unter Hochlast von Vorteil. Beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine unter Hochlast ist erstens die Isolationswirkung des Zwischenraums in der Regel nicht mehr vonnöten, da das Abgas auch ohne die thermische Isolierung, welche durch den Zwischenraum bereitgestellt ist, die für ein effizientes Betreiben der Abgasbehandlungseinrichtung notwendigen Temperaturen erreicht. Zweitens ist es beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine unter Hochlast von Vorteil, wenn der Abgasstrang einen verringerten Gegendruck aufweist, wodurch eine Leistung der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen und ihr Verbrauch zu verringern ist.
Der Gegendruck des Abgasstrangs wird vorliegend dadurch reduziert, dass das infolge des Ausschaltens der Isolationswirkung des Zwischenraums abgekühlte Abgas ein geringeres spezifisches Volumen aufweist. Darüber hinaus ist der Gegendruck in dem doppelwandigen Bereich verringert, da durch ein Nutzen zumindest des Teilbereichs des Zwischenraums zum Durchleiten des Abgases ein durchströmbarer Querschnitt des Abgasstrangs vergrößert ist. Ein Ausschalten der Isolationswirkung des Zwischenraums wird also erreicht, indem der Zwischenraum als zusätzliches abgasführendes Element genutzt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist ein an die Abgasbehandlungseinrichtung angrenzender Endbereicht des doppelwandigen Bereichs eine, insbesondere mittels eines Verschlusselements zumindest teilweise verschließbare, Durchlassöffnung auf, mittels welcher der Teilstrom einer Innenseite der inneren Wand und/oder der Abgasnachbehandlungseinrichtung zuführbar ist. Dadurch ist es ermöglicht, einen Einlassquerschnitt der Abgasbehandlungseinrichtung zu vergrößern und somit zu einem besonders wirkungsvollen Absenken des Gegendrucks in dem Abgasstrang beizutragen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung:
Diese zeigt einen teilweise geschnittenen Ausschnitt eines Abgasstrangs zum Abführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Die Figur zeigt einen teilweise geschnittenen Abgasstrang 10, welcher einer vorliegend nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine eines ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeugs nachgeschaltet ist. In dem Abgasstrang 10 ist eine vorliegend als Katalysator ausgebildete Abgasbehandlungseinrichtung 12 angeordnet. Stromaufwärts der Abgasbehandlungseinrichtung 12 weist der Abgasstrang 10 einen doppelwandigen Bereich 14 auf, welcher eine äußere Wand 16, eine innere Wand 18 und einen zwischen der äußeren Wand 16 unter der inneren Wand 18 angeordneten Zwischenraum 20 umfasst.
In dem doppelwandigen Bereich 14 sind Mittel 22 zum zumindest vorübergehenden Durchleiten eines Teilstroms des Abgases der Verbrennungskraftmaschine durch den Zwischenraum 20 vorgesehen. Richtungen des durch den Abgasstrang 10 strömenden Abgases sind in der Figur mittels Strömungspfeilen 24 veranschaulicht, wobei die Mittel 22 ein Durchleiten des Teilstroms des Abgases durch den Zwischenraum 20 ermöglichen.
Die Mittel 22 können einen Schieber, eine Klappe oder dergleichen umfassen, durch deren Betätigen ein Einströmen des Abgases in den Zwischenraum 20 ermöglicht ist.
Durch das Durchleiten des Teilstroms des Abgases der Verbrennungskraftmaschine durch den Zwischenraum 20 wird die beim Belassen des Schiebers in einer Schließstellung gegebene Isolationswirkung des Zwischenraums 20 umgangen. Durch das Umgehen der Isolationswirkung des Zwischenraums 20 verringert sich die Temperatur des Abgases in dem doppelwandingen Bereich 14 des Abgasstrangs 10 und der Abgasbehandlungseinrichtung 12 wird kühleres Abgas zugeführt.
Dadurch kann insbesondere beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine unter Hochlast ein Überhitzen der Abgasbehandlungseinrichtung 12 vermieden werden.
Durch das Nutzen des Zwischenraums 20 zum Durchleiten des Teilstroms des Abgases ist in dem doppelwandigen Bereich 14 ein Gegendruck des Abgasstrangs 10 reduziert. In einem der Abgasbehandlungseinrichtung 12 nahen Endbereich des doppelwandigen Bereichs 14 ist gemäß der Figur in der inneren Wand 18 eine Durchlassöffnung 26 angeordnet, mittels welcher der Teilstrom aus dem Zwischenraum 20 wieder einer Innenseite der inneren Wand 18 zuführbar ist.
Es kann vorgesehen sein, die Durchlassöffnung 26 mittels eines vorliegend nicht gezeigten Verschlusselements verschließbar auszubilden. Das Verschlusselement kann als Schieber oder Klappe oder dergleichen ausgebildet sein.
Die Mittel 22 können ergänzend und alternativ ein Ventil umfassen. Hierbei kann vorgesehen sein, ein Durchleiten des Teilstroms durch den Zwischenraum 20 durch Ansteuern des Ventils dann zu ermöglichen, wenn eine gemessene und/oder mittels eines Kennfeldes oder einer Kennlinie bestimmte Temperatur des Abgases in dem Abgasstrang 10 ein Überhitzen der Abgasbehandlungseinrichtung 12 möglich erscheinen lässt.
Insbesondere kann das Ventil als Druckventil ausgebildet sein, wobei beim Überschreiten eines Schwellenwerts eines Drucks im Abgas der Teilstrom durch das Druckventil durchgeleitet wird. Dadurch ist eine abgasbetätigte, selbständige Freigabe des Zwischenraums 20 für das Durchleiten des Teilstroms des Abgases ermöglicht. Es kann vorgesehen sein, die Durchlassöffnung 26 so anzuordnen, dass der durch den Zwischenraum 20 durchgeleitete Teilstrom direkt der Abgasbehandlungseinrichtung 12 zugeführt wird. Dadurch ist ein Querschnitt des doppelwandigen Bereichs 14 auf seiner vollen Länge zwischen den Mitteln 22 und der Abgasbehandlungseinrichtung 12 vergrößert und somit der Gegendruck des Abgases in dem doppelwandigen Bereich 14 besonders wirksam erniedrigt.

10: Abgasstrang
12: Abgasbehandlungseinrichtung
14: doppelwandiger Bereich
16: äußere Wand
18: innere Wand
20: Zwischenraum
22: Wärmeabfluss
24: Strömungspfeil
26: Abzweigleitung
28: Drahtgestrickring
30: Kontrollelement
32: Auslassstelle
34: Überbrückungsleitung
36: Temperatursensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10133422 A1 [0002]

Claims

Abgasstrang zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung (12), welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich (14) aufweist, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen einer äußeren Wand (16) und einer inneren Wand (18) des doppelwandigen Bereichs (14) von einem Medium durchströmbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (22) zum zumindest vorübergehenden Durchleiten eines Teilstroms des Abgases der Verbrennungskraftmaschine durch wenigstens einen Teilbereich des Zwischenraums (20) vorgesehen sind.
Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Abgasbehandlungseinrichtung (12) angrenzender Endbereich des doppelwandigen Bereichs (14) eine, insbesondere mittels eines Verschlusselements zumindest teilweise verschließbare, Durchlassöffnung (26) aufweist, mittels welcher der Teilstrom einer Innenseite der inneren Wand (18) zuführbar ist.
Abgasstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Abgasbehandlungseinrichtung (12) angrenzender Endbereich des doppelwandigen Bereichs (14) eine, insbesondere mittels eines Verschlusselements zumindest teilweise verschließbare, Durchlassöffnung (26) aufweist, mittels welcher der Teilstrom der Abgasbehandlungseinrichtung (12) zuführbar ist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) zum Durchleiten des Teilstroms ein Kontrollelement zum Einstellen eines Durchflusses durch den Zwischenraum (20) aufweisen.
Abgasstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollelement ein Verschlusselement und/oder ein Ventil umfasst.
Abgasstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als Druckventil ausgebildet ist, wobei beim Überschreiten eines Schwellenwerts eines Drucks im Abgas der Teilstrom durch das Druckventil durchleitbar ist.