DE10311235A1

DE10311235A1 - Mehrsträngiges Abgassystem mit mindestens einem Messfühler, Wabenkörper mit einer Ausnehmung für mindestens einen Messfühler und Verfahren zum Betrieb eines mehrsträngigen Abgassystems

Info

Publication number: DE10311235A1
Application number: DE10311235A
Authority: DE
Inventors: Rolf BRÜCK; Carsten Kruse; Bernhard Pfalzgraf
Original assignee: Audi AG; Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Audi AG; Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-14
Also published as: WO2004081353A1; RU2341664C2; EP1604100B1; CN100404811C; JP4427029B2; EP1604100A1; US7721527B2; JP2006520438A; CN1788145A; ES2305747T3; RU2005131722A; DE502004007055D1; US20060039837A1

Abstract

Mehrsträngiges Abgassystem mit mindestens zwei im Wesentlichen voneinander getrennten Abgassträngen (10, 11) und mindestens einem Messfühler (15, 16) für mindestens eine Kenngröße des Abgases, wobei mindestens ein Messfühler (15) mit mindestens zwei Abgassträngen (10, 11) in Kontakt bringbar ist. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßes Abgassystem weist mindestens einen Messfühler (15, 16) zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße des Abgases in zwei oder mehr verschiedenen Abgassträngen (10, 11) auf, so dass der konstruktive Aufwand zur Überwachung der mindestens einen Kenngröße in mehreren Abgassträngen (10, 11) im Vergleich zur Ausbildung eines Messfühlers (15, 16) in jedem Abgasstrang (10, 11) deutlich verringert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mehrsträngiges Abgassystem mit mindestens einem Messfühler, einen Wabenkörper mit Ausnehmungen für mindestens einen Messfühler und ein Verfahren zum Betrieb eines mehrsträngigen Abgassystems.
In vielen Ländern stellen die Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen ein Problem für die Luftqualität vor allem in Ballungsgebieten dar. Dies führte in den vergangenen Jahren in vielen Ländern zur Festsetzung von Grenzwerten, die die Schadstoffanteile des Abgases von Kraftfahrzeugen nicht übersteigen dürfen. Dies wird unter anderem durch den Einsatz von Katalysatoren zur Umsetzung von Schadstoffen erreicht. Die Grenzwerte werden ständig verschärft, was zur Folge hat, dass ein vergrößerter Aufwand bei der Umsetzung des Abgases zur Erhöhung der Umsetzungsrate der Schadstoffe nötig ist. Um die Grenzwerte sicher einzuhalten, hat es sich durchgesetzt, Kenngrößen des Abgases mit Messfühlern zu bestimmen, wie beispielsweise mit Lambdasonden, Temperaturfühlern oder auch Stickoxid (NO_X)-Konzentrationssensoren.
Zur Umsetzung des Abgases werden überwiegend Wabenkörper als Katalysator-Trägerkörper eingesetzt, die zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbare Hohlräume aufweisen. Solche Wabenkörper werden überwiegend aus keramischen Materialen oder metallischen Folien hergestellt. Man unterscheidet vor allem zwei typische Bauformen für metallische Wabenkörper. Eine frühe Bauform, für die die DE 29 02 779 A1 typische Beispiele zeigt, ist die spiralige Bauform, bei der im wesentlichen eine glatte und eine gewellte Blechlage aufeinandergelegt und spiralförmig aufgewickelt werden. Bei einer anderen Bauform wird der Wabenkörper aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten glatten und gewellten oder unterschiedlich gewellten Blechlagen aufgebaut, wobei die Blechlagen zunächst einen oder mehrere Stapel bilden, die miteinander verschlungen werden. Dabei kommen die Enden aller Blechlagen außen zu liegen und können mit einem Gehäuse oder Mantelrohr verbunden werden, wodurch zahlreiche Verbindungen entstehen, die die Haltbarkeit des Wabenkörpers erhöhen. Typische Beispiele dieser Bauformen sind in der EP 0 245 737 B1 oder der WO 90/03220 beschrieben. Auch seit langem bekannt ist es, die Blechlagen mit zusätzlichen Strukturen auszustatten, um die Strömung zu beeinflussen und/oder eine Quervermischung zwischen den einzelnen Strömungskanälen zu erreichen. Typische Beispiele für solche Ausgestaltungen sind die WO 91/01178, die WO 91/01807 und die WO 90/08249. Schließlich gibt es auch Wabenkörper in konischer Bauform, gegebenenfalls auch mit weiteren zusätzlichen Strukturen zur Strömungsbeeinflussung. Ein solcher Wabenkörper ist beispielsweise in der WO 97/49905 beschrieben. Darüber hinaus ist es auch bekannt, in einem Wabenkörper eine Aussparung für einen Sensor freizulassen, insbesondere zur Unterbringung einer Lambdasonde. Ein Beispiel dafür ist in der DE 88 16 154 U1 beschrieben.
Bei mehrsträngigen Abgasanlagen, also Abgasanlagen, bei denen das Abgas zumindest in Teilbereichen der Abgasanlage in mindestens zwei getrennten Systemen geführt wird, muss entweder ein solcher Wabenkörper in jedem der Abgasstränge ausgebildet werden, oder ein Wabenkörper mit mehreren Strömungsbereichen wird so in das Abgassystem eingebracht, dass jeder einzelne Strömungsbereich mit einem Abgasstrang verbunden ist. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere aus der DE 197 55 126 A1 bekannt, einen Wabenkörper auszubilden, der zwei zueinander konzentrische Strömungsbereiche aufweist, die durch ein Innenrohr getrennt sind. Die EP 0 835 366 B1 schlägt vor, die Strömungsbereiche nicht durch zusätzliche bauliche Maßnahmen wie ein Innenrohr sie darstellt, zu trennen, sondern eine Trennung der Strömungsbereiche dadurch zu erreichen, dass eine Trennwand so mit einer Stirnseite des Wabenkörpers zusammenwirkt, das sie mit den Wänden der Hohlräume des Kanals eine Dichtung bildet.
Verschärfte Grenzwerte gerade auch im Zusammenhang mit dem OBD2-Konzept (On Board Diagnosis 2) können es insbesondere notwendig machen, Kenngrößen des Abgases vor und nach einer Abgasumsetzung, insbesondere vor und nach einem Wabenkörper, zu bestimmen. Gerade bei mehrsträngigen, beispielsweise zweisträngigen, Abgassystemen stellt dies einen erhöhten Aufwand dar, da hier nicht nur zwei, sondern eine Vielzahl von Messfühlern verwendet werden müssen, was neben einem hohen konstruktiven Aufwand insbesondere zu hohen Produktions- und Wartungskosten führt. Zudem steigt die Fehleranfälligkeit des Systems mit der Anzahl der Messfühler.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein mehrsträngiges Abgassystem vorzuschlagen, das die Überwachung mindestens einer Kenngröße des Abgases in mehreren Abgassträngen mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen entsprechenden Wabenkörper und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines mehrsträngigen Abgassystems vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Abgassystem mit den , Merkmalen des Anspruchs 1, einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße mehrsträngige Abgassystem weist mindestens zwei im wesentlichen voneinander getrennte Abgasstränge und mindestens einen Messfühler für mindestens eine Kenngröße des Abgases auf, wobei mindestens ein Messfühler mit mindestens zwei Abgassträngen in Kontakt bringbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Abgassystem gestattet es in vorteilhafter Weise, einen Messfühler zur Bestimmung einer Kenngröße in zwei oder mehreren Abgassträngen zu verwenden. Bei einem mehrsträngigen Abgassystem wird zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils ein Abgasstrang betrieben, also mit Abgas beschickt. Folglich gibt es im wesentlichen keinen Zeitpunkt, bei dem Abgas in mehr als einen Abgasstrang einströmt. Diese Tatsache gestattet aufgrund der zeitlichen Auflösung der Messwerte des mit mehreren Abgassträngen verbindbaren Messfühlers eine genaue Zuordnung der durch den Messfühler gelieferten Messdaten zu dem jeweiligen Abgasstrang. Dies ist auf einfache Art möglich, da einerseits bekannt ist, welcher Abgasstrang zu welchen Zeitpunkten mit Abgas beschickt wird und andererseits bestimmbar ist, welche Laufzeit das Abgas vom Verbrennungsmotor zum Messpunkt, an dem der Messfühler die Daten aufnimmt, benötigt. Bei genügend guter zeitlicher Auflösung des Sensors ist es somit möglich, die Messdaten des Messfühlers einem Abgasstrang zuzuordnen. So kann mit nur einem Messfühler an einem Messpunkt eine Kenngröße wie zum Beispiel der relative Sauerstoffgehalt, ein NO_X-Gehalt, ein Kohlenwasserstoff (HC)-Gehalt oder auch die Temperatur des Abgases in mehreren Abgassträngen bestimmt werden, so dass keine Kosten für die Ausbildung weiterer Messfühler aufgewendet werden müssen. Zudem wird die Herstellung des Abgassystems einfacher, da weniger Aufnahmen für Messfühler, die außerdem potentielle Fehlerquellen beispielsweise im Hinblick auf die Dichtigkeit des Systems darstellen, ausgebildet werden müssen. Ferner wird die Zuverlässigkeit nicht nur im Hinblick auf die Dichtigkeit des Systems, sondern auch dadurch erhöht, dass weniger Messfühler ausgebildet werden müssen und so das Risiko des Ausfalls eines Messfühlers in der Summe bei gleicher durch die Messfühler aufgenommenen Datenmenge reduziert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist mindestens ein Wabenkörper mit einer ersten Stirnfläche, einer zweiten Stirnfläche und mit sich zwischen diesen erstreckenden zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Hohlräumen in den mindestens zwei Abgassträngen ausgebildet. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass ein Wabenkörper mit mindestens zwei annähernd gasdicht gegeneinander abgeschlossenen Strömungsbereichen ausgebildet ist, wobei mindestens ein erster Strömungsbereich mit einem ersten Abgasstrang und ein zweiter Strömungsbereich mit einem zweiten Abgasstrang verbunden ist und die Abgasstränge durch erste Trennmittel und die Strömungsbereiche durch zweite Trennmittel voneinander getrennt sind.
Dies gestattet in vorteilhafter Weise die katalytische Umsetzung von Schadstoffen im Abgas in mehrsträngigen Abgassystemen in einem einzigen Wabenkörper, der verschiedene Strömungsbereiche aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass zweite Trennmittel als zusätzliche Bauteile ausgebildet werden, die den Wabenkörper als ganzes in axialer Richtung durchziehen und somit die Trennung der Strömungsbereiche gewährleisten. So können beispielsweise konzentrische Strömungsbereiche ausgebildet werden, bei denen die zweiten Trennmittel ein zylindrisches Zwischenrohr darstellen. Ein weiteres Beispiel ist der Aufbau eines Wabenkörpers aus zwei halbzylindrischen Halbschalen, deren Flanke durch eine Wand begrenzt ist. Auch eine Trennung der Strömungsbereiche ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen ist möglich, beispielsweise durch Zusammenwirken geeigneter Anschlussmittel mit dem Wabenkörper in Form einer Labyrinth-Dichtung.
Weiterhin können die zweiten Trennmittel auch aus den Wänden der Hohlräume selbst bestehen, wenn durch entsprechende Anschlussmittel gewährleistet ist, dass eine Art Labyrinth-Dichtung ausgebildet wird. Dies kann beispielsweise durch die Ausbildung eines Schlitzes in der Stirnfläche des Wabenkörpers in Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Anschlussmittel gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Abgassystems ist mindestens ein Messfühler in den ersten Trennmitteln, bevorzugt nahe einer Stirnfläche des mindestens einen Wabenkörpers ausgebildet.
Die ersten Trennmittel können beispielsweise in einer gemeinsamen Wand bestehen, in der ein Messfühler eingebracht ist und die zwei oder mehrere Abgasstränge trennt. Wenn nur ein Wabenkörper für mehrere Abgasstränge ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, den mindestens einen Messfühler in der Nähe einer Stirnfläche des Wabenkörpers auszubilden, da hier ohne größeren konstruktiven Aufwand gewährleistet werden kann, dass das Abgas aus mehreren Abgassträngen mit dem Messfühler in Kontakt bringbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist mindestens ein Messfühler in den zweiten Trennmitteln, bevorzugt nahe einer Stirnfläche des mindestens einen Wabenkörpers ausgebildet.
Eine Ausbildung mindestens eines Messfühlers in den zweiten Trennmitteln ist vorteilhaft, da so in einfacher Weise der Messfühler mit dem Abgas in mehreren Abgassträngen in Kontakt bringbar ist. Die Ausbildung in der Nähe einer Stirnfläche des Wabenkörpers kann vorteilhaft genutzt werden, um eine Kenngröße des Abgases im wesentlichen vor und/oder nach der katalytischen Umsetzung zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Abgassystems ist der mindestens eine Messfühler in einem vorgebbaren Mindestabstand von einer Stirnfläche des Wabenkörpers ausgebildet.
Speziell dann, wenn die zu bestimmende Kenngröße die Konzentration einer im Wabenkörper zu speichernden Komponente des Abgases wie zum Beispiel Stickoxid (NO_X) darstellt, ist es vorteilhaft, einen vorgebbaren Mindestabstand zwischen dem mindestens einen Messfühler und einer Stirnfläche, speziell der gasaustrittsseitigen Stirnfläche, des Wabenkörpers vorzusehen. Bei entsprechender Wahl des Mindestabstands kann so gewährleistet werden, dass selbst dann, wenn der Messfühler eine vorgebbare Mindestkonzentration der Abgaskomponente detektiert, es nicht zu einem Durchbruch dieser Komponente durch den als Speicher dienenden Wabenkörper kommt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist mindestens ein Messfühler eine Lambda-Sonde.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist mindestens ein Messfühler ein Stickoxid-(NO_X)-Konzentrationssensor.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist mindestens ein Messfühler ein Temperatursensor.
Es ist auch möglich, die oben erwähnten Arten von Messfühlern zu kombinieren, so dass beispielsweise ein erster Messfühler als Lambda-Sonde und ein zweiter Messfühler als Temperatursensor ausgebildet ist. Auch die Ausbildung von kombinierten Messfühlern, die beispielsweise als Lambda-Sonde arbeiten und gleichzeitig die NO_X-Konzentration und/oder die Temperatur bestimmen ist möglich und erfindungsgemäß. Auch die Ausbildung jeglicher anderer Messfühler, die eine Kenngröße des Abgases bestimmen, ist möglich und erfindungsgemäß.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist ein erster Messfühler in Strömungsrichtung vor dem mindestens einen Wabenkörper in den ersten Trennmitteln oder in einem ersten Abstand von der ersten Stirnfläche in den zweiten Trennmitteln und ein zweiter Messfühler in Strömungsrichtung nach dem mindestens einen Wabenkörper in den ersten Trennmitteln oder in einem zweiten Abstand von der zweiten Stirnfläche in den zweiten Trennmitteln ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Wabenkörper mit einer ersten Stirnfläche, einer zweiten Stirnfläche und sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche erstreckenden, zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Hohlräumen, insbesondere zum Einsatz als Katalysator-Trägerkörper in einem mehrsträngigen Abgassystem eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, wobei zweite Trennmittel einen ersten Strömungsbereich von einem zweiten Strömungsbereich des Wabenkörpers trennen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung für einen Messfühler im Bereich der zweiten Trennmittel ausgebildet sind, so dass sowohl ein im ersten Strömungsbereich, als auch ein im zweiten Strömungsbereich strömendes Abgas mit einem in die Ausnehmung einbringbaren Messfühler in Kontakt kommt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist mindestens ein Messfühler in die mindestens eine Ausnehmung eingebracht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist der mindestens eine Messfühler eine Lambda(λ)-Sonde, ein Stickoxid(NO_X)-Konzentrationssensor und/oder ein Temperatursensor.
Insbesondere ist es vorteilhaft einen oder mehrere Messfühler auszubilden, die kombinierte λ-Sonden, NO_X-Konzentrations- und/oder Temperatursensoren sind. Bevorzugt werden Messfühler nahe der Gaseintritts- und nahe der Gasaustrittsseite in entsprechenden Ausnehmungen ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Verfahren zum Betrieb eines mehrsträngigen Abgassystems eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei Messfühlern für mindestens eine Kenngröße des Abgases an je einem Messpunkt vorgeschlagen, bei dem mit mindestens einem Messfühler eine Kenngröße des Abgases in mindestens zwei Abgassträngen gemessen wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Sauerstoff/Kraftstoffverhältnis, der Stickoxidgehalt und/oder die Temperatur des Abgases bestimmt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden aus den Betriebsdaten des Verbrennungsmotors und den Zustandsdaten des Abgassystems die Messdaten der Messfühler einem Abgasstrang zugeordnet.
Aus den Betriebsdaten des Verbrennungsmotors lassen sich in einfacher Weise die Zündzeitpunkte derjenigen Zylinder bestimmen, deren Abgas in einen bestimmten Abgasstrang geleitet wird, so dass bekannt ist, zu welchen Zeiten welcher Abgasstrang von Abgas durchströmt wird. Aus den Zustandsdaten des Abgassystems, zum Beispiel Länge und Form der Abgasstränge und den entsprechenden Betriebsdaten des Verbrennungsmotors lässt sich die Laufzeit des Abgas bis zum Messfühler und damit auch der Zeitpunkt bestimmen, an dem des Abgas eines bestimmten Abgasstrangs mit dem Messfühler in Kontakt ist, so dass die vom Messfühler erfassten Daten diesem Abgasstrang zugeordnet werden können. Hierbei kann die Bestimmung der Laufzeit sowohl empirisch, als auch analytisch vorgenommen werden. So kann in einfacher Weise ein Messfühler zur Bestimmung einer Kenngröße des Abgases in zwei und mehr Abgassträngen eingesetzt werden.
Alle für das erfindungsgemäße Abgassystem beschriebenen Vorteile sind gleichfalls auf den erfindungsgemäßen Wabenkörper und das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar und umgekehrt.
Weitere Vorteile und besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist. Es zeigen:
1 eine stirnseitige Ansicht eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers;
2 einen Ausschnitt aus einem Wabenkörper; und
3 schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Abgassystem.
1 zeigt eine stirnseitige Ansicht eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 1. Der Wabenkörper 1 besteht aus einer Wabenstruktur 2, die in einem Mantelrohr 3 befestigt ist. Die Wabenstruktur 2 ist aus im wesentlichen glatten Blechlagen 4 und strukturierten Blechlagen 5 aufgebaut, die für ein Abgas durchströmbare Kanäle 6 bilden, wie 2 im Detail zeigt. In 1 sind die strukturierten Blechlagen 5 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
Die Wabenstruktur 2 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch abwechselndes Stapeln von glatten Blechlagen 4 und strukturierten Blechlagen 5 und anschließendes gleichsinniges Verwinden zweier Stapel gebildet. Jedoch ist auch jede andere Bauform eines metallischen oder auch keramischen Wabenkörpers 1 möglich und erfindungsgemäß.
An einer ersten Stirnfläche 7 des Wabenkörpers 1 ist ein erstes Teil 8 eines ersten Trennmittels 9 angesetzt, das zwei Abgasstränge 10, 11 voneinander trennt. In jedem der Abgasstränge 10, 11 wird das Abgas von bestimmten Zylindern eines Verbrennungsmotors geführt. Das erste Teil 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Blech ausgeführt, das an der Stirnfläche 7 anliegt. Der Wabenkörper 1 ist in einen ersten Strömungsbereich 12 und einen zweiten Strömungsbereich 13 geteilt, die Teil verschiedener Abgasstränge 10, 11 eines Abgassystems sind. Die beiden Strömungsbereiche 12, 13 sind durch zweite Trennmittel 14 getrennt, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel durch die Wände der durch die glatten Blechlagen 4 und der strukturierten Blechlagen 5 geformten Kanäle 6 gebildet werden, die hinter dem ersten Teil 8 der ersten Trennmittel 9 liegen. Da das erste Teil 8 nicht durchgängig deckungsgleich mit den Wänden der entsprechenden Kanäle 6 ist, kann es zu kleineren Undichtigkeiten zwischen dem ersten Strömungsbereich 12 und dem zweiten Strömungsbereich 13 kommen, die jedoch unerheblich sind, da in beiden Strömungsbereichen 12, 13 eine Umsetzung des Abgases erfolgt und es somit nicht zu Verlusten von nicht umgesetztem Abgas, also unerwünschten Schadstoffemissionen, kommt. Zur Erhöhung der Dichtigkeit kann die erste Stirnfläche 7 so geschlitzt werden, dass im Zusammenwirken mit dem in diesen eingreifenden ersten Teil 8 der ersten Trennmittel 9 eine Art Labyrinth-Dichtung entsteht.
Innerhalb des ersten Teils 8 der ersten Trennmittel 9 ist ein erster Messfühler 15 ausgebildet, der in axialer Richtung vor der ersten Stirnfläche 7 des Wabenkörpers 1 liegt, wie 3 zu entnehmen ist und somit stromaufwärts des Wabenkörpers 1. Der erste Messfühler 15 ist somit sowohl mit Abgas, das im ersten Abgasstrang 10 strömt, als auch mit Abgas, das im zweiten Abgasstrang 11 strömt, in Kontakt, so dass eine Kenngröße des Abgases mit nur einem Messfühler 15 in mehreren Abgassträngen 10, 11 vor einer katalytischen Umstezung im Wabenkörper 1 bestimmt werden kann.
Die Zuordnung der durch den Messfühler 15 gelieferten Messdaten zu den Abgassträngen 10, 11 erfolgt beispielsweise dadurch, dass bekannt ist, welcher Abgasstrang 10, 11 zu welchem Zeitpunkt mit Abgas beschickt wird. Aus den Betriebsdaten des Verbrennungsmotors ist weiterhin bestimmbar, mit welcher mittleren Strömungsgeschwindigkeit das Abgas durch den jeweiligen Abgasstrang 10, 11 strömt. Da die Länge und die Geometrie der Abgasstränge 10, 11 bekannt sind, ist so jedoch auf einfache Art und Weise der Zeitpunkt, an dem der erste Messfühler 15 Daten aufnimmt mit der Laufzeit des Abgases bis zu dem Messpunkt, an dem der erste Messfühler 15 die Daten aufnimmt, korrelierbar, so dass auf diese Art und Weise auch bekannt ist, welchem der Abgasstränge 10, 11 die Daten des ersten Messfühlers 15 zu einem bestimmten Zeitpunkt zugeordnet werden können.
Weiterhin ist nach 3 mindestens ein zweiter Messfühler 16 ausgebildet, der im vorliegenden Beispiel innerhalb der zweiten Trennmittel 14 ausgebildet ist. Die zweiten Trennmittel 14 sind nur als gestrichelte Linie eingezeichnet, um anzudeuten, dass die zweiten Trennmittel im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht aus einem besonderen zusätzlichen Bauteil bestehen, sondern vielmehr aus den hinter bzw. zwischen den ersten Teilen 8 der ersten Trennmittel 9 liegenden Wänden der Kanäle 6. Jedoch ist die Ausbildung von zweiten Trennmitteln 14 als zusätzliches Bauteil, beispielsweise als Trennwand oder trennendes Rohr bei konzentrischer Anordnung der Strömungsbereich 12, 13, gleichfalls möglich und erfindungsgemäß. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass im Falle von konzentrischen zweiten Trennmitteln auch der mindestens eine Messfühler 15, 16 einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen.
Auch der zweite Messfühler 16 kann Daten sowohl aus dem ersten Strömungsbereich 12, der Teil des ersten Abgasstrangs 10 ist, als auch aus dem zweiten Strömungsbereich 13, der Teil des zweiten Abgasstrangs 11 ist, aufnehmen. Die Zuordnung der Daten des zweiten Messfühlers 16 zum Abgasstrang 10, 11 kann analog zu der oben für den ersten Messfühler 15 geschilderten erfolgen, jedoch kann bei der Zuordnung der Daten beider Messfühler 15, 16 zu den Abgassträngen 10, 11 auch auf weitere Bauteile wie beispielsweise Strömungssensoren oder ähnliches zurückgegriffen werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Messfühler 15 in den ersten Trennmittel 9 und der zweite Messfühler 16 in den zweiten Trennmitteln 14 ausgebildet. Es ist ebenso möglich und erfindungsgemäß, beide Messfühler 15, 16 in den ersten Trennmitteln 9 oder den zweiten Trennmitteln 14, oder auch den ersten Messfühler 15 in den zweiten Trennmitteln 14 und den zweiten Messfühler 16 in den ersten Trennmitteln 9 auszubilden. Bei der Ausbildung der bzw. des Messfühler(s) 15, 16 in den ersten Trennmitteln 9 ist es unerheblich, ob dieser/diese in dem ersten Teil 8 oder in der Trennwand 17 zwischen den Abgassträngen 10, 11 ausgebildet ist.
Bei den Messfühlern 15, 16 kann es sich beispielsweise um Lambda(λ)-Sonden, Temperatursensoren und/oder Stickoxid(NO_X)-Konzentrationssensoren handeln. Jeder der Messfühler 15, 16 kann auch eine Kombination dieser und/oder anderer Sensoren darstellen.
Je nach Anwendungsfall kann es erforderlich sein, den Wabenkörper 1 als Speicher für eine oder mehrere Komponenten des Abgases auszubilden, beispielsweise als regenerierbaren NO_X-Speicher. Gerade in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, den zweiten Messfühler 16 in einem vorgebbaren Mindestabstand 18 von der zweiten, gasaustrittsseitigen, Stirnfläche 19 auszubilden. In diesem Fall kann bei Überschreiten einer Mindestkonzentration am zweiten Messfühler 16 ein Regenerationsschritt des NOx-Speichers eingeleitet werden, ohne dass bereits NO_X durch die zweite Stirnfläche 19 des Wabenkörpers 1 ausgetreten ist.
Ein erfindungsgemäßes Abgassystem weist mindestens einen Messfühler 15, 16 zur Bestimmung mindestens einer Kenngröße des Abgases in zwei oder mehr verschiedenen Abgassträngen 10, 11 auf, so dass der konstruktive Aufwand zur Überwachung der mindestens einen Kenngröße in mehreren Abgassträngen 10, 11 im Vergleich zur Ausbildung eines Messfühlers 15, 16 in jedem Abgasstrang 10, 11 deutlich verringert werden kann.

1: Wabenkörper
2: Wabenstruktur
3: Mantelrohr
4: im wesentlichen glatte Blechlage
5: strukturierte Blechlage
6: Kanal
7: erste Stirnfläche
8: erstes Teil eines ersten Trennmittels
9: erstes Trennmittel
10: erster Abgasstrang
11: zweiter Abgasstrang
12: erster Strömungsbereich
13: zweiter Strömungsbereich
14: zweite Trennmittel
15: erster Messfühler
16: zweiter Messfühler
17: Trennwand
18: Mindestabstand
19: zweite Stirnfläche

Claims

Mehrsträngiges Abgassystem mit mindestens zwei im wesentlichen voneinander getrennten Abgassträngen (10, 11) und mindestens einem Messfühler (15, 16) für mindestens eine Kenngröße des Abgases, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15) mit mindestens zwei Abgassträngen (10, 11) in Kontakt bringbar ist.
Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wabenkörper (1) mit einer ersten Stirnfläche (7), einer zweiten Stirnfläche (19) und mit sich zwischen diesen erstreckenden zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Hohlräumen (6) in den mindestens zwei Abgassträngen (10, 11) ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wabenkörper (1) mit mindestens zwei annähernd gasdicht gegeneinander abgeschlossenen Strömungsbereichen (12, 13) ausgebildet ist, wobei mindestens ein erster Strömungsbereich (12) mit einem ersten Abgasstrang (10) und ein zweiter Strömungsbereich (13) mit einem zweiten Abgasstrang (11) verbunden ist und die Abgasstränge (10, 11) durch erste Trennmittel (9) und die Strömungsbereiche (12, 13) durch zweite Trennmittel (14) voneinander getrennt sind.
Abgassystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15) in den ersten Trennmitteln (9), bevorzugt nahe einer Stirnfläche (7, 19) des mindestens einen Wabenkörpers (1) ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (16) in den zweiten Trennmitteln (14), bevorzugt nahe einer Stirnfläche (7, 19) des mindestens einen Wabenkörpers (1) ausgebildet ist.
Abgassystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messfühler (16) in einem vorgebbaren Mindestabstand (18) von einer Stirnfläche (7, 19) des Wabenkörpers ausgebildet ist.
Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15, 16) eine Lambda-Sonde ist.
Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15, 16) ein Stickoxid (NO_X)-Konzentrationssensor ist.
Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15, 16) ein Temperatursensor ist.
Abgassystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messfühler (15, 16) in Strömungsrichtung vor dem mindestens einen Wabenkörper (1) in den ersten Trennmitteln (9) oder in einem ersten Abstand von der ersten Stirnfläche (7) in den zweiten Trennmitteln (14) und ein zweiter Messfühler (15, 16) in Strömungsrichtung nach dem mindestens einen Wabenkörper (1) in den ersten Trennmitteln (9) oder in einem zweiten Abstand von der zweiten Stirnfläche (19) in den zweiten Trennmitteln (14) ausgebildet ist.
Wabenkörper mit einer ersten Stirnfläche (7), einer zweiten Stirnfläche (19) und sich zwischen der ersten (7) und der zweiten Stirnfläche (19) erstreckenden, zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Hohlräumen (6), insbesondere zum Einsatz als Katalysator-Trägerkörper in einem mehrsträngigen Abgasssystem eines Verbrennungsmotors, wobei zweite Trennmittel (14) einen ersten Strömungsbereich (12) von einem zweiten Strömungsbereich (13) des Wabenkörpers (1) trennen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung für einen Messfühler (15, 16) im Bereich der zweiten Trennmittel (14) ausgebildet sind, so dass sowohl ein im ersten Strömungsbereich (12), als auch ein im zweiten Strömungsbereich (13) strömendes Abgas mit einem in die Ausnehmung einbringbaren Messfühler (15, 16) in Kontakt kommt.
Wabenkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messfühler (15, 16) in die mindestens eine Ausnehmung eingebracht ist.
Wabenkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messfühler (15, 16) eine Lambda(λ)-Sonde, ein Stickoxid(NO_X)-Konzentrationssensor und/oder ein Temperatursensor ist.
Verfahren zum Betrieb eines mehrsträngigen Abgassystems eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei Messfühlern (15, 16) für mindestens eine Kenngröße des Abgases an je einem Messpunkt, bei dem mit mindestens einem Messfühler (15, 16) eine Kenngröße des Abgases in mindestens zwei Abgassträngen (10, 11) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Luft/Kraftstoffverhältnis, der Stickoxidgehalt und/oder die Temperatur des Abgases bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem aus den Betriebsdaten des Verbrennungsmotors und den Zustandsdaten des Abgassystems die Messdaten der Messfühler (15, 16) einem Abgasstrang (10, 11) zugeordnet werden.