DE10014242A1 - Vorrichtung zur temperaturabhängigen Lenkung eines Abgasstromes - Google Patents

Vorrichtung zur temperaturabhängigen Lenkung eines Abgasstromes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lenkung des Abgasstromes durch einen Katalysator (1), wobei die Lenkung durch mindestens eine Leitschaufel (11, 12) erfolgt, welche an einem Bimetallgelenk (6, 7) befestigt ist. Das Bimetallgelenk nimmt die Temperatur des Abgases an und sorgt somit für eine temperaturabhängige Stellung der Leitschaufel und damit Lenkung des Abgasstromes. Insbesondere ist eine Anordnung bevorzugt, bei welcher eine erste Leitschaufel (11) derart vor dem Katalysator (1) und eine zweite Leitschaufel (12) derart hinter dem Katalysator angeordnet ist, dass bei niedrigen Temperaturen die Leitschaufeln in den Abgasweg stehen und für eine serielle Durchströmung von drei Teilbereichen (a, b, c) des Katalysators (1) sorgen. Bei höheren Temperaturen des Abgases schwenken die Leitschaufeln (11, 12) aus dem Abgasstrom heraus, und die drei Teilbereiche (a, b, c) des Katalysators (1) werden auf voller Breite parallel durchströmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur temperaturabhängigen Lenkung eines Abgasstromes im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges, enthaltend mindestens eine bewegliche, im Abgasweg angeordnete Leitschaufel.
Die Lenkung von vom Motor kommenden Abgasen im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Temperatur dieser Abgase ist insbesondere beim Einsatz von Katalysatoren zur Entfernung von Schadstoffen von Bedeutung. Aufgrund der wechselnden Betriebszustände des Motors eines Kraftfahrzeuges fallen stark veränderliche Abgasmengen bei verschiedenen Abgastemperaturen an. Je nach Abgasmenge und Abgastemperatur wäre eine andere Dimensionierung und Positionierung des Katalysators optimal. Die üblicherweise gewählte feste Positionierung und Auslegung des Katalysators stellt daher jeweils nur einen Kompromiss dar. Hierdurch soll trotz unterschiedlicher thermischer Katalysator-Beaufschlagungen vom Kaltstart bis hin zur Motorhöchstleistung eine hohe Effektivität der katalytischen Abgasnachbehandlung bei ausreichender Standfestigkeit der hoch beanspruchten Teile des Abgassystems und bei Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben erzielt werden.
Aufgrund der genannten Anforderungen werden Abgasanlagen eingesetzt, welche Umschaltklappen zur gezielten Steuerung der Abgasströme in einem verzweigten Abgasnetz enthalten. Bei den Umschaltklappen handelt es sich um im Abgasweg angeordnete bewegliche Leitschaufeln zur Lenkung des Abgasstromes. Die Umschaltklappen sind schwenkbeweglich auf Wellen gelagert, wobei die Wellen extern durch entsprechende Antriebselemente (Motoren) in Abhängigkeit von sensorisch erfassten Parametern wie insbesondere der Abgastemperatur betätigt werden. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, dass sie durch den hohen konstruktiven Aufwand einen großen Platzbedarf haben und sehr kostenintensiv sind, und dass darüber hinaus im Dauerbetrieb Probleme mit der Standfestigkeit der thermisch hoch beanspruchten Schaltklappen sowie der Wellendurchführungen (Abdichtung) entstehen.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur temperaturabhängigen Lenkung des Abgasstromes im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche kostengünstig, platzsparend und im Betrieb zuverlässiger als die bekannten Systeme ist. Weiterhin ist es zur möglichst geringfügigen Beeinträchtigung der Motorleistung erstrebenswert, den Abgasgegendruck und damit den Durchflusswiderstand der Abgasanlage möglichst niedrig zu halten.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit mindestens einer beweglichen, im Abgasweg angeordneten Leitschaufel gelöst, bei welcher die Leitschaufel an einem vorzugsweise ebenfalls im Abgasweg angeordneten Bimetallgelenk befestigt ist. Bei einem Bimetall handelt es sich um ein typischerweise streifenförmiges Gebilde aus zwei mit ihren Flachseiten miteinander verbundenen Metallen, die jeweils einen unterschiedlich großen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Aufgrund dieses unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wird das bei einer Grundtemperatur, bei welcher die beiden Metalle verbunden wurden, gerade Bimetallelement bei höheren Temperaturen gekrümmt, da sich eines der Metalle stärker ausdehnt als das andere. Diese Krümmung eines Bimetalles kann ausgenutzt werden, um eine von der Temperatur abhängige Bewegung auszuführen. Im vorliegenden Falle wird die an einem Ende des Bimetalles angeordnete Leitschaufel durch die Krümmung des Bimetalles bewegt. Auf diese Weise kann die Position der Leitschaufel temperaturabhängig verstellt werden, ohne dass hierfür eine Lagerung der Leitschaufel auf einer Welle oder irgendwelche externen Betätigungselemente und Sensoren erforderlich wären. Dementsprechend ist die Konstruktion sowohl einfacher als auch kostengünstiger und weniger stör- und verschleißanfällig als die im Stand der Technik bekannten Systeme. Durch die bevorzugte Anordnung des Bimetallgelenkes im Abgasweg ist gewährleistet, dass das Bimetall zu jeder Zeit die Temperatur des Abgases besitzt und somit die Position der Leitschaufel in Abhängigkeit von dieser Temperatur verändern kann. Selbstverständlich kann das Bimetallelement durch eine entsprechende Anordnung beziehungsweise thermische Kopplung auch mit einer anderen Temperatur als der Abgastemperatur beaufschlagt werden, falls dies gewünscht ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Steuerung der Durchströmung eines Katalysators, ohne jedoch hierauf im Einsatzbereich beschränkt zu sein. Ein Katalysator hat in der Regel einen Trägerkörper, in welchem eine Vielzahl paralleler Kanäle ausgebildet ist, wobei sich an der Innenoberfläche der Kanäle die katalytisch aktiven Teilchen befinden. Im Normalfall wird ein solcher Katalysator vom stromaufwärts gelegenen Ende zum stromabwärts gelegenen Ende auf der gesamten Breite parallel vom Abgas durchströmt. Da jedoch je nach Motorleistung und Motorzustand unterschiedliche Abgasmengen bei unterschiedlichen Temperaturen anfallen, ist die Katalysatoranordnung nicht für jeden Betriebszustand des Motors optimal. Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Lösung dieses Problems stromaufwärts vor und stromabwärts hinter einem Katalysator jeweils mindestens eine Leitschaufel angeordnet, welche in der oben erläuterten Weise an einem Bimetallgelenk befestigt ist. Die vor und hinter dem Katalysator angeordneten Leitschaufeln wirken dabei so zusammen, dass sie sich oberhalb einer oberen Grenztemperatur des Abgases beziehungsweise der Bimetallgelenke in einer Grundposition befinden, in der der gesamte Katalysator von dem vom Motor kommenden Abgas durchströmt wird. Unterhalb einer unteren Grenztemperatur sind die Leitschaufeln dagegen in einer Umlenkposition, in der separate Teilbereiche des Katalysators in Serie vom Abgas durchströmt werden. Bei geringerer Motorleistung befindet sich die vom Motor kommende geringere Abgasmenge auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur. Zur Befreiung dieses Abgases von Schadstoffen wird es in Serie mehrfach durch den Katalysator geleitet. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch erreicht, dass unterhalb der unteren Grenztemperatur die Leitschaufeln vor und hinter dem Katalysator sich in ihrer Umlenkposition befinden, in welcher die Teilbereiche des Katalysators in Serie durchströmt werden. Das heißt, dass das Abgas durch einen ersten Teilbereich beziehungsweise ein erstes Teilvolumen des Katalysators strömt, auf der anderen Seite in einen zweiten Teilbereich des Katalysators umgelenkt wird und diesen durchströmt und dann gegebenenfalls in einen dritten und weitere Teilbereiche des Katalysators umgelenkt wird. Der insgesamt vom Abgas durch den Katalysator zurückzulegende Weg erhöht sich demnach auf das Zweifache, Dreifache beziehungsweise allgemein Mehrfache. Bei der herrschenden Motorleistung stellt dabei der höhere Durchflusswiderstand aufgrund der geringen Abgasmengen kein Problem dar.
Bei höherer Motorleistung steigt dagegen sowohl die Abgasmenge als auch die Abgastemperatur, was bei der erfindungsgemäßen Anordnung dazu führt, dass die Leitschaufeln bei Übersteigen der oberen Grenztemperatur die Grundposition annehmen. In diesem Zustand bewirken sie, dass der gesamte Katalysator auf voller Breite parallel von vom Motor kommenden Abgas durchströmt wird, so dass den hohen Abgasmengen ein möglichst geringer Durchflusswiderstand entgegengesetzt wird.
Da die Bewegung eines Bimetallelementes stetig erfolgt, nehmen die Leitschaufeln in einem Temperaturbereich zwischen der unteren Grenztemperatur und der oberen Grenztemperatur auch Zwischenpositionen zwischen der Umlenkposition und der Grundposition ein. Da diese Zwischenpositionen im allgemeinen nicht zu einem optimalen Abgasweg führen, sollten die Parameter der Anordnungen so gewählt sein, dass der genannte Temperaturbereich möglichst eng ist. Das heißt, dass die Leitschaufeln quasi sprungartig von der Grundposition in die Umlenkposition und umgekehrt übergehen. Gegebenenfalls kann ein derartiger sprungartiger Übergang auch durch weitere technische Maßnahmen unterstützt werden, zum Beispiel durch mechanische, magnetische oder ähnliche Rastverbindungen, welche die Leitschaufeln in der Grundposition beziehungsweise der Umlenkposition festhalten, bis eine gewisse Minimalkraft des Bimetallgelenkes aufgebaut ist.
Bei einer speziellen Ausgestaltung der oben erläuterten Anordnung sind eine erste Leitschaufel stromaufwärts vor und eine zweite Leitschaufel stromabwärts hinter dem Katalysator derart angeordnet, dass
  • a) sich die erste Leitschaufel unterhalb einer ersten Grenztemperatur in einer ersten Umlenkposition befindet, in welcher sie den vom Motor kommenden Abgasstrom durch einen ersten Teilbereich des Katalysators lenkt,
  • b) sich die zweite Leitschaufel unterhalb einer zweiten Grenztemperatur in einer zweiten Umlenkposition befindet, in welcher sie die aus dem ersten Teilbereich des Katalysators ausströmenden Abgase in einen zweiten Teilbereich des Katalysators zurück lenkt,
  • c) die den zweiten Teilbereich verlassenden Abgase von der ersten Leitschaufel in einen dritten Teilbereich des Katalysators zurück gelenkt werden,
  • d) sich die erste Leitschaufel und die zweite Leitschaufel oberhalb des Maximums der ersten und zweiten Grenztemperatur jeweils in einer Grundposition befinden, in welcher der gesamte vom Motor kommende Abgasstrom die drei Teilbereiche des Katalysators parallel durchströmt.
Mit dieser Anordnung kann mit minimalem Aufwand von je einer Leitschaufel mit Bimetallgelenk vor beziehungsweise hinter dem Katalysator eine effiziente temperaturabhängige Steuerung des Abgasstromes erreicht werden, bei welcher im Normalbetrieb bei geringem Abgasstrom das Abgas insgesamt dreimal über die verschiedenen Teilbereiche durch den Katalysator geschickt wird und sich somit der durch den Katalysator zurückzulegende Abgasweg verdreifacht, während bei höherer Last der gesamte Katalysator mit geringem Durchflusswiderstand parallel durchströmt wird.
Bei einer konkreten konstruktiven Umsetzung der oben genannten Anordnung ist
  • a) die erste Leitschaufel derart über ein Bimetallgelenk an der Wand des Abgasrohres stromaufwärts oberhalb des Katalysators befestigt, dass sie oberhalb der ersten Grenztemperatur an der Wand anliegt und unterhalb der ersten Grenztemperatur an einem Anschlag, der über die stromaufwärts gelegene Stirnseite des Katalysators verläuft, anliegt,
  • b) die zweite Leitschaufel derart über ein Bimetallgelenk an der Wand des Abgasrohres stromabwärts unterhalb des Katalysators befestigt, dass sie oberhalb der zweiten Grenztemperatur an der Wand anliegt und unterhalb der zweiten Grenztemperatur an einem Anschlag, der über die stromabwärts gelegene Stirnseite des Katalysators verläuft, anliegt.
Mit dieser Anordnung wird erzielt, dass sich oberhalb der Grenztemperaturen die jeweiligen Leitschaufeln an die Wand des Abgasrohres anlegen und somit keine Auswirkungen auf den Abgasstrom haben. Unterhalb der jeweiligen Grenztemperaturen nehmen die Leitschaufeln dagegen ihre Umlenkposition an, in welcher sie an den jeweiligen Anschlägen an den beiden Stirnenden des Katalysators anliegen und somit die Aufteilung des Katalysators in Teilbereiche in der oben erläuterten Art vornehmen.
Die erste und die zweite Grenztemperatur, bei welcher eine Bewegung der ersten beziehungsweise zweiten Leitschaufel stattfindet, sind vorzugsweise gleich groß, damit die Umschaltung am in Stromrichtung gesehen oberen und unteren Ende des Katalysators gleichzeitig stattfindet. Gegebenenfalls kann zur Erzielung der Gleichzeitigkeit die zweite Grenztemperatur auch etwas niedriger gewählt werden, um eine Abkühlung des Abgases im Katalysator zu berücksichtigen. Es ist jedoch auch denkbar, die beiden Grenztemperaturen bewusst verschieden zu wählen, um damit eine bestimmte gewünschte Betriebsweise der Vorrichtung zu erreichen. So kann insbesondere die zweite Grenztemperatur zur Umstellung der zweiten, stromabwärts hinter dem Katalysator gelegenen Leitschaufel höher gewählt werden, wodurch sich drei Betriebszustände verwirklichen lassen:
  • 1. Parallelschaltung der drei Teilbereiche des Katalysators oberhalb der zweiten (und ersten) Grenztemperatur;
  • 2. alleinige Durchströmung des ersten Teilbereiches des Katalysators oberhalb der ersten Grenztemperatur und unterhalb der zweiten Grenztemperatur;
  • 3. Reihenschaltung aller drei Teilbereiche des Katalysators unterhalb der ersten (und zweiten) Grenztemperatur.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann eine temperaturabhängige Ansteuerung eines Katalysators auch dadurch erreicht werden, dass eine Leitschaufel mit ihrem Bimetallelement derart vor der stromaufwärts gelegenen Stirnseite des Katalysators angeordnet ist, dass der Abgasstrom durch die Leitschaufel nur auf eine Teilfläche der Stirnseite geleitet wird, wobei diese Teilfläche vorzugsweise mit steigender Temperatur des Bimetallgelenkes zunimmt. Mit anderen Worten deckt die Leitschaufel einen Teil des Katalysators ab, so dass der Abgasstrom nur auf die genannte Teilfläche trifft und nur das hinter dieser Teilfläche gelegene Volumen des Katalysators durchströmt. Mit steigender Temperatur des Bimetallgelenkes beziehungsweise des Abgases tritt jedoch eine derartige Verschwenkung der Leitschaufel ein, dass die von ihr abgedeckte Fläche des Katalysators abnimmt und entsprechend die dem Abgasstrom ausgesetzte Teilfläche zunimmt. Das heißt, dass mit steigender Temperatur ein zunehmendes Volumen des Katalysators parallel durchströmt wird. Die vom Katalysator bereitgestellte Reinigungskapazität wird hierdurch dem bei steigender Abgasmenge und Abgastemperatur ebenfalls steigenden Reinigungsbedarf entsprechend angepasst.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Abgassystem im Bereich der Leitschaufel, die an einem Bimetallgelenk angeordnet ist, einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Ein derartiger rechteckiger Querschnitt ermöglicht es, das Bimetallgelenk an einem ebenen Abschnitt der Wand anzubringen, so dass sich eine gerade Knicklinie des Bimetallgelenkes herausbilden kann. Vorzugsweise erstreckt sich der rechteckige Querschnitt des Abgassystems auch über den Bereich eines gegebenenfalls vorhandenen Katalysators, welcher von den Leitschaufeln temperaturabhängig beaufschlagt werden soll.
Gemäß einer anderen Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche in Zusammenhang mit der Ansteuerung eines Katalysators zum Einsatz kommt, weist der Katalysator Strömungsbereiche mit unterschiedlichen Beschichtungen und/oder Zelldichten auf. Da mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Abgasstrom temperaturabhängig und damit bedarfsgerecht durch den Katalysator beziehungsweise durch dessen Strömungsbereiche gelenkt werden kann, ist es insbesondere möglich, jeweils Strömungsbereiche mit einer optimal angepassten Beschichtung beziehungsweise Zelldichte (oder einem anderen Arbeitsparameter des Katalysators) zur Behandlung des Abgasstromes hinzu zu nehmen. Demgemäß ist es zum Beispiel denkbar, den Abgasstrom bei höherer Temperatur durch Strömungsbereiche des Katalysators zu lenken, welche eine höhere Zelldichte und damit eine größere Kapazität zur Reinigung des Abgases aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figur beispielhaft erläutert.
Die Figur zeigt einen Querschnitt durch das Abgassystem eines Kraftfahrzeuges im Bereich eines Katalysators 1. Der Katalysator, welcher aus einer Vielzahl parallel verlaufender Strömungskanäle besteht, ist eingangsseitig an ein vom Motor (nicht dargestellt) kommendes Abgasrohr 2 angekoppelt und ausgangsseitig an ein zum Auspuff (nicht dargestellt) führendes Abgasrohr 3. Bei einem herkömmlichen Katalysator durchströmt das vom Motor kommende Abgas den Katalysator 1 auf voller Breite parallel. Da je nach Betriebszustand des Motors unterschiedliche Mengen an Abgas bei unterschiedlichen Temperaturen anfallen, ist die Auslegung des Katalysators nicht in jedem Falle optimal. Dieser Betrieb des Katalysators 1 wird erfindungsgemäß auf konstruktiv besonders einfache und zuverlässige Weise durch den Einsatz von Leitschaufeln 11, 12, die jeweils an einem Bimetallgelenk 6, 7 angeordnet sind, verbessert. Das Bimetallgelenk befindet sich ebenso wie die Leitschaufel im Abgasstrom und nimmt daher die Temperatur des Abgases an. Entsprechend dieser Temperatur verschwenkt das Bimetallgelenk somit die an seinem Ende angeordnete Leitschaufel. Dieses temperaturabhängige Verschwenken der Leitschaufel kann dazu genutzt werden, den Abgasstrom in bedarfsgerechter Weise in den Katalysator 1 zu lenken.
In der Figur ist dabei eine spezielle Anordnung von zwei Leitschaufeln 11, 12 dargestellt, wobei eine erste Leitschaufel 11 an einem ersten Bimetallgelenk 6 stromaufwärts vor dem Katalysator 1 an der Wand 8 angeordnet ist, während die zweite Leitschaufel 12 über ein zweites Bimetallgelenk 7 stromabwärts hinter dem Katalysator 1 an der Wand 9 befestigt ist. Die Ausbildung der Bimetalle 6 und 7 kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass ein Metallstreifen aus einem ersten Metall mit einem kleineren Wärme­ ausdehnungskoeffizienten an der Wand 8 beziehungsweise 9 befestigt wird und dass die aus einem zweiten Metall mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehende Leitschaufel 11 beziehungsweise 12 dann in einem Überlappungsbereich auf dem ersten Metall befestigt wird. Der Überlappungsbereich stellt somit ein Bimetall dar, welches sich bei Temperaturänderung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Metallschichten krümmt oder gerade ausrichtet. Die Anordnung eines solchen Bimetalles wird dabei erleichtert, wenn der in der Figur im Querschnitt dargestellte Abgaskanal einschließlich des Katalysators 1 mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist.
An der stromaufwärts gelegenen Stirnseite des Katalysators 1 ist eine Trennrippe beziehungsweise ein Anschlag 4 angeordnet, an welchen das freie Ende der Leitschaufel 11 in der sogenannten Umlenkposition, die in der Figur dargestellt ist, anschlagen kann. Diese Umlenkposition wird bei tieferen Temperaturen angenommen, bei denen das Bimetall 6 gekrümmt ist. In dieser Position der Leitschaufel 11 wird das vom Motor kommende Abgas (Pfeile) auf eine Teilfläche der Stirnseite des Katalysators 1 gelenkt, so dass es diesen nur in einem ersten Teilbereich a durchströmt. Das Volumen dieses Teilbereiches a wird durch die Position des Anschlages 4 vorgegeben und beträgt etwa ein Drittel des gesamten Katalysatorvolumens.
Auf der stromabwärts gelegenen unteren Stirnseite des Katalysators 1 tritt das durch den Teilbereich a fließende Abgas aus dem Katalysator aus. Die stromabwärts unterhalb des Katalysators 1 angeordnete Leitschaufel 12 ist im wesentlichen spiegelsymmetrisch (bezüglich des Mittelpunktes des Katalysators) zur ersten Leitschaufel 11 angeordnet. Auch sie befindet sich bei der in der Figur zugrunde gelegten niedrigen Temperatur in der Umlenkposition. Das heißt, dass die Leitschaufel 12 an einem zweiten Anschlag 5 anliegt, welcher an der stromabwärts gelegenen Stirnseite des Katalysators 1 verläuft. Auf diese Weise wird von der Leitschaufel 12 eine Umlenkung des den Teilbereich a verlassenden Abgases in einen zweiten Teilbereich b des Katalysators bewirkt, so dass das Abgas durch den Teilbereich b zurück zur in Richtung des Motors gelegenen Eingangsseite des Katalysators strömt.
Bei Verlassen des Teilbereiches b auf der Eingangsseite des Katalysators 1 wird das Abgas nunmehr von der Rückseite der ersten Leitschaufel 11 erneut umgelenkt und tritt dadurch in einen dritten Teilbereich c des Katalysators ein. Diesen verlässt es auf der stromabwärts gelegenen Seite wieder, um dann an der Rückseite der Leitschaufel 12 entlang in das Abgasrohr 3 und von dort zum Auspuff zu fließen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass der Katalysator 1 in drei Teilbereiche a, b, c aufgeteilt wird, welche der Reihe nach vom Abgas durchströmt werden. Die Reinigungsstrecke erhöht sich dementsprechend, so dass die geringere Abgasmenge niedrigerer Temperatur effizient gereinigt werden kann. Selbstverständlich wäre es bei Bedarf auch möglich, den Katalysator 1 in weitere Teilbereiche einzuteilen und durch entsprechende zusätzliche Leitschaufeln vor beziehungsweise hinter dem Katalysator für eine serielle Durchströmung dieser mehreren Teilbereiche zu sorgen. Die in der Figur dargestellte Lösung stellt jedoch einen guten Kompromiss zwischen dem konstruktiven Aufwand und der Flexibilität bei der bedarfsgerechten Steuerung des Abgasstromes dar.
Wenn die Temperatur des Abgases über eine Grenztemperatur ansteigt, steigt entsprechend die Temperatur der Bimetallgelenke 6 und 7, so dass sich diese Gelenke aufgrund der gewählten Materialkombination und -anordnung gerade ausrichten. Die Leitschaufeln 11 beziehungsweise 12 werden hierdurch aus dem Abgasstrom herausgenommen. Für die Leitschaufel 11 ist die dann angenommene Grundposition 10 in der Figur gestrichelt dargestellt. In dieser Grundposition liegt die Leitschaufel flach an der Wand 8 des Abgasrohres an, so dass das Abgas ungehindert parallel durch den Katalysator 1 strömen kann. In entsprechender Weise ist auch die hinter dem Katalysator angeordnete Leitschaufel 12 aus dem Strömungsweg herausgenommen. Das heißt, dass der Katalysator der bei hoher Motorleistung anfallenden hohen Abgasmenge einen minimalen Durchflusswiderstand entgegensetzt. Die Leitschaufeln 11, 12 können dabei bei Erreichen der Grenztemperatur schlagartig die Anlageposition wechseln. Man spricht dann von dem sog. "Knackfrosch-Prinzip".
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Katalysator
2
Abgasrohr
3
Abgasrohr
4
Anschlag
5
Anschlag
6
Bimetallgelenk
7
Bimetallgelenk
8
Wand
9
Wand
10
Grundposition
11
Leitschaufel
12
Leitschaufel

Claims (11)

1. Vorrichtung zur temperaturabhängigen Lenkung des Abgasstromes im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges, enthaltend mindestens eine bewegliche, im Abgasweg angeordnete Leitschaufel, die in Abhängigkeit der Temperatur des Abgasstromes diesen lenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (11, 12) an einem Bimetallgelenk (6, 7) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel eine unterschiedliche Beaufschlagung eines Katalysators und/oder NOx-Speichers mit dem Abgasstrom bewirkt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Leitschaufel unterschiedliche Einströmbereiche des Katalysators und/oder NOx- Speichers mit dem Abgasstrom beaufschlagt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor und stromabwärts hinter einem Katalysator (1) jeweils mindestens eine Leitschaufel (11, 12) angeordnet ist, wobei die Leitschaufeln so zusammenwirken, dass sie sich unterhalb einer unteren Grenztemperatur in einer Umlenkposition befinden, in der separate Teilbereiche des Katalysators in Serie vom Abgas durchströmt werden, während die Leitschaufeln sich oberhalb einer oberen Grenztemperatur in einer Grundstellung befinden, in der der gesamte Katalysator parallel von dem vom Motor kommenden Abgas durchströmt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Leitschaufel (11) stromaufwärts vor und eine zweite Leitschaufel (12) stromabwärts hinter dem Katalysator (1) derart angeordnet sind, dass
  • a) sich die erste Leitschaufel (11) unterhalb einer ersten Grenztemperatur in einer ersten Umlenkposition befindet, in welcher sie den vom Motor kommenden Abgasstrom durch einen ersten Teilbereich (a) des Katalysators (1) lenkt,
  • b) sich die zweite Leitschaufel (12) unterhalb einer zweiten Grenztemperatur in einer zweiten Umlenkposition befindet, in welcher sie die aus dem ersten Teilbereich (a) des Katalysators (1) ausströmenden Abgase in einen zweiten Teilbereich (b) des Katalysators zurück lenkt,
  • c) die den zweiten Teilbereich (b) verlassenden Abgase von der ersten Leitschaufel (11) in einen dritten Teilbereich (c) des Katalysators (1) zurück gelenkt werden,
  • d) sich die erste Leitschaufel (11) und die zweite Leitschaufel (12) oberhalb der ersten und zweiten Grenztemperatur jeweils in einer Grundposition befinden, in welcher der gesamte vom Motor kommende Abgasstrom die drei Teilbereiche (a, b, c) des Katalysators (1) parallel durchströmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
  • a) die erste Leitschaufel (11) derart über ein Bimetallgelenk (6) an der Wand (8) des Abgasrohres stromaufwärts oberhalb des Katalysators (1) befestigt ist, dass sie oberhalb der ersten Grenztemperatur an der Wand (8) anliegt und unterhalb der ersten Grenztemperatur an einem Anschlag (4), der über die stromaufwärts gelegene Stirnseite des Katalysators (1) verläuft, anliegt,
  • b) die zweite Leitschaufel (12) derart über ein Bimetallgelenk (7) an der Wand (9) des Abgasrohres stromabwärts unterhalb des Katalysators (1) befestigt ist, dass sie oberhalb der zweiten Grenztemperatur an der Wand (9) anliegt und unterhalb der zweiten Grenztemperatur an einem Anschlag (5), der über die stromabwärts gelegene Stirnseite des Katalysators (1) verläuft, anliegt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel mit dem Bimetallgelenk derart vor der stromaufwärts gelegenen Stirnseite eines Katalysators angeordnet ist, dass der Abgasstrom durch die Leitschaufel nur auf eine Teilfläche der Stirnseite geleitet wird, wobei die Teilfläche mit steigender Temperatur des Bimetallgelenkes vorzugsweise zunimmt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgassystem im Bereich der Leitschaufel (11, 12) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (1) und/oder NOx-Speicher Strömungsbereiche mit unterschiedlichen Beschichtungen und/oder Zelldichten aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (11, 12) bei Erreichen der Grenztemperatur sprungartig die Anlageposition wechseln.
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