DE10140988A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgaskühlung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abgaskühlung

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Abgaskühlung beschrieben, bei dem die Umströmung der Abgasanlage (10, 12) eines Kraftfahrzeugs mit Luft im Unterbodenbereich durch eine Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) gesteuert und das niedrige Temperaturniveau der anströmenden Luft gezielt zur Abführung überschüssiger Wärmeenergie und zur Kühlung des durchströmenden Abgases eingesetzt wird, um dadurch insbesondere die Temperatur einer zugeordneten Katalysatoreinrichtung bedarfsgerecht einzustellen. Die Steuerung der Luftströmung erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mittels einer in einem bestimmten Abstand und einem bestimmten Winkel alpha benachbart zu einer Wärmetauschereinrichtung (12), wie z. B. ein Mehrrohrwärmetauscher, und/oder einer Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage (10, 12) angeordnete höhen- und neigungsverstellbare erste Lamellenklappeneinrichtung (16) mit selektiv ansteuerbaren stufenlos einstellbaren Einzellamellen (18) oder Lamellengruppen. Die Effektivität dieser erfindungsgemäßen Luftkühlung wird vorzugsweise noch durch mehrere schräg angebrachte Luftleitbleche (14) an der Wärmetauschereinrichtung (12) und/oder der Katalysatoreinrichtung verbessert. Ergänzend oder alternativ hierzu kann der Luftstrom auch durch einen Luftleitschacht (22) mit einer zweiten stufenlos einstellbaren Luftklappeneinrichtung (28) gesteuert werden, durch den Kühlluft aus dem Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich (24) des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Es wird auch eine Vorrichtung zur ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgaskühlung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einem NOX Speicherkatalysator und/oder einer sonstigen Katalysatoreinrichtung. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Abgaskatalysatoren besitzen üblicherweise einen relativ eingeschränkten optimalen thermischen Arbeitsbereich zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Abgasreinigung, der bei NOx-Speicherkatalysatoren beispielsweise zwischen etwa 200°C und 500°C liegt. Unterhalb dieses Bereiches sind Abgaskatalysatoren noch nicht ausreichend katalytisch aktiv, um voll funktionsfähig zu sein und die im Abgas enthaltenen unerwünschten Schadstoffe wunschgemäß zu speichern und/oder in unschädliche Stoffe umzuwandeln, während oberhalb dieses Bereiches zunächst eine mit einer starken thermischen Alterung verbundene sehr starke Deaktivierung und schließlich sogar eine Katalysatorzerstörung durch Überhitzung erfolgt. Eine weniger gravierende Auswirkung besteht beispielsweise auch darin, dass mager betreibbare Ottomotoren bei höheren Abgastemperaturen oftmals mit Lambda = 1 betrieben werden müssen, obwohl das Brennverfahren noch einen mit einem niedrigen Kraftstoffverbrauch verbundenen Magerbetrieb zulassen würde. Da die Katalysatortemperatur im wesentlichen durch die Temperatur des durchströmenden Abgases bestimmt ist, ist daher für den ordnungsgemäßen Betrieb von Abgaskatalysatoren die Steuerung, insbesondere die Begrenzung, der Abgastemperatur durch motorische Maßnahmen und/oder eine gezielte Abgaskühlung von besonderer Bedeutung.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Abgaskühlung im Krümmerbereich von Abgasanlagen bei Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen über eine Luftführung aus dem Vorderwagenbereich Kühlluft durch Staudruck an den Krümmer herangeführt wird. Die Zuführung der Kühlluft ist hierbei über eine Klappe schaltbar. Diese Vorgehensweise ist jedoch insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Front-Quermotor nur für Konzepte mit vorneliegendem Krümmer optimal.
Es sind auch Abgasanlagen bekannt, die im Unterbodenbereich durch eine Vergrößerung der Oberfläche der Abgasrohre, wie z. B. durch Bildung von Mehrrohranlagen, eine verstärkte Wärmeabfuhr ermöglichen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Wärmeabfuhr eines solchen Mehrrohr-Abgaswärmetauschers bei Bedarf, beispielsweise während eines De-Sulfatierungsvorgangs, nicht verminderbar ist. Zur Verringerung der Wärmeabfuhr in solchen Fällen ist es bekannt, den heißen Abgasstrom durch eine Bypassleitung um den Mehrrohrwärmetauscher oder einen sonstigen eingesetzten Abgaswärmetauscher zu leiten und die Wärmeabfuhr somit abgasseitig schaltbar zu gestalten. Die hierfür erforderlichen Abgasklappen sind jedoch recht teuer mit unbekannter Betriebssicherheit über die Fahrzeuglebensdauer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines einfachen, flexiblen und effektiven Verfahrens zur Abgaskühlung, das eine bedarfsgerechte Wärmeabfuhr zur optimalen Steuerung der Abgastemperatur bzw. Katalysatortemperatur ermöglicht. Die Aufgabe besteht daher auch in der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Umströmung der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Luft im Unterbodenbereich, insbesondere im Bereich zumindest eines Wärmetauschers und/oder zumindest einer Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage, durch eine geeignete Steuerungseinrichtung gesteuert und das niedrige Temperaturniveau der anströmenden Luft gezielt zur Abführung überschüssiger Wärmeenergie und zur Kühlung des Abgases eingesetzt wird. Die Wärmeabfuhr wird somit frischluftseitig und nicht, wie im Stand der Technik, abgasseitig gestaltet, so dass die obengenannten Probleme bekannter Verfahren mit einer bei Bedarf nicht verringerbaren Wärmeabfuhr oder mit Abgasklappen entfallen. Durch die Verlagerung der Abgaskühlung in den Kraftfahrzeug-Unterbodenbereich ist das erfindungsgemäße Verfahren zudem auch wesentlich flexibler und vielfältiger einsetzbar als eine auf herkömmliche Art erfolgende Kühlung im Krümmerbereich.
Zur Verbesserung des Anströmungs- bzw. Umströmungsverhaltens wird die Luftströmung durch die Steuerungseinrichtung hierbei vorzugsweise unter einem bestimmten Winkel von etwa 20-70°, insbesondere jedoch 35-55°, bezüglich der Längsachse des zumindest einen Wärmetauschers und/oder der zumindest einen Katalysatoreinrichtung geleitet.
Die erfindungsgemäße Steuerung erfolgt je nach Bedarf in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der zugeordneten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, wie z. B. die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung, und/oder den Betriebsbedingungen der zumindest einen Katalysatoreinrichtung, wie z. B. die Katalysatortemperatur und/oder die Kenn- oder Steuerdaten eventueller Katalysatorheizmaßnahmen, so dass in Verbindung mit geeigneten motorischen Maßnahmen stets eine optimale Abgastemperatur gewährleistet ist.
Die Umströmung wird vorzugsweise durch eine insbesondere stufenlos einstellbare erste Luftklappeneinrichtung, wie z. B. zumindest eine Lamellenklappeneinrichtung, gesteuert, die vorzugsweise benachbart zu der Abgasanlage in einem bestimmten Abstand und einer bestimmten Neigung angeordnet wird, um in geöffneter Stellung einen möglichst starken Kühlluftstrom gegen die Abgasanlage leiten zu können. Zur Erhöhung der Effektivität erfolgt die Anordnung hierbei vorzugsweise benachbart zu einer Wärmetauschereinrichtung der Abgasanlage, wie z. B. ein Mehrrohr- Wärmetauscher oder dergleichen, bzw. benachbart zu einer Katalysatoreinrichtung, wie z. B. ein NOx-Speicherkatalysator.
Zur Steuerung des Luftstroms, Verbesserung des Anströmverhaltens und Vergrößerung der Bodenfreiheit wird bei Bedarf der Abstand und/oder die Neigung der zumindest einen Luft- oder Lamellenklappeneinrichtung bezüglich der Abgasanlage verändert. Zur Gewährleistung einer optimalen Bodenfreiheit in kritischen Fahrsituationen erfolgt diese Veränderung vorzugsweise durch eine einfache Höhenverstellung am hinteren Anlenkpunkt eines zugeordneten Luft- oder Lamellenklappen-Trägers.
Zur Erreichung einer optimalen Kühlung werden einzelne Lamellengruppen oder Einzellamellen der Lamellenklappeneinrichtung vorzugsweise selektiv angesteuert. Die Einstellung erfolgt hierbei insbesondere stufenlos, es kann jedoch auch ein Wechsel zwischen 2 Endstellungen bzw. zwischen mehreren Zwischenstellungen erfolgen.
Zur Verbesserung des Umströmungsverhaltens können an dem zumindest einen Wärmetauscher bzw. der zumindest einen Katalysatoreinrichtung Luftleitbleche angebracht werden, die vorzugsweise gegensinnig zur Luft- oder Lamellenklappeneinrichtung unter einem bestimmten Winkel bezüglich der Längsachse der Wärmetauschereinrichtung bzw. der Katalysatoreinrichtung geneigt sind und rundum in einem gewissen Abstand seitlich vorstehen. Die Neigung der Luftleitbleche beträgt vorzugsweise etwa 20-70°, insbesondere jedoch etwa 35-55°.
Ergänzend oder alternativ zu der beschriebenen erfindungsgemäßen Luft- oder Lamellenklappenlösung kann Kühlluft auch über einen Luftleitschacht zu dem zu kühlenden Bereich der Abgasanlage, wie z. B. ein Mehrrohr-Wärmetauscher, hingeleitet werden. Die Luftzufuhr erfolgt hierbei vorzugsweise aus dem Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich des Kraftfahrzeugs beispielsweise unterhalb eines Stoßfängers, wobei der Luftstrom über eine zweite Lamellenklappeneinrichtung stufenlos gesteuert wird.
Eine zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen frischluftseitig schaltbaren Abgas- Kühlverfahrens geeignete Vorrichtung ist durch eine Steuerungseinrichtung für den die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs umströmenden Luftstrom gekennzeichnet, die vorzugsweise eine stufenlos einstellbare erste Luftklappeneinrichtung, insbesondere jedoch zumindest eine benachbart zu einer Wärmetauschereinrichtung und/oder Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage in einem bestimmten Abstand und einem bestimmten Winkel höhen- und/oder neigungsverstellbar angeordnete Lamellenklappeneinrichtung zur Erzeugung einer möglichst starken Quer- oder Schräganströmung umfasst, deren Lamellen je nach Bedarf einzeln oder in Gruppen selektiv ansteuerbar sind.
Die Steuerungseinrichtung kann vorzugsweise auch Luftleitbleche an der zumindest einen Wärmetauschereinrichtung bzw. Katalysatoreinrichtung umfassen, die zur Verbesserung des Anströmungsverhaltens unter einem bestimmten Winkel α gegensinnig zu der Luft- oder Lamellenklappeneinrichtung bezüglich der Längsachse oder der Horizontalen geneigt sind. Die Neigung beträgt vorzugsweise etwa 20-70°, insbesondere jedoch etwa 35-55°.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Steuerungseinrichtung auch einen durch eine zweite Luftklappeneinrichtung stufenlos steuerbaren Luftleitschacht zur Zuführung von Kaltluft umfassen, dessen Einlass im Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise unterhalb eines Stoßfängers, angeordnet ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen, in denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines als Mehrrohr-Wärmetauscher ausgebildeten Teils einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage mit einer Lamellenklappe zur erfindungsgemäßen Steuerung der Luftumströmung in geöffnetem (Fig. 1a) bzw. geschlossenem (Fig. 1b) Zustand; und
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a mit einer gezielten Luftzufuhr durch einen steuerbaren Luftleitschacht.
Die Figuren zeigen jeweils einen Teil eines im Unterbodenbereich eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs auf herkömmliche Art und Weise angebrachten Abgasrohrs 10, das zur besseren Abkühlung des durchströmenden Abgases bereichsweise als Mehrrohr-Wärmetauscher 12 ausgebildet ist. Es sind jedoch auch andere Wärmetauscherbauformen denkbar. Der Mehrrohr-Wärmetauscher 12 ist zur Verbesserung des Anströmverhaltens erfindungsgemäß mit mehreren äquidistant hintereinander angeordneten Luftleitblechen 14 versehen, die sich quer über den Wärmetauscher 12 erstrecken und unter einem bestimmten Winkel α von etwa 55° bezüglich dessen Längsachse so geneigt sind, dass anströmende Luft erfasst und schräg von unten nach oben über die einzelnen Rohre des Mehrrohr-Wärmetauschers 12 geleitet wird, was naturgemäß mit einer entsprechenden Kühlung des Wärmetauschers 12 und des durchströmenden Abgases verbunden ist. Zur besseren Erfassung und Führung der Luft sind die Luftleitbleche 14 rund um den Mehrrohr- Wärmetauscher 12 etwas überstehend ausgebildet.
Unterhalb des Mehrrohr-Wärmetauschers 12 ist eine Lamellenklappe 16 angeordnet, die eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren und stufenlos einstellbaren Einzellamellen 18 umfasst und sich über die gesamte Länge und Breite des Mehrrohr-Wärmetauschers 12 erstreckt. Die Lamellenklappe 16 ist zur Verbesserung ihrer Funktionsweise gegensinnig zu den Luftleitblechen 14 bezüglich der Längsachse des Mehrrohr-Wärmetauschers 12 oder der Horizontalen geneigt. Zur gezielten Veränderung des Anströmverhaltens und zur Gewährleistung einer optimalen Bodenfreiheit in kritischen Fahrsituationen ist die Lamellenklappe 16 am hinteren Anlenkpunkt 20 des Lamellenträgers höhenverstellbar ausgebildet. Zur Vergrößerung der Bodenfreiheit kann die Lamellenklappe 16 gegebenenfalls auch seitlich zu dem Mehrrohr-Wärmetauscher 12 angeordnet sein. Gegebenenfalls können auch mehrere Lamellenklappen 16 verwendet und geeignet angeordnet werden, um eine ausreichende Quer- oder Schrägströmung durch den Mehrrohr-Wärmetauscher 12 zu erzielen.
Ergänzend zu der Lamellenklappe 16 oder alternativ dazu kann auch zumindest eine vergleichbare Lamellenklappe oder eine sonstige Luftklappeneinrichtung benachbart zu einer (nicht dargestellten) nachgeschalteten Katalysatoreinrichtung, wie z. B. ein NOx-Speicherkatalysator, angeordnet und durch gezielte Steuerung der Luftumströmung zur direkten Kühlung dieser Katalysatoreinrichtung verwendet werden.
Fig. 1a zeigt die offene Ruhe- oder Defaultstellung der Lamellenklappe 16, bei der die Einzellamellen 18 der Lamellenklappe 16 alle vollständig geöffnet sind, so dass die in Längsrichtung anströmende Luft von den schrägstehenden Lamellen 18 erfasst, in ihrer Strömungsrichtung verändert und im wesentlichen parallel zu den Luftleitblechen 14 durch den Mehrrohr-Wärmetauscher 12 nach oben geleitet wird, um an dessen Oberseite wieder auszutreten. Diese gezielte starke Umströmung der Einzelrohre des Mehrrohr-Wärmetauschers 12 mit der relativ kühlen Umgebungsluft bewirkt durch den auftretenden Kühleffekt die gewünschte Verringerung oder zumindest Begrenzung der Abgastemperatur.
In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der (nicht dargestellten) zugeordneten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, wie z. B. die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung, und/oder den Betriebsbedingungen einer eventuell nachgeschalteten oder auch direkt zugeordneten Katalysatoreinrichtung, wie z. B. die Katalysatortemperatur oder die Kenn- oder Steuerdaten eventueller Katalysatorheizmaßnahmen, wird die Lamellenklappe 16 zur Verringerung der Abkühlung, zur Minderung des Luftwiderstandes oder zur Abschwächung von Geräuschemissionen durch selektive Ansteuerung der Einzellamellen 18 oder von einzelnen Lamellengruppen ganz oder teilweise geschlossen. Die Ansteuerung erfolgt stufenlos, es ist jedoch auch ein Wechsel zwischen zwei Endstellungen und/oder ein Wechsel zwischen bestimmten zusätzlichen Zwischenstellungen möglich. Bei einer vollständigen Schließung der Lamellenklappe 16, wie sie in Fig. 1b dargestellt ist, wird die auf die Lamellenklappe 16 auftreffende anströmende Luft vollständig an dem Mehrrohr-Wärmetauscher 12 vorbeigeleitet und eine entsprechende Kühlung vermieden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die zur Kühlung verwendete Luft durch einen zusätzlichen Luftleitschacht 22 auf die Lamellenklappe 16 gelenkt, dessen Einlass sich im Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich 24 unterhalb eines Stoßfängers des Kraftfahrzeugs befindet. Der Einlass 26 des Luftleitschachts 22 ist mit einer stufenlos einstellbaren Schaltklappe 28 zur gezielten stufenlosen Steuerung des Luftstroms versehen. Ergänzend ist noch die Kontur eines Vorderrads 30 eingezeichnet. Der Luftleitschacht 22 kann nicht nur, wie im vorliegenden Fall, ergänzend sondern auch alternativ zu der reinen Luft- oder Lamellenklappenlösung gemäß Fig. 1 verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Idee wurde obenstehend anhand der gezielten Luftkühlung eines Mehrrohr-Wärmetauschers 12 einer Abgasanlage 10, 12 erläutert. Es können jedoch selbstverständlich auch anders gestaltete Wärmetauscher oder andere Bereiche der Abgasanlage gekühlt werden. So können insbesondere, wie bereits erwähnt wurde, auch zugeordnete Katalysatoreinrichtungen der Abgasanlage direkt mittels der Umgebungsluft gekühlt und die Katalysatortemperatur dadurch bedarfsgerecht gesteuert werden.

Claims (31)

1. Verfahren zur Abgaskühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmung der Abgasanlage (10, 12) eines Kraftfahrzeugs mit Luft im Unterbodenbereich durch eine Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmung im Bereich zumindest eines Wärmetauschers (12) und/oder zumindest einer Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage (10, 12) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung durch die Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) unter einem bestimmten Winkel bezüglich der Längsachse des zumindest einen Wärmetauschers (12) und/oder der zumindest einen Katalysatoreinrichtung geleitet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmung durch eine erste Luftklappeneinrichtung (16) gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der ersten Luftklappeneinrichtung (16) stufenlos gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Stellung der ersten Luftklappeneinrichtung (16) als Ruhestellung gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Luftklappeneinrichtung (16) zumindest eine benachbart zu der Abgasanlage (10, 12) angeordnete Lamellenklappeneinrichtung (16) verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lamellenklappeneinrichtung (16) bezüglich der Abgasanlage (10, 12) in einem bestimmten Abstand und einer bestimmten Neigung angeordnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die Neigung der zumindest einen Lamellenklappeneinrichtung (16) bezüglich der Abgasanlage (10, 12) bei Bedarf verändert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand bzw. die Neigung der zumindest einen Lamellenklappeneinrichtung am hinteren Anlenkpunkt (20) eines zugeordneten Lamellenklappen-Trägers eingestellt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Lamellengruppen oder Einzellamellen (18) der zumindest einen Lamellenklappeneinrichtung (16) selektiv angesteuert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmung durch Luftleitbleche (14) an dem zumindest einen Wärmetauscher (12) bzw. der zumindest einen Katalysatoreinrichtung gesteuert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmung durch gezielte Luftzufuhr über zumindest einen Luftleitschacht (22) gesteuert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom durch den zumindest einen Luftleitschacht (22) durch eine zweite Luftklappeneinrichtung (28) gesteuert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhr durch den zumindest einen Luftleitschacht (22) aus dem Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich (24) des Kraftfahrzeugs erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der zugeordneten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs und/oder den Betriebsbedingungen der zumindest einen Katalysatoreinrichtung erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung und/oder die Katalysatortemperatur und/oder Kenn- oder Steuerdaten eventueller Katalysatorheizmaßnahmen als Steuerparameter verwendet werden.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) für den die Abgasanlage (10, 12) eines Kraftfahrzeugs im Unterbodenbereich umströmenden Luftstrom.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) eine erste Luftklappeneinrichtung (16) umfasst.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftklappeneinrichtung (16) stufenlos einstellbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Luftklappeneinrichtung (16) zumindest eine benachbart zu einer Wärmetauschereinrichtung (12) und/oder Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage (10, 12) angeordnete Lamellenklappeneinrichtung (16) umfasst.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lamellenklappeneinrichtung (16) in einem bestimmten Abstand und einem bestimmten Winkel bezüglich der Wärmetauschereinrichtung (12) bzw. der Katalysatoreinrichtung angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die Neigung der zumindest einen Lamellenklappeneinrichtung (16) veränderbar sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Lamellengruppen oder Einzellamellen (18) der zumindest einen Lamellenklappeneinrichtung (16) selektiv ansteuerbar sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung Luftleitbleche (14) an der Wärmetauschereinrichtung (12) und/oder der Katalysatoreinrichtung der Abgasanlage (10, 12) umfasst.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitbleche (14) unter einem bestimmten Winkel α bezüglich der Längsachse der Wärmetauschereinrichtung (12) bzw. der Katalysatoreinrichtung geneigt sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α 20-70° beträgt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α 35-55° beträgt.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (14, 16, 22, 28) zumindest einen Luftleitschacht (22) zur gezielten Zuführung von Kühlluft umfasst.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftleitschacht (22) eine zweite Luftklappeneinrichtung (28) umfasst.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (26) des Luftleitschachtes (22) im Bereich höchsten Staudrucks im Frontendbereich (24) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004018037A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Kühlen von Abgas eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs sowie Wärmeübertrager
WO2006040053A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-20 Behr Gmbh & Co. Kg Luftgekühlter abgaswärmeübertrager, insbesondere abgaskühler für kraftfahrzeuge
WO2006084508A1 (de) * 2004-09-28 2006-08-17 Robert Bosch Gmbh Dosiervorrichtung und brennkraftmaschine mit dosiervorrichtung
CN100573017C (zh) * 2004-10-07 2009-12-23 贝洱两合公司 气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10306412B4 (de) * 2003-02-15 2012-06-21 Volkswagen Ag Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine
DE102016009905A1 (de) 2016-08-17 2018-02-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Luftleitmittel
DE102019004734A1 (de) 2019-01-15 2020-07-16 Daimler Ag Abgaskatalysator für eine Abgasvorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT953824B (it) * 1971-05-07 1973-08-10 Renault Regolatore di temperatura per reattore catalitico
DE4037494A1 (de) * 1989-12-19 1991-06-20 Volkswagen Ag Kuehlvorrichtung fuer das abgassystem einer fahrzeug-brennkraftmaschine
DE10014266A1 (de) * 2000-03-22 2001-09-27 Zeuna Staerker Kg Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004018037A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Kühlen von Abgas eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs sowie Wärmeübertrager
WO2006084508A1 (de) * 2004-09-28 2006-08-17 Robert Bosch Gmbh Dosiervorrichtung und brennkraftmaschine mit dosiervorrichtung
US7877990B2 (en) 2004-09-28 2011-02-01 Robert Bosch Gmbh Metering device and internal combustion engine having a metering device
WO2006040053A1 (de) * 2004-10-07 2006-04-20 Behr Gmbh & Co. Kg Luftgekühlter abgaswärmeübertrager, insbesondere abgaskühler für kraftfahrzeuge
CN100573017C (zh) * 2004-10-07 2009-12-23 贝洱两合公司 气冷式废气热交换器、特别是汽车废气冷却器
US8739520B2 (en) 2004-10-07 2014-06-03 Behr Gmbh & Co. Kg Air-cooled exhaust gas heat exchanger, in particular exhaust gas cooler for motor vehicles

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