DE102007002664A1 - Abgasanlage sowie Verfahren zum Aufbau einer Abgasanlage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (10) sowie ein Verfahren zum Aufbau einer Abgasanlage. Um den Aufbau einer komplexen Abgasanlage (10) zu erleichtern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Katalysator (22), der Behälter (12) und die Hilfsstofffördereinrichtung zu einem Abgasanlagenmodul (26) zusammengefasst sind. Die Zusammenfassung der Komponenten zu einem Modul vereinfacht die Herstellbarkeit des Fahrzeugs signifikant. Die Zusammensetzung zu einem Abgasanlagenmodul (26) erleichtert auch die Standardisierung, wobei mit einer Standardisierung ein Einsatz für mehrere Fahrzeugtypen erleichtert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage sowie ein Verfahren zum Aufbau einer Abgasanlage.
  • Aus der Praxis des Kraftfahrzeugbaus sind verschiedenste Abgasanlagen bekannt. Diese weisen zum Teil sehr umfangreiche Komponenten auf.
  • Die Packagedichte von unterzubringenden Komponenten in modernen Pkw ist bereits als sehr hoch zu bezeichnen. Zusatzumfänge wie z. B. ein Harnstofftank mit Dosiermodul zur Erfüllung zukünftiger Abgasgrenzwerte bei Dieselmotoren verschärfen die Packagedichte erneut. Gleichzeitig sind die Kraftfahrzeugnutzer nicht bereit, Einschränkungen hinzunehmen, z. B. in bezug auf das Kofferraumvolumen. Auch ein vollwertiges Ersatzrad gilt vielerorts immer noch als sehr kundenrelevant oder es ist gesetzlich vorgeschrieben. Bei Abgasanlagen mit Harnstoffabgasnachbehandlungstechnologie kollidiert der. Wunsch nach einem vollwertigen Ersatzrad mit dem bisher bekannten Konzept, einen Harnstofftank in der Ersatzradmulde unterzubringen.
  • Zur Unterbringung von Komponenten, insbesondere von Tankräumen in Kraftfahrzeugen sind im Stand der Technik bereits unterschiedliche Lösungswege vorgeschlagen worden.
  • Ein erster Lösungsweg, der in der DE 198 41 331 C2 beschrieben ist, besteht in der Schaffung von Zusatzraum im Fahrzeuginneren durch eine Erhöhung des Mitteltunnels.
  • Ein zweiter Lösungsweg, der in der DE 101 16 268 A1 beschrieben ist, besteht in der Verlagerung von Komponenten, insbesondere der Antriebswelle und der Abgasanlage, um so Tankraum frei zu machen.
  • In beiden Fällen ist es erforderlich, die Karosseriebodenstruktur dem jeweils vorgeschlagenen Lösungsweg entsprechend zu ändern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer komplexen Abgasanlage zu erleichtern. Die Ausgestaltungen der Erfindung dienen dem Ziel, unter Vermeidung der Veränderung von bestehenden Karosseriebodenstrukturen den Aufbau einer komplexen Abgasanlage, insbesondere einer Abgasanlage mit Harnstoffabgasnachbehandlungstechnologie in einfacher Weise zu ermöglichen
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Katalysator, der Behälter und die Hilfsstofffördereinrichtung zu einem Abgasanlagenmodul zusammengefasst sind. Die Zusammenfassung der Komponenten zu einem Modul vereinfacht die Herstellbarkeit des Fahrzeugs signifikant. Die Zusammenfassung zu einem Abgasanlagenmodul erleichtert auch die Standardisierung, wobei mit einer Standardisierung ein Einsatz für mehrere Fahrzeugtypen erleichtert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Montagerahmen vorgesehen, welcher Montagebereiche für den Ka talysator und den Behälter aufweist. Ein Montagerahmen hat den Vorteil, bei einer Vormontage die Reihenfolge beim Verbauen der einzelnen Komponenten freier festlegen zu können.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Abgasanlagenmodul eine Hüllkontur auf, die an die Unterseite eines Karosseriebodenstrukturabschnitts insbesondere an den vorderen Bereich des Fahrzeugtunnels angepasst ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Hecktriebskonzepte und Allradsysteme optimiert, denn diese weisen schon im Stand der Technik Karosseriebodenstrukturabschnitte auf, deren in Stand der Technik ungenutzt bestehenden Freiräume im Sinne der Erfindung genutzt werden können. Durch die beschriebene Ausgestaltung werden die einem Fahrzeugbenutzer zur freien Verfügung stehenden Nutzungsräume nicht beschränkt, und es ist auch weiterhin ohne Laderaumverlust auch bei einer Harnstoffabgasnachbehandlungstechnologie möglich, ein vollwertiges Ersatzrad zur Verfügung zu stellen.
  • Ferner ist bei der genannten Ausgestaltung die Gewichtsverteilung im Fahrzeug optimal, denn die mit der Abgasanlage verbundenen Gewichte liegen weit unten und nahe der Fahrzeugmittenebene. Dadurch, dass das Abgasanlagenmodul unterhalb der Karosseriebodenstruktur angeordnet ist, ist zudem eine Geruchsentwicklung im Innenraum durch eine etwaig undichte Anlage praktisch ausgeschlossen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter derart gestaltet und positioniert ist, dass in einem in einem Fahrzeug eingebauten Zustand der Behälter durch Motorabwärme angewärmt wird. Durch diese Ausgestaltung wird die Zuverlässigkeit der Anlage auch bei tiefen Temperaturen erhöht.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Befüllung des Behälters ein langgestreckter Einfüllstutzen vorgesehen ist, der mit dem Behälter fest verbunden ist und so als Teil des Abgasanlagenmoduls mit diesem gemeinsam handhabbar ist. Dies erleichtert den Aufbau der Anlage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einfüllstutzen eine Einfüllöffnung aufweist, die in einem in einem Fahrzeug eingebauten Zustand im Motorraum vorzugsweise servicefreundlich an der Oberseite der Aggregate des Motorraumes positioniert ist. Dies erleichtert die Benutzung der Anlage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zu dem Katalysator führendes Abgasrohr vorgesehen ist, das mit dem Katalysator fest verbunden ist und so als Teil des Abgasanlagenmoduls mit diesem gemeinsam handhabbar ist. Dies erleichtert den Aufbau der Anlage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an dem Abgasrohr ein Injektor für den Hilfsstoff angeordnet ist. Dies erleichtert den Aufbau der Anlage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor mit einer Zusatzluftfördereinrichtung verbunden ist. Dies erleichtert den Aufbau der Anlage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Katalysator ein SCR-Katalysator ist. Damit werden die Vorteile dieser Technologie der Abgasbehandlung für eine Vielzahl Fahrzeugtypen nutzbar gemacht.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter als Harnstoffbehälter ausgebildet ist.
  • Die Vorteile der Erfindung zeigen sich auch bei einem Aufbau einer Abgasanlage. Daher wird auch für ein Verfahren zum Aufbau einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine Schutz beansprucht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zunächst ein Katalysator, ein Behälter für einen Hilfsstoff und eine Hilfsstofffördereinrichtung in einem ersten Verfahrensabschnitt zu einem Abgasanlagenmodul zusammengefasst und vormontiert werden und dass dann in einem zweiten Verfahrensabschnitt das vormontierte Abgasanlagenmodul an einem Karosseriebodenstrukturabschnitt montiert wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abgasanlagenmodul in dem zweiten Verfahrensabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Ebenenerstreckung der Karosseriebodenstruktur an diese herangeführt wird, wobei ein etwaig vorhandener Einfüllstutzen zwischen bereits montierte Aggregate in den Motorraum eintaucht.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter in dem zweiten Verfahrensschritt in einen seitlich abgeschirmten Raum, insbesondere den Fahrzeugkanal eintaucht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Abgasanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, deren Hüllkontur auf einen zu Vergleichszwecken dargestellten Fahrzeugtunnel abgestimmt ist, und
  • 2 eine Ansicht auf einen Abschnitt der Abgasanlage in 1 gemäß dem Pfeil I in 1.
  • Die in den 1 und 2 gezeigte Abgasanlage 10 weist als Komponenten einen Behälter 12 für einen Hilfsstoff, nämlich einen Harnstofftank 14, einen Einfüllstutzen 16, eine Dosierpumpe (integriert, daher unsichtbar), einen Injektor (integriert in einem Abgasrohr 18, daher unsichtbar; optional mit Druckpumpe) sowie einen SCR Katalysator 22 auf
  • Die zuvor genannten Komponenten sind zum Teil direkt miteinander und zum Teil über einen Montagerahmen 24 miteinander verbunden, so dass die explizit vorgenannten Komponenten ein Abgasanlagenmodul 26 darstellen, welches mit weiteren Komponenten 28, 30, die in der 1 gestrichelt dargestellt sind, eine Abgasanlage 10 gebildet werden kann.
  • In 1 ist gezeigt, dass der SCR-Katalysator 22 ein im Wesentlichen flach ausgebildetes Bauelement ist, in welches das Abgas eines Verbrennungsmotores über das Abgasrohr 18 zugeführt wird. Zur Abgabe des in dem SCR-Katalysator 22 behandelten Abgases sind zwei Abgabestutzen 32 vorgesehen, über welche das Abgasanlagenmodul 26 an weitere Komponenten 30 der Abgasanlage 10 anschließbar ist.
  • Der Harnstofftank 14, der ein Volumen von 3 bis 20 Liter, vorzugsweise 6 Liter aufweist, ist als Kunststoffspritzgussteil mit einer tonnenartigen Behälterwandung 34 und einem Schraubdeckel 36 ausgebildet, wobei die Behälterwandung 34 an die Kontur eines Fahrzeugtunnels 38 angepasst ist und dementsprechend freigeformte, insbesondere geneigt ausgebildete Wandabschnitte 40 aufweist. Der Fahrzeugtunnel 38 ist Teil einer im Stand der Technik bekannten Karosseriebodenstruktur. Der Behälter 12 kann zur Volumenvergrößerung wie in der 1 gezeigt mit einem rohrartigen Fortsatz 42 ausgebildet sein, wobei der rohrartige Fortsatz 42 wiederum an den Fahrzeugtunnel 38 angepasst ist und dementsprechend auch gewollte Einbeulungen 44 aufweisen kann.
  • Das Verfahren der Abgasbehandlung mittels des SCR-Katalysators 22 erfordert es, dass Harnstoff als Hilfsstoff vor dem SCR-Katalysator dem Abgas zudosiert wird. Diese Zudosierung erfolgt mittels der Hilfsstofffördereinrichtung (nicht gezeigt), welche an dem Schraubdeckel 36 angeordnet ist und über eine Hilfsstoffförderleitung 46 mit dem Injektor (nicht gezeigt) verbunden ist. An dem Injektor kann eine Zusatzluftfördereinrichtung angeschlossen sein, die als Teil des Abgasanlagenmodus 26 mit vormontiert ist.
  • Die 1 und 2 zeigen das Abgasanlagenmodul 26 nach der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Verfahrensabschnitt erfolgten Vormontage. Insgesamt beschreibt das Abgasanlagenmodul 26 eine flache, an den Fahrzeugtunnel 38 angepasste Struktur, welche es nicht erfordert, andere Aggregate des Kraftfahrzeuges zu verlagern. Aus den Figuren ist auch erkennbar, dass das Abgasanlagenmodul 26 und insbesondere der Behälter 12 durch den sie umgebenden Fahrzeugtunnel 38 seitlich geschützt werden, wodurch eine hohe Crashsicherheit gegeben ist. Ferner wird durch den Fahrzeugtunnel 38 eine Schallabschirmung bewirkt, so dass eine Geräuschentwicklung durch die Hilfsstofffördereinrichtung, insbesondere eine Dosierpumpe im Fahrzeuginnern nicht mehr wahrnehmbar ist.
  • Die Figuren zeigen schließlich, dass die Leitungslänge der Hilfsstoffförderleitung 46 sehr kurz ist, so dass die Verlegung dieser Leitung mit geringem Aufwand möglich ist.
  • Nach dem fertigen Aufbau der Abgasanlage, insbesondere gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, liegt eine Einfüllöffnung 48 des Einfüllstutzens 16 im Motorraum oberhalb des Großteiles, wenn nicht gar aller weiteren Aggregate des Motorraumes, so dass eine Servicebetankung problemlos möglich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19841331 C2 [0005]
    • - DE 10116268 A1 [0006]

Claims (14)

  1. Abgasanlage mit einem Katalysator (22), einem Behälter (12) für einen Hilfsstoff sowie einer Hilfsstofffördereinrichtung, wobei der Katalysator (22), der Behälter (12) und die Hilfsstofffördereinrichtung zu einem Abgasanlagenmodul (26) zusammengefasst sind.
  2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Montagerahmen (24) vorgesehen ist, welcher Montagebereiche für den Katalysator (22) und den Behälter (12) aufweist.
  3. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasanlagenmodul (26) eine Hüllkontur aufweist, die an die Unterseite eines Karosseriebodenstrukturabschnitts insbesondere an den vorderen Bereich des Fahrzeugtunnels (38) angepasst ist.
  4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) derart gestaltet und positioniert ist, dass in einem in einem Fahrzeug eingebauten Zustand der Behälter durch Motorabwärme angewärmt wird.
  5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung des Behälters (12) ein langgestreckter Einfüllstutzen (16) vorgesehen ist, der mit dem Behälter (12) fest verbunden ist und so als Teil des Abgasanlagenmoduls (26) mit diesem gemeinsam handhabbar ist.
  6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfüllstutzen (16) eine Einfüllöffnung (48) aufweist, die in einem in einem Fahrzeug eingebauten Zustand im Motorraum vorzugsweise servicefreundlich an der Oberseite der Aggregate des Motorraumes positioniert ist.
  7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu dem Katalysator (22) führendes Abgasrohr (18) vorgesehen ist, das mit dem Katalysator (22) fest verbunden ist und so als Teil des Abgasanlagenmoduls (26) mit diesem gemeinsam handhabbar ist.
  8. Abgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Abgasrohr (18) ein Injektor für den Hilfsstoff angeordnet ist.
  9. Abgasanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor mit einer Zusatzluftfördereinrichtung verbunden ist.
  10. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein SCR-Katalysator (22) ist.
  11. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) als Harnstoffbehälter ausgebildet ist.
  12. Verfahren zum Aufbau einer Abgasanlage (10) eines Kraftfahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator (22), ein Behälter (12) für einen Hilfsstoff und eine Hilfsstofffördereinrichtung in einem ersten Verfahrensabschnitt zu einem Abgasanlagenmodul (26) zusammengefasst und vormontiert werden und dass in einem zweiten Verfahrensabschnitt das vormontierte Abgasanlagenmodul (26) an einem Karosseriebodenstrukturabschnitt montiert wird.
  13. Abgasanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasanlagenmodul in dem zweiten Verfahrensabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Ebenenerstreckung der Karosseriebodenstruktur an diese herangeführt wird, wobei ein etwaig vorhandener Einfüllstutzen zwischen bereits montierte Aggregate in den Motorraum eintaucht.
  14. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in dem zweiten Verfahrensschritt in einen seitlich abgeschirmten Raum, insbesondere den Fahrzeugkanal eintaucht.
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