DE102007038516B4

DE102007038516B4 - Abgasanlage und Verfahren zum Betrieb der Abgasanlage

Info

Publication number: DE102007038516B4
Application number: DE102007038516.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Harrer; Jens Schneider; Anton Hans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2027-08-17
Also published as: WO2009021783A1; DE102007038516A1

Abstract

Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die ein Abgasrohr mit zumindest einem Katalysator und einen parallel zum Abgasrohr verlaufenden Bypass aufweist, wobei ein Eingang in den Bypass mittels eines Strömungselementes verschließbar ist, wobei der Bypass (12) stromab des zumindest einen Katalysators (11) vorgesehen und in dem Bypass (12) zumindest ein Diagnosesensor (4) zur Bestimmung der Abgaszusammensetzung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (12) gebildet ist durch eine in einer Wandung (10.3) des Abgasrohrs (10) vorgesehene Ausbuchtung (17), die über eine Öffnung (17.1) mit dem Abgasrohr (10) strömungsverbunden ist, wobei mittels des Strömungselementes (13) Abgas in die Ausbuchtung (17) leitbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Abgasanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist schon eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine aus der JP-08254145 A bekannt, die ein Abgasrohr mit zumindest einem Katalysator und einen parallel zum Abgasrohr verlaufenden Bypass aufweist, wobei ein Eingang in den Bypass mittels einer ersten Klappe verschließbar ist. Der Katalysator ist im parallel zum Bypass verlaufenden Parallelabschnitt des Abgasrohrs vorgesehen, wobei ein Eingang in diesen Parallelabschnitt mittels einer zweiten Klappe verschließbar ist und wobei in diesem Parallelabschnitt stromab der zweiten Klappe und stromauf des Katalysators eine Lambdasonde angeordnet ist.
Es sind Abgasanlagen mit Diagnosesensoren bekannt, die ständig dem Abgas ausgesetzt sind. Durch die harten Umgebungsbedingungen im Abgasrohr erfahren die Diagnosesensoren nach einer bestimmten Zeit einen sogenannten Signaldrift, der die Messgenauigkeit zunehmend verschlechtert. Dies führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Diagnosesensoren. Die Diagnosesensoren haben teilweise Schutzrohre und/oder Schutzschichten, die den Diagnosesensor vor den schädlichen Umgebungsbedingungen schützen sollen.
Ferner sind Abgasanlagen bekannt aus der US 7 255 098 B1 , der US 2005/0262 833 A1 und der JP S62 83 650 A .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Abgasanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Lebensdauer des zumindest einen Diagnosesensors verlängert wird und die hohe Messgenauigkeit des Diagnosesensors aufrechterhalten bleibt, indem dieser nur temporär dem heißen Abgas ausgesetzt wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Bypassabschnitt stromab des zumindest einen Katalysators vorgesehen und in dem Bypassabschnitt ein Diagnosesensor angeordnet ist, dessen Messwerte nur in vorbestimmten Zeitintervallen für eine in einem Steuergerät ablaufende Abgasdiagnose erforderlich sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bypass gebildet ist durch eine in einer Wandung des Abgasrohrs vorgesehene Ausbuchtung, die über eine Öffnung mit dem Abgasrohr strömungsverbunden ist, wobei mittels des Strömungselementes Abgas in die Ausbuchtung leitbar ist. Auf diese Weise wird eine sehr bauraumsparende Anordnung des Bypasses erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Strömungselement als Klappe oder Schieber ausgeführt und mittels eines Stellglieds verstellbar.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
2 zeigt eine andre Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
3 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasanlage einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt vereinfacht eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
Die Brennkraftmaschine 1 hat eine Abgasanlage 2, die zumindest einen Abgassensor 3 zur Regelung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise eine Lambdasonde, und zumindest einen Diagnosesensor 4 zur gasselektiven Diagnose der Abgaszusammensetzung, beispielsweise einen Kohlenmonoxid-, Kohlenwasserstoff-, Stickoxid- oder Partikelsensor, aufweist.
Der Abgassensor 3 und der Diagnosesensor 4 sind jeweils über eine Signalleitung 5 mit einer Motorsteuerung 6 verbunden. Die Diagnose der Abgaszusammensetzung wird von der Motorsteuerung 6 in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt. Der Diagnosesensor 4 ist beispielsweise nur in diesen Diagnosephasen in Messbereitschaft.
Die Abgasanlage 2 hat zumindest ein Abgasrohr 10 und jeweils zumindest einen im Abgasrohr 10 vorgesehenen Katalysator 11. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind zwei Katalysatoren 11 vorgesehen, ein Vorkatalysator 11.1 und ein Nachkatalysator 11.2. Zwischen dem Katalysator 11.1 und dem Katalysator 11.1 könnte ein Partikelfilter angeordnet sein. Der zumindest eine Abgassensor 3 ist beispielsweise stromauf des Vorkatalysators 11.1 angeordnet. Der zumindest eine Diagnosesensor 4 ist in Strömungsrichtung gesehen hinter dem letzten Katalysator 11.2 angeordnet, könnte aber auch zwischen den beiden Katalysatoren 11.1, 11.2 vorgesehen sein.
Die Abgasanlage 2 weist einen zum Abgasrohr 10 parallel verlaufenden Bypass 12 auf, der über einen Eingang 12.1 und einen Ausgang 12.2 mit dem Abgasrohr 10 strömungsverbunden ist, wobei der Eingang 12.1 in die Bypassleitung 12 mittels eines Strömungselementes 13 verschließbar oder gedrosselt ist. Das Strömungselement 13 ist eine Klappe, ein Schieber oder ein sonstiges Ventil und wird mittels eines Stellglieds 14 verstellt, das beispielsweise ein Magnet ist. Auch der Ausgang 12.2 kann mit einem nicht dargestellten weiteren Strömungselement verschließbar sein. Anstatt des Strömungselementes 13 könnte der Eingang 12.1 auch eine Verengung aufweisen.
Es ist vorgesehen, dass der Bypass 12 stromab des Nachkatalysators 11.2. oder des Vorkatalysators 11.1 vorgesehen und in dem Bypass 12 der zumindest eine Diagnosesensor 4 zur gasselektiven Diagnose der Abgaszusammensetzung angeordnet ist. Der Bypass 12 ist dadurch gebildet, dass das Abgasrohr 10 sich abschnittsweise in zwei Parallelabschnitte 10.1, 10.2 verzweigt, die sich stromab wieder zu einem einzigen Abschnitt vereinigen. Einer der Parallelabschnitte 10.1, 10.2 ist der Bypass 12. Der Bypass 12 erstreckt sich nur abschnittsweise entlang des Abgasrohrs 10 und hat beispielsweise einen geringeren Strömungsquerschnitt als der andere Parallelabschnitt 10.1, 10.2. Der Bypass 12 ist an das Abgasrohr 10 beispielsweise angeschweißt oder angeschraubt. Der Diagnosesensor 4 ragt mit einem Messabschnitt in den Bypass 12 hinein.
Das Strömungselement 13 wird für eine mit dem Diagnosesensor 4 durchzuführende Diagnose der Abgasanlage 2 zeitweise geöffnet und nach Abschluss der Diagnose wieder geschlossen. Dadurch wird erreicht, dass der Diagnosesensor 4 nur während der Diagnose dem Abgas ausgesetzt und von diesem angeströmt wird. Außerhalb der Diagnosephase wird der Diagnosesensor 4 gar nicht oder nur geringfügig von Abgas angeströmt.
Alternativ ist möglich, bei vorbestimmten, für die Diagnosesonde „schädlichen” Betriebszuständen des Motors, beispielsweise bei Volllast oder bei Katalysator-Regenerierung, das Strömungselement 13 zu schließen und damit die Anströmung der Diagnosesonde 4 zu unterbrechen und in allen übrigen Betriebszuständen das Strömungselement 13 geöffnet zu halten.
Die Lebensdauer bzw. Einsatzdauer des Diagnosesensors 4 wird auf diese Weise in beiden Fällen deutlich erhöht. Außerdem kann eine hohe Messgenauigkeit über eine längere Betriebsdauer als im Stand der Technik aufrechterhalten werden.
2 zeigt vereinfacht eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
Bei der Abgasanlage nach 2 sind die gegenüber der Abgasanlage nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Abgasanlage nach 2 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen darin, dass die Verzweigung in den Bypass 12 Y-förmig ausgeführt ist.
3 zeigt vereinfacht eine erfindungsgemäße Abgasanlage einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei der Abgasanlage nach 3 sind die gegenüber der Abgasanlage nach 1 und 2 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Abgasanlage nach 3 unterscheidet sich von den Abgasanlagen nach 2 und 3 darin, dass der Bypass 12 gebildet ist durch eine in einer Wandung 10.3 des Abgasrohrs 10 vorgesehene Ausbuchtung 17, die über eine Öffnung 17.1 mit dem Abgasrohr 10 strömungsverbunden ist, wobei mittels des Strömungselementes 13 Abgas in die Ausbuchtung 17 leitbar ist. Die Ausbuchtung 17 stellt strömungstechnisch ein Totwassergebiet dar und ist kammerförmig ausgebildet.
Die Öffnung 17.1 ist mittels des Strömungselements 13 verschließbar, wodurch der Diagnosesensor 4 von dem Abgasrohr 10 strömungsgetrennt wird. Die geöffnete Öffnung 17.1 wird durch das Strömungselement 13 in den Eingang 12.1 und den Ausgang 12.2 des Bypasses 12 aufgeteilt, wobei dieses beispielsweise im Bereich der Öffnung 17.1 angeordnet ist. Auf diese Weise werden mit einem einzigen Strömungselement 13 sowohl der Eingang 12.1 als auch der Ausgang 12.2 geöffnet bzw. geschlossen. Bei geöffneter Öffnung 17.1 ragt das Strömungselement 13 beispielsweise schräg in das Abgasrohr 10 hinein und leitet auf diese Weise einen Teil des Abgases in die Ausbuchtung 17, der in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Strömungselement 13 wieder zurück in das Abgasrohr 10 strömt.
Die Ausbuchtung 17 ist einstückig am Abgasrohr 10 ausgebildet oder als separates Bauteil an das Abgasrohr 10 angesetzt.
Der Diagnosesensor 4 ragt mit seinem Messabschnitt in den Bypass 12 hinein. Beispielsweise ist er derart angeordnet, dass er mit seiner Längserstreckung in Richtung des Abgasrohrs 10 verläuft.

Claims

Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die ein Abgasrohr mit zumindest einem Katalysator und einen parallel zum Abgasrohr verlaufenden Bypass aufweist, wobei ein Eingang in den Bypass mittels eines Strömungselementes verschließbar ist, wobei der Bypass (12) stromab des zumindest einen Katalysators (11) vorgesehen und in dem Bypass (12) zumindest ein Diagnosesensor (4) zur Bestimmung der Abgaszusammensetzung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (12) gebildet ist durch eine in einer Wandung (10.3) des Abgasrohrs (10) vorgesehene Ausbuchtung (17), die über eine Öffnung (17.1) mit dem Abgasrohr (10) strömungsverbunden ist, wobei mittels des Strömungselementes (13) Abgas in die Ausbuchtung (17) leitbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasanlage nach Anspruch 1 bereitgestellt wird und dass das Strömungselement (13) für eine mit dem Diagnosesensor (4) durchzuführende Diagnose der Abgasanlage (2) zeitweise geöffnet und nach Abschluss der Diagnose wieder geschlossen wird.