DE102008014436A1

DE102008014436A1 - Abgasstrang

Info

Publication number: DE102008014436A1
Application number: DE102008014436A
Authority: DE
Inventors: Antonio Dipl.-Ing. Pepe
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang (10) zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung (12), welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich (14) aufweist, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen einer äußeren Wand (16) und einer inneren Wand (18) des doppelwandigen Bereichs (14) von einem mittels einer Heizeinrichtung (24) aufheizbaren Medium durchströmbar ausgebildet ist, und wobei die Heizeinrichtung (24) zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum (20) angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Heizeinrichtung (24) eine dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge zuführbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang zum Führen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung, welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand des doppelwandigen Bereichs von einem mittels einer Heizeinrichtung aufheizbaren Medium durchströmbar ausgebildet ist.
Die WO 2004/090297 beschreibt einen Abgasstrang, einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich aufweist. Einem Zwischenraum zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand des doppelwandigen Bereichs ist hierbei Brennerabgas einer als Brenner ausgebildeten Heizeinrichtung zuführbar. Durch das Zuführen der Wärme des Brennerabgases in den Zwischenraum ist ein schnelleres Aufheizen einer in dem Abgasstrang angeordneten Abgasbehandlungseinrichtung ermöglicht.
Als nachteilig bei diesem Abgasstrang ist der Umstand anzusehen, dass die Heizeinrichtung vergleichsweise viel Bauraum beansprucht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Abgasstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem ein verbessertes Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraum ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Abgasstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem gattungsgemäßen Abgasstrang die Heizeinrichtung zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum angeordnet ist. Dadurch ist ein besonders direktes und somit verbessertes Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraum ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei dem gattungsgemäßen Abgasstrang vorgesehen, dass der Heizeinrichtung eine dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge zuführbar ist. Dadurch ist zum Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraum keine externe, zusätzliche Heizeinrichtung notwendig. Das Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraum kann somit besonders effizient und somit verbessert erfolgen.
Selbstverständlich kann auch die Heizeinrichtung, welcher die dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge zuführbar ist, zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum angeordnet sein.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Aufheizen lediglich des Mediums in dem Zwischenraum deutlich weniger aufwendig ist, als ein Aufheizen des Abgases selber und/oder ein Aufheizen der Abgasbehandlungseinrichtung.
Durch das Aufheizen lediglich des Mediums in dem Zwischenraum kann die Heizeinrichtung besonders klein bzw. vergleichsweise leistungsarm dimensioniert sein. Infolge des Aufheizens des Mediums in dem Zwischenraum sind Wärmeverluste beim Strömen des Abgases durch den doppelwandigen Bereich reduziert, so dass die Abgasbehandlungseinrichtung schneller eine vorgesehene Betriebstemperatur bereicht.
Durch das besonders schnelle Aufheizen der Abgasbehandlungseinrichtung kann auch bei kalten Außentemperaturen besonders rasch eine besonders hohe Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung eingestellt werden, welche beispielsweise beim Regenerieren der als Partikelfilter ausgebildeten Abgasbehandlungseinrichtung notwendig ist. Dadurch kann eine zum Regenerieren des Partikelfilters vorzusehende Zeitdauer verkürzt und somit Kraftstoff eingespart werden.
Des Weiteren sind durch ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur der etwa als Katalysator ausgebildeten Abgasbehandlungseinrichtung verbesserte Emissionswerte der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen.
Die Abgasbehandlungseinrichtung kann als SCR-Katalysator (SCR = Selective Catalytic Reduction, selektive katalytische Reduktion) ausgebildet sein, mittels welchem Stickoxide unter Zugabe eines üblicherweise harnstoffhaltigen Reduktionsmittels reduzierbar sind. In diesem Fall verringert ein rasches Aufheizen des Abgasstrangs ein Kristallisationsrisiko von Harnstoff in dem harnstoffhaltigen Reduktionsmittel, welches dem SCR-Katalysator zugeführt wird.
Insgesamt kann so aufgrund besonders hoher Wirkungsgrade der Abgasbehandlungseinrichtungen und/oder aufgrund der besonders kurzen zum Regenerieren des Partikelfilters vorzusehenden Zeitdauer der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine verringert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt einen teilweise geschnittenen Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
1 zeigt einen Abgasstrang 10 zum Abführen von Abgas einer vorliegend nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eines ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeugs. In dem Abgasstrang 10 ist eine Abgasbehandlungseinrichtung 12 angeordnet, welche als Katalysator, insbesondere als SCR-Katalysator, oder als Partikelfilter ausgebildet sein kann. Ein stromaufwärts der Abgasbehandlungseinrichtung 12 angeordneter Bereich des Abgasstrangs 10 ist als doppelwandiger Bereich 14 ausgebildet.
In dem doppelwandigen Bereich 14 weist der Abgasstrang 10 eine äußere Wand 16 und eine innere Wand 18 auf, durch welche ein Zwischenraum 20 abgegrenzt ist. Der Zwischenraum 20 dient einem thermischen Isolieren des doppelwandigen Bereichs 14 gegenüber einer Umgebung des Abgasstrangs 10.
Vorliegend ist zwischen der äußeren Wand 16 und der inneren Wand 18 ein Drahtgestrickring 22 zum Abdichten des Zwischenraums 20 und als Abstandshalter angeordnet.
Gemäß 1 ist in dem Zwischenraum 20 eine Heizeinrichtung 24 angeordnet, mittels welcher ein in dem Zwischenraum 20 sich befindendes Medium, etwa Luft, aufheizbar ist. Die Heizeinrichtung 24 kann ein, insbesondere als Heizwiderstand ausgebildetes, elektrisches Heizelement aufweisen.
Mittels der Heizeinrichtung 24 ist somit ein Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraums 20 ermöglicht. Eine dabei sich einstellende Zirkulation des Mediums in dem Zwischenraum 20 ist in 2 durch Strömungspfeile 26 veranschaulicht. Hierdurch ist erkennbar, dass das Medium in dem Zwischenraum 20 sowohl in Richtung eines innerhalb der inneren Wand 18 des doppelwandigen Bereichs 14 strömenden Abgasstroms als auch entgegen dieser Richtung durch den Zwischenraum 20 strömen kann.
Aufgrund des Aufheizens des Mediums in dem Zwischenraum 20 mittels der Heizeinrichtung 24 erfolgt ein in 1 durch eine Schar von Pfeilen dargestellter Wärmeabfluss 28 aus dem doppelwandigen Bereich 14 hauptsächlich über das sich in dem Zwischenraum 20 befindende, erwärmte Medium.
Durch das vorliegend dargestellte, vollständige Integrieren der Heizeinrichtung 24 in den Zwischenraum 20 ist ein besonders rasches Aufwärmen des ein vergleichsweise geringes Volumen aufweisenden Mediums in den Zwischenraum 20 ermöglicht. Darüber hinaus beansprucht die Heizeinrichtung 24 keinen über Außenmaße des Abgasstrangs 10 in dem doppelwandigen Bereich 14 hinausgehenden Baurraum, abgesehen von einer Verkabelung zum Beaufschlagen der Heizeinrichtung 24 mit elektrischer Leistung.
Ergänzend oder alternativ kann der Heizeinrichtung 24 auf vorliegend nicht näher dargestellte Weise eine Wärmemenge zugeführt werden, welche dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammt. Hierbei kann etwa in einem stromabwärts der Abgasbehandlungseinrichtung 12 angeordneten Bereich 30 des Abgasstrangs 10 strömendes Abgas abgezweigt und der Heizeinrichtung 24 zugeführt werden.
Das aufheizbare Medium ist vorliegend von einer Umgebung des Abgasstrangs fluiddicht getrennt in den Zwischenraum 20 eingeschlossen.
Eine thermische Isolationswirkung des Zwischenraums 20 ist durch das Aufheizen des Mediums in dem Zwischenraum 20 erhöht. Ein Wärmeaustausch zwischen dem von der inneren Wand 18 umgebenen Abgas und dem Medium in dem Zwischenraum 20 ist aufgrund des Aufheizens des Mediums in dem Zwischenraum 20 verringert. Dadurch wird dem innerhalb der inneren Wand 18 strömenden Abgas weniger Wärme durch die Umgebung des Abgasstrangs 10 entzogen und somit die Abgasbehandlungseinrichtung 12 besonders rasch aufgeheizt.
So kann eine Regenerationszeit der als Partikelfilter ausgebildeten Abgasbehandlungseinrichtung 12 verkürzt bzw. die als Katalysator ausgebildete Abgasbehandlungseinrichtung 12 schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden.
Selbstverständlich kann auf das elektrische Beheizen der Heizeinrichtung 24 vollständig verzichtet werden und der Heizeinrichtung 24 lediglich die dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge zugeführt werden.
Auch kann die Heizeinrichtung 24 sowohl durch die dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge als auch elektrisch beheizbar ausgebildet sein. Ebenso kann der Heizeinrichtung die dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge mittels eines vorliegend nicht gezeigten Wärmetauschers zugeführt werden.
In der Figur ist des Weiteren ein Temperatursensor 32 gezeigt, mittels welchem eine Temperatur des Abgases an einem Einlassbereich der Abgasbehandlungseinrichtung 12 ermittelbar ist. Eine Heizleistung der Heizeinrichtung 24 kann in Abhängigkeit von einem Signal des Temperatursensors 32 verändert werden. Insbesondere kann die Heizleistung dann verringert werden, oder ein Heizen mittels der Heizeinrichtung 24 gänzlich eingestellt werden, wenn die Abgasbehandlungseinrichtung 12 die vorgesehene Betriebstemperatur erreicht hat.
Ebenso kann die Heizleistung der Heizeinrichtung 24 dann besonders stark erhöht werden, wenn die Abgasbehandlungseinrichtung 12 eine die Betriebstemperatur besonders weit unterschreitende Temperatur aufweist.

10: Abgasstrang
12: Abgasbehandlungseinrichtung
14: doppelwandiger Bereich
16: äußere Wand
18: innere Wand
20: Zwischenraum
22: Drahtgestrickring
24: Heizeinrichtung
26: Strömungspfeil
28: Wärmeabfluss
30: Bereich
32: Temperatursensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/090297 [0002]

Claims

Abgasstrang zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung (12), welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich (14) aufweist, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen einer äußeren Wand (16) und einer inneren Wand (18) des doppelwandigen Bereichs (14) von einem mittels einer Heizeinrichtung (24) aufheizbaren Medium durchströmbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum (20) angeordnet ist.
Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufheizbare Medium von einer Umgebung des Abgasstrangs (10) zumindest im Wesentlichen fluiddicht getrennt in dem Zwischenraum (20) eingeschlossen ist.
Abgasstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung (24) ein, insbesondere als Heizwiderstand ausgebildetes, elektrisches Heizelement aufweist.
Abgasstrang zum Zuführen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu einer Abgasbehandlungseinrichtung (12), welcher einen doppelwandig ausgebildeten Bereich (14) aufweist, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen einer äußeren Wand (16) und einer inneren Wand (18) des doppelwandigen Bereichs (14) von einem mittels einer Heizeinrichtung (24) aufheizbaren Medium durchströmbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung (24) eine dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine entstammende Wärmemenge zuführbar ist.
Abgasstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) zumindest bereichsweise in dem Zwischenraum (20) angeordnet ist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung (24) zumindest ein Teilstrom des Abgases der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (32) zum Ermitteln einer Temperatur des Abgases vorgesehen ist, wobei eine Heizleistung der Heizeinrichtung (24) in Abhängigkeit von einem Signal des Temperatursensors (32) veränderbar ist.