DE102009014179B4 - exhaust system - Google Patents

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Abstract

Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: eine Turboladeranordnung (11) mit wenigstens einer durch einen Abgasstrom angetriebenen Turbine (25); und ein der Turboladeranordnung (11) nachfolgendes Funktionselement (13); wobei zwischen der Turbine (25) und dem Funktionselement (13) ein Strömungsraum (27) zum Führen des von der Turbine (25) abgehenden Abgasstroms ausgebildet ist; und wobei der Strömungsraum (27) über einen Nebenschlussausgang (28) mit einem Gasaufnahmeraum (31) in Verbindung steht, dadurchgekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) strömungsberuhigt ist, wobei der Strömungsraum (27) über einen Verbindungskanal (29) mit dem strömungsberuhigten Gasaufnahmeraum (31) verbunden ist, wobei der Verbindungskanal (29) zur Bildung einer Helmholtz-Resonator-Anordnung um eine Abstimmlänge (L) in den strömungsberuhigten Gasaufnahmeraum (31) hineinragt.An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger assembly (11) having at least one turbine (25) driven by an exhaust gas flow; and a functional element (13) following the turbocharger arrangement (11); wherein between the turbine (25) and the functional element (13) a flow space (27) for guiding the exhaust gas flow outgoing from the turbine (25) is formed; and wherein the flow space (27) is connected to a gas receiving space (31) via a bypass outlet (28), characterized in that the gas receiving space (31) is flow calmed, the flow chamber (27) being connected to the flow calmed gas receiving chamber via a connecting channel (29) (31) is connected, the connecting channel (29) protruding by a tuning length (L) into the flow-calmed gas receiving space (31) to form a Helmholtz resonator arrangement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, das eine Turboladeranordnung mit wenigstens einer durch einen Abgasstrom angetriebenen Turbine und ein der Turboladeranordnung nachfolgendes Funktionselement, insbesondere einen Abgaskatalysator, umfasst, wobei zwischen der Turbine und dem Funktionselement ein Strömungsraum zum Führen des von der Turbine abgehenden Abgasstroms ausgebildet ist, und wobei der Strömungsraum über einen Nebenschlussausgang mit einem Gasaufnahmeraum in Verbindung steht.The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine comprising a turbocharger assembly having at least one turbine driven by an exhaust gas flow and a functional element following the turbocharger assembly, in particular an exhaust gas catalyst, wherein between the turbine and the functional element, a flow space for guiding the outgoing from the turbine Is formed exhaust stream, and wherein the flow space communicates via a bypass output with a gas receiving space in connection.

Abgasturbolader werden verwendet, um die Energie der aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgase zum Antreiben einer Turbine zu nutzen. Die Turbine ist mit einem Verdichter gekoppelt, der eine Erhöhung des Ladedrucks und somit eine Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors bewirkt. Die Abgase werden in geeigneten Gaszuführungskanälen von den Motorzylindern bis zu dem Turbinengehäuse des Turboladers geführt. Die von der Turbine abgehenden Abgase treten in einen dem Turbolader nachfolgenden Abschnitt des Abgasstrangs ein. Dieser kann verschiedene Funktionselemente enthalten, wie zum Beispiel einen motornahen Katalysator (MNK). Motornahe Katalysatoren werden üblicherweise direkt an das Turbinengehäuse der Turboladeranordnung angeschlossen, damit ein möglichst schnelles Aufheizen auf die Anspringtemperatur gewährleistet ist. Der vorstehend genannte Strömungsraum ist beispielsweise durch einen Ausgangsstutzen des Turbinengehäuses sowie einen sich daran anschließenden Eingangsstutzen des Katalysatorgehäuses gebildet und erstreckt sich vom Ende der Turbine bis zum Anfang des Katalysators.Exhaust gas turbochargers are used to utilize the energy of the exhaust gases emitted from an internal combustion engine to drive a turbine. The turbine is coupled to a compressor, which causes an increase in the boost pressure and thus an increase in power of the internal combustion engine. The exhaust gases are conducted in suitable gas supply ducts from the engine cylinders to the turbine housing of the turbocharger. The exhaust gases leaving the turbine enter a section of the exhaust tract downstream of the turbocharger. This can contain various functional elements, such as a close-coupled catalyst (MNK). Close-to-engine catalysts are usually connected directly to the turbine housing of the turbocharger arrangement, so that the fastest possible heating to the light-off temperature is ensured. The above-mentioned flow space is formed for example by an outlet nozzle of the turbine housing and an adjoining inlet port of the catalyst housing and extends from the end of the turbine to the beginning of the catalyst.

Um die strenger werdenden Emissionsvorschriften zu erfüllen, können motornahe Katalysatoren in hochzelliger Bauweise mit einer großen Wirkoberfläche ausgeführt sein und demzufolge einen relativ hohen Abgasgegendruck erzeugen. In dem relativ geringen Volumen des Strömungsraums zwischen der Turbine und dem Gegendruck erzeugenden Funktionselement kann sich ein hoher Druck aufbauen und es kann insbesondere zu kurzzeitigen Druckspitzen kommen. Derartige Druckspitzen können zur Folge haben, dass der Turbolader – besonders in Volllastsituationen – mit einem ungünstigen Wirkungsgrad arbeitet und daher ein unerwünscht schlechtes Ansprechverhalten aufweist. Insbesondere kann der Fahrer des zugehörigen Kraftfahrzeugs ein sogenanntes ”Turboloch” empfinden.To meet the increasingly stringent emissions regulations, close-coupled catalysts can be designed in a high-cell construction with a large effective surface area and consequently produce a relatively high exhaust back pressure. In the relatively small volume of the flow space between the turbine and the counter-pressure generating functional element can build up a high pressure and it can come in particular to short-term pressure peaks. Such pressure peaks can have the consequence that the turbocharger - especially in full load situations - works with an unfavorable efficiency and therefore has an undesirably poor response. In particular, the driver of the associated motor vehicle can sense a so-called "turbo lag".

In der DE 690 10 812 T2 ist ein Abgassystem mit einem Turbolader offenbart, bei welchem zur Verminderung des Arbeitswiderstands der Abgasstrom nach dem Turbinenrad in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Während einer der Teilströme in gewöhnlicher Weise durch einen Katalysator und einen Schalldämpfer geleitet wird, dient der zweite Teilstrom der Erzeugung eines Unterdrucks in einem am Auspuffendrohr angeordneten Unterdruckgenerator.In the DE 690 10 812 T2 is disclosed an exhaust system with a turbocharger, in which, in order to reduce the working resistance of the exhaust stream is divided into two sub-streams after the turbine wheel. While one of the sub-streams is routed through a catalyst and a muffler in the usual way, the second sub-stream is used to generate a negative pressure in a vacuum generator arranged at the tailpipe.

Die US 4 308 718 A offenbart eine Turboladeranordnung, bei der dem Kompressorrad sowie dem Turbinenrad jeweilige Ausströmungsräume nachgeordnet sind. Aus dem kompressorseitigen Ausströmungsraum kann über eine Nebenschlussleitung und einen Ejektor Gas entweichen. Der Ejektor ist hierbei mit dem turbinenseitigen Ausströmungsraum verbunden.The US Pat. No. 4,308,718 discloses a turbocharger arrangement in which the compressor wheel and the turbine wheel downstream of each Ausströmungsräume are arranged. From the compressor side Ausströmungsraum can escape via a shunt line and an ejector gas. The ejector is in this case connected to the turbine-side outflow space.

In der US 7 263 823 B2 ist ein Verfahren zum Messen des NOx-Gehalts eines Abgases mittels eines NOx-Sensors offenbart. Der NOx-Sensor ist hierbei in einer Nebenschlussleitung angeordnet. Ventile sorgen dafür, dass lediglich dann Abgas in die Nebenschlussleitung geleitet wird, wenn eine NOx-Messung erforderlich ist.In the US Pat. No. 7,263,823 B2 A method for measuring the NOx content of an exhaust gas by means of a NOx sensor is disclosed. The NOx sensor is in this case arranged in a shunt line. Valves ensure that exhaust gas is directed into the shunt line only when NOx measurement is required.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Ansprechverhalten und die Leistungsfähigkeit von Turboladeranordnungen, welche in Verbindung mit motornahen Katalysatoren oder ähnlichen Gegendruck erzeugenden Funktionselementen in einem Abgasstrang betrieben werden, zu verbessern.The object of the invention is to improve the response and the performance of turbocharger arrangements, which are operated in conjunction with close-coupled catalysts or similar counter-pressure generating functional elements in an exhaust system.

Die Aufgabe wird durch ein Abgassystem mit den Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäß ist der Gasaufnahmeraum strömungsberuhigt. Durch den zusätzlichen Gasaufnahmeraum kann das zwischen der Turbine und dem Katalysator befindliche Gasvolumen vergrößert werden, ohne jedoch hierfür eine längere Abgasleitung einsetzen und somit ein langsameres Aufheizen des Katalysators in Kauf nehmen zu müssen. Das Volumen des Gasaufnahmeraums kann auf die jeweilige Motor- und Turboladerkonfiguration angepasst sein. Da die Verbindung zwischen dem Strömungsraum und dem Gasaufnahmeraum über einen Nebenschlussausgang hergestellt ist, ist der Gasaufnahmeraum gewissermaßen von der Strömung des Abgasstroms entkoppelt. Der Nebenschlussausgang kann beispielsweise über eine enge Austrittsöffnung in der den Strömungsraum begrenzenden Wand realisiert sein.The object is achieved by an exhaust system having the features of one of the independent claims. According to the gas receiving space is flow-calmed. Due to the additional gas storage space located between the turbine and the catalyst gas volume can be increased, but without using a longer exhaust pipe and thus have to accept a slower heating of the catalyst in purchasing. The volume of the gas containment space may be adapted to the particular engine and turbocharger configuration. Since the connection between the flow space and the gas accommodating space is established via a bypass outlet, the gas accommodating space is effectively decoupled from the flow of the exhaust gas flow. The shunt outlet can be realized for example via a narrow outlet opening in the wall bounding the flow space.

Aufgrund des Nebenschlusscharakters des Ausgangs liegt in dem Gasaufnahmeraum ein strömungsberuhigtes zusätzliches Gasvolumen vor, das in der Lage ist, Druckschwankungen hinter dem Turbolader aufzufangen und abzumildern. Der zeitliche Druckverlauf des Abgasstroms kann also durch die Nachgiebigkeit bzw. Komprimierbarkeit des zusätzlichen Gasvolumens geglättet werden. Durch den separaten Gasaufnahmeraum können somit ungünstige Druckspitzen, die zwischen Turbine und Katalysator entstehen, abgeschwächt werden und der Druckaufbau hinter der Turbine kann zeitlich verzögert werden. Insgesamt kann auf diese Weise ein besseres Beschleunigungsverhalten des Turboladers erzielt werden. Durch Anpassen des Volumens des Gasaufnahmeraums kann der Arbeitspunkt der Turbine in einen günstigen Kennfeldbereich verschoben werden, was zu besseren Motorleistungen und einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch führt.Due to the shunt nature of the output, there is a flow-calm additional volume of gas in the gas holding space which is capable of absorbing and mitigating pressure fluctuations behind the turbocharger. The temporal pressure curve of the exhaust gas flow can thus be smoothed by the compliance or compressibility of the additional gas volume. Due to the separate gas storage space can thus unfavorable pressure peaks, which arise between the turbine and catalyst, are mitigated and the pressure build-up behind the turbine can be delayed in time. Overall, a better acceleration performance of the turbocharger can be achieved in this way. By adjusting the volume of the gas storage space, the operating point of the turbine can be shifted into a favorable map range, resulting in better engine performance and lower fuel consumption.

Der Strömungsraum ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung über einen insbesondere rohrförmigen Verbindungskanal mit dem Gasaufnahmeraum verbunden, wobei der Verbindungskanal zur Bildung einer Helmholtz-Resonator-Anordnung um eine Abstimmlänge in den Gasaufnahmeraum hineinragt. Die Abstimmlänge kann ebenso wie die Querschnittsfläche des Verbindungskanals für eine Dämpfung von Störgeräuschen bestimmter Frequenz angepasst sein.The flow space is connected according to a first aspect of the invention via a particular tubular connecting channel with the gas receiving space, wherein the connecting channel for forming a Helmholtz resonator arrangement protrudes by a tuning length in the gas receiving space. The tuning length can be adjusted as well as the cross-sectional area of the connecting channel for attenuation of noise of certain frequency.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Schaltelement zum Absperren und Freigeben der Verbindung zwischen dem Strömungsraum und dem Gasaufnahmeraum vorgesehen. Der Gasaufnahmeraum kann somit vollständig von dem Strömungsraum getrennt werden, wenn der Verbrennungsmotor beispielsweise in Lastbereichen betrieben wird, in welchen die Abmilderung von Druckspitzen nicht notwendig ist.According to a second aspect of the invention, a switching element for shutting off and releasing the connection between the flow space and the gas accommodating space is provided. The gas accommodating space can thus be completely separated from the flow space when the internal combustion engine is operated, for example, in load ranges in which the mitigation of pressure peaks is not necessary.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist der Gasaufnahmeraum mindestens eine absperrbare Gasaustrittsöffnung auf. Der Gasaufnahmeraum muss also kein vollständig ruhendes Gasvolumen beinhalten, sondern es kann eine Durchströmung des Gasaufnahmeraums in bestimmtem Umfang vorgesehen sein. Der Grad an Durchströmung kann wiederum auf die jeweilige Konfiguration des Verbrennungsmotors bzw. des Abgassystems zugeschnitten sein.According to a third aspect of the invention, the gas accommodating space has at least one closable gas outlet opening. The gas accommodating space does not therefore have to contain a completely stationary gas volume, but a flow through the gas accommodating space may be provided to a certain extent. The degree of flow can in turn be tailored to the particular configuration of the internal combustion engine or the exhaust system.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.Further advantages of the invention are specified in the dependent claims, the description and the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zweigt der Nebenschlussausgang quer zu einer Hauptströmungsrichtung des Abgasstroms von dem Strömungsraum ab. Die Eintrittsöffnung des Nebenschlussausgangs wird also im Wesentlichen tangential angeströmt, sodass die Fluidverbindung zwischen dem Strömungsraum und dem Gasaufnahmeraum einen weitgehend hydrostatischen Charakter aufweist. Auf diese Weise ist eine ausreichende Entkopplung des Gasaufnahmeraums von der Strömung des Abgasstroms gewährleistet. Es ist jedoch nicht notwendig, die Eintrittsöffnung exakt rechtwinklig zu der Hauptströmungsrichtung auszurichten. Je nach Größe und Form der Eintrittsöffnung sowie der Anwendungsvorgaben kann auch eine geneigte Ausrichtung in Frage kommen.According to a preferred embodiment, the shunt outlet branches off the flow space transversely to a main flow direction of the exhaust gas flow. The inlet opening of the bypass outlet is therefore flowed substantially tangentially, so that the fluid connection between the flow space and the gas receiving space has a largely hydrostatic character. In this way, sufficient decoupling of the gas accommodating space from the flow of the exhaust gas flow is ensured. However, it is not necessary to align the inlet exactly at right angles to the main flow direction. Depending on the size and shape of the inlet opening as well as the application specifications may also be an inclined orientation in question.

Der Strömungsraum kann gemäß einer Ausführungsform über einen insbesondere rohrförmigen Verbindungskanal mit dem Gasaufnahmeraum verbunden sein. In einem derartigen Verbindungskanal kann sich eine ruhende oder gering bewegte Abgassäule ausbilden, welche zur Entkopplung von Strömungsraum und Gasaufnahmeraum – ähnlich wie bei einem Helmholz-Resonator – beiträgt. Zudem wird durch einen rohrförmigen Verbindungskanal die Flexibilität der Anordnung erhöht, da die Länge, die Querschnittsfläche sowie die Querschnittsform des Verbindungskanals zur Optimierung der Druckspitzenminderung angepasst werden können.The flow space can be connected according to an embodiment via a particular tubular connecting channel with the gas receiving space. In such a connecting channel, a dormant or slightly moving exhaust column can form, which contributes to the decoupling of flow space and gas receiving space - similar to a Helmholtz resonator. In addition, the flexibility of the arrangement is increased by a tubular connecting channel, since the length, the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the connecting channel can be adapted to optimize the pressure peak reduction.

Der Gasaufnahmeraum kann mit einem weiteren Funktionselement des Abgassystems, insbesondere einem Abgaskrümmer, in Verbindung stehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Gasaufnahmeraum auch mit einem Ansaugluftführungselement des Verbrennungsmotors in Verbindung stehen. Der Gasaufnahmeraum kann somit auf verschiedenartige Weise in das Ansaug- und/oder Abgassystem des jeweiligen Verbrennungsmotors integriert sein. Insbesondere kann der Gasaufnahmeraum in ein System zur Abgasrückführung (AGR) eingebunden sein.The gas receiving space may communicate with another functional element of the exhaust system, in particular an exhaust manifold. Alternatively or additionally, the gas accommodating space may also be in communication with an intake air guiding element of the internal combustion engine. The gas receiving space can thus be integrated in various ways in the intake and / or exhaust system of the respective internal combustion engine. In particular, the gas receiving space can be integrated into an exhaust gas recirculation (EGR) system.

Der Gasaufnahmeraum kann auch mit wenigstens einem weiteren Gasaufnahmeraum in Verbindung stehen. Mehrere untereinander verbundene Gasaufnahmeräume erweitern die Flexibilität des Systems hinsichtlich der Einbauoptionen sowie der Druckbeeinflussungsmöglichkeiten.The gas receiving space may also communicate with at least one other gas receiving space. Multiple interconnected gas pockets expand the flexibility of the system in terms of installation options and pressure control options.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Gasaufnahmeraum an einen Abgaskühler angeschlossen. Das aus dem Gasaufnahmeraum abgeführte und gekühlte Abgas kann wiederum im Rahmen einer Abgasrückführung dem Verbrennungsmotor zugeführt werden.According to one embodiment, the gas receiving space is connected to an exhaust gas cooler. The discharged and cooled from the gas receiving space exhaust gas can in turn be supplied to the engine as part of an exhaust gas recirculation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gasaufnahmeraum von wenigstens einem flexiblen, insbesondere elastischen Wandabschnitt begrenzt. Somit kann das zusätzliche Gasvolumen variabel gestaltet werden, das heißt die Größe des Volumens kann während des Betriebs des Verbrennungsmotors in gewünschter Weise verändert werden.According to a further embodiment, the gas accommodating space is bounded by at least one flexible, in particular elastic wall section. Thus, the additional gas volume can be made variable, that is, the size of the volume can be changed as desired during operation of the internal combustion engine.

Vorzugsweise ist der Gasaufnahmeraum durch einen von der Turboladeranordnung und dem Funktionselement getrennten Behälter gebildet. Es handelt sich bei dem Gasaufnahmeraum also bevorzugt um ein eigenständiges Bauteil, das an einem geeigneten Ort untergebracht werden kann.Preferably, the gas receiving space is formed by a separate from the turbocharger assembly and the functional element container. The gas receiving space is thus preferably an independent component which can be accommodated at a suitable location.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Gasaufnahmeraum über einen flexiblen Schlauch mit dem Strömungsraum verbunden. Somit kann der Gasaufnahmeraum unabhängig von den Einbauvorgaben für den Abgasstrang an einer beliebigen günstigen Stelle in dem zugehörigen Kraftfahrzeug untergebracht werden. According to an expedient embodiment, the gas accommodating space is connected to the flow space via a flexible hose. Thus, the gas storage space can be housed regardless of the installation specifications for the exhaust system at any convenient location in the associated motor vehicle.

Der Gasaufnahmeraum kann an ein Gehäuse der Turboladeranordnung oder des Funktionselements angeformt sein. In diesem Fall ist kein separates Bauteil vorzusehen. Beispielsweise kann es sich bei dem Gasaufnahmeraum um eine Ausbuchtung oder Ausbeulung des Austrittsstutzens des Turboladergehäuses handeln, wobei durch einzelne schmale Austrittslöcher oder einen umlaufenden schmalen Ringspalt für die strömungsmechanische Entkopplung gesorgt ist. Bei Vorliegen eines Ringspalts kann eine Hinterschneidung für eine verbesserte Entkopplung sorgen. Alternativ kann der Gasaufnahmeraum auch an einen Eintrittsstutzen des Katalysatorgehäuses angeformt sein. Ferner kann der Gasaufnahmeraum auch an ein Zusatzelement in Form eines Zwischenstücks angeformt sein, welches zwischen dem Turbinengehäuse und dem Katalysatorgehäuse eingefügt ist. Um ein schnelles Aufheizen des Katalysators durch den Abgasstrom zu gewährleisten, sollte ein derartiges Zwischenstück möglichst kurz ausgebildet sein.The gas receiving space may be formed on a housing of the turbocharger arrangement or the functional element. In this case, no separate component is provided. For example, the gas accommodating space can be a bulge or bulging of the outlet nozzle of the turbocharger housing, fluidic decoupling being provided by individual narrow outlet holes or a circumferential, narrow annular gap. In the presence of an annular gap, an undercut can provide for improved decoupling. Alternatively, the gas accommodating space can also be formed on an inlet connection of the catalyst housing. Furthermore, the gas accommodating space can also be formed on an additional element in the form of an intermediate piece, which is inserted between the turbine housing and the catalyst housing. In order to ensure a rapid heating of the catalyst by the exhaust gas flow, such an intermediate piece should be designed as short as possible.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.The invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Strömungsraums, der zwischen einer Turbine und einem Funktionselement eines erfindungsgemäßen Abgassystems ausgebildet ist. 1 shows a schematic sectional view of a flow space, which is formed between a turbine and a functional element of an exhaust system according to the invention.

In 1 ist ein Teil eines Abgassystems für einen Verbrennungsmotor dargestellt, welches einen Turbolader 11 sowie einen motornahen Katalysator 13 umfasst. Der Turbolader 11 umfasst eine Turbine 25, die in einem nur teilweise dargestellten Turboladergehäuse 15 untergebracht ist. Das Turboladergehäuse 15 weist einen Austrittsstutzen 17 auf. Der Katalysator 13 umfasst ein katalytisch wirksames Funktionsbauteil 23, das von einem nur teilweise dargestellten Katalysatorgehäuse 19 umschlossen ist. Das Katalysatorgehäuse 19 weist einen Eintrittsstutzen 21 auf, welcher direkt mit dem Austrittsstutzen 17 des Turboladergehäuses 15 verbunden ist.In 1 is shown part of an exhaust system for an internal combustion engine, which is a turbocharger 11 and a close-coupled catalyst 13 includes. The turbocharger 11 includes a turbine 25 in a turbocharger housing only partially shown 15 is housed. The turbocharger housing 15 has an outlet nozzle 17 on. The catalyst 13 comprises a catalytically active functional component 23 that of a partially shown catalyst housing 19 is enclosed. The catalyst housing 19 has an inlet nozzle 21 on, which directly with the outlet nozzle 17 of the turbocharger housing 15 connected is.

Das Funktionsbauteil 23, das beispielsweise einen katalytisch beschichteten Wabenkörper umfassen kann, erstreckt sich über den gesamten Querschnitt des Katalysatorgehäuses 19. In dem Turbolader 11 werden von den Motorzylindern des Verbrennungsmotors abströmende Abgase der Turbine 25 zugeführt, um diese rotierend anzutreiben. Die Turbine 25 erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Austrittsstutzens 17 des Turboladergehäuses 15, wobei lediglich ein schmaler Spalt 26 am Umfang der Turbine 25 vorgesehen ist, um ein ungehindertes Rotieren der Turbine 25 zu ermöglichen. Somit ist durch die Anordnung aus Turboladergehäuse 15, Katalysatorgehäuse 19, Turbine 25 sowie Funktionsbauteil 23 ein weitgehend abgeschlossener Strömungsraum 27 gebildet, in welchem ein von der Turbine 25 abgehender Abgasstrom entlang einer Hauptströmungsrichtung S weitergeleitet wird.The functional component 23 , which may comprise, for example, a catalytically coated honeycomb body, extends over the entire cross section of the catalyst housing 19 , In the turbocharger 11 be exhaust gases flowing from the engine cylinders of the internal combustion engine of the turbine 25 supplied to drive these rotating. The turbine 25 extends substantially over the entire cross-section of the outlet nozzle 17 of the turbocharger housing 15 where only a narrow gap 26 on the circumference of the turbine 25 is provided to allow unimpeded rotation of the turbine 25 to enable. Thus, the arrangement of turbocharger housing 15 , Catalyst housing 19 , Turbine 25 as well as functional component 23 a largely closed flow space 27 formed, in which one of the turbine 25 outgoing exhaust gas flow along a main flow direction S is forwarded.

Es ist zu bemerken, dass vielfältige Arten zur Bildung eines derartigen Strömungsraums denkbar sind. Beispielsweise könnten ein Turbolader und ein Katalysator in einem gemeinsamen einstückigen Gehäuse untergebracht sein oder es könnte eine separate, zwischengeschaltete Rohrleitung zwischen einem Turbolader und einem Katalysator vorgesehen sein.It should be noted that various ways of forming such a flow space are conceivable. For example, a turbocharger and a catalyst could be housed in a common one-piece housing, or a separate, interposed conduit between a turbocharger and a catalyst could be provided.

Der Strömungsraum 27 weist einen Nebenschlussausgang 28 auf. Wie aus der Figur hervorgeht, zweigt rechtwinklig zu der Hauptströmungsrichtung S ein Verbindungskanal 29 von dem Strömungsraum 27 ab und mündet in einen Behälter 30. Der Behälter 30 ist aus einem hitzebeständigen Material gefertigt, beispielsweise aus Edelstahl, und begrenzt einen Gasaufnahmeraum 31, der in der Lage ist, über den Verbindungskanal 29 Abgas von dem Strömungsraum 27 zu empfangen. Der Verbindungskanal 29 ragt um eine Abstimmlänge L in den Gasaufnahmeraum 31 hinein, um eine Helmholtz-Resonator-Anordnung zu bilden und dadurch eine Möglichkeit zur akustischen Abstimmung zu schaffen.The flow space 27 has a shunt output 28 on. As can be seen from the figure, a connecting channel branches at right angles to the main flow direction S. 29 from the flow space 27 and ends in a container 30 , The container 30 is made of a heat-resistant material, such as stainless steel, and limits a gas storage space 31 that is capable of over the connection channel 29 Exhaust from the flow space 27 to recieve. The connection channel 29 protrudes by a tuning length L in the gas receiving space 31 to form a Helmholtz resonator assembly, thereby providing an opportunity for acoustic tuning.

Über eine erste Gasaustrittsöffnung 33, eine zweite Gasaustrittsöffnung 35 und eine dritte Gasaustrittsöffnung 37, welche in der Wand des Behälters 30 vorgesehen sind, kann in dem Gasaufnahmeraum 31 vorhandenes Abgas wieder abgegeben werden. Die erste Gasaustrittsöffnung 33 ist mit einem Abgaskrümmer des Abgassystems verbunden, während die zweite Gasaustrittsöffnung 35 mit einem Ansaugluftführungselement des Verbrennungsmotors in Verbindung steht. Die dritte Gasaustrittsöffnung 37 steht mit einem weiteren Gasaufnahmeraum in Verbindung. Über jeweilige absperrbare Ventile 39 können die Gasaustrittsöffnungen 33, 35, 37 wahlweise verschlossen und geöffnet werden. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind der Abgaskrümmer, das Ansaugluftführungselement sowie der weitere Gasaufnahmeraum in 1 nicht dargestellt.About a first gas outlet opening 33 , a second gas outlet 35 and a third gas outlet opening 37 which are in the wall of the container 30 are provided, in the gas receiving space 31 be given off existing exhaust again. The first gas outlet 33 is connected to an exhaust manifold of the exhaust system, while the second gas outlet 35 is in communication with an intake air guide element of the internal combustion engine. The third gas outlet 37 communicates with another gas receiving space. About respective lockable valves 39 can the gas outlets 33 . 35 . 37 optionally closed and opened. For reasons of clarity, the exhaust manifold, the intake air guide element and the further gas accommodating space are in 1 not shown.

Der Behälter 30 mit dem Gasaufnahmeraum 31 dient dazu, beim Betrieb des Abgasturboladers 11 einen allzu schnellen und hohen Druckanstieg im Strömungsraum 27 gewissermaßen abzufedern. Der Gasaufnahmeraum 31 wirkt also im Sinne eines elastischen Dämpfungselements den Druckschwankungen entgegen. Durch die Bereitstellung des zusätzlichen Gasvolumens wird verhindert, dass Druckspitzen auf die Turbine 25 zurückwirken und somit die Leistung des Turboladers 11 herabsetzen. Zum Anpassen der Dämpfungseigenschaften an das jeweilige Abgassystem oder die jeweilige Motorkonfiguration stehen zahlreiche Parameter zur Verfügung. So können Länge, Querschnittsfläche und Querschnittsform des Verbindungskanals 29 sowie der Gasaustrittsöffnungen 33, 35, 37 angepasst werden. Gleichermaßen kann die Größe des Behälters 30 variiert werden oder es können weitere Behälter an das System angeschlossen werden. Als weitere Option können der Verbindungskanal 29 und/oder die Gasaustrittsöffnungen 33, 35, 37 absperrbar ausgebildet sein, um wahlweise zugeschaltet zu werden. Der Behälter 30 könnte auch elastisch ausgebildet sein oder zumindest einen elastischen Wandabschnitt aufweisen. Ferner bestehen zahlreiche Möglichkeiten der Anordnung und Ausrichtung des Verbindungskanals 29 relativ zu dem Strömungsraum 27. Durch diese umfangreichen Anpassungsoptionen kann eine gezielte Beeinflussung des zeitlichen Druckverlaufs in dem Strömungsraum 27 unter verschiedenen Betriebsbedingungen erreicht werden.The container 30 with the gas storage room 31 serves to operate the exhaust gas turbocharger 11 an all too fast and high pressure increase in the flow space 27 to cushion in a way. The gas storage room 31 thus counteracts the pressure fluctuations in the sense of an elastic damping element. By providing the additional volume of gas, pressure spikes on the turbine are prevented 25 back and thus the performance of the turbocharger 11 decrease. Numerous parameters are available for adapting the damping characteristics to the respective exhaust system or the respective engine configuration. So can length, cross-sectional area and cross-sectional shape of the connecting channel 29 and the gas outlet openings 33 . 35 . 37 be adjusted. Similarly, the size of the container 30 can be varied or more containers can be connected to the system. As another option, the connection channel 29 and / or the gas outlet openings 33 . 35 . 37 be formed lockable to be switched on either. The container 30 could also be elastic or at least have an elastic wall portion. Furthermore, there are numerous possibilities of arrangement and orientation of the connection channel 29 relative to the flow space 27 , These extensive customization options can be used to specifically influence the temporal pressure curve in the flow space 27 be achieved under different operating conditions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Abgasturboladerturbocharger
1313
motornaher Katalysatorclose-coupled catalyst
1515
Turboladergehäuseturbocharger housing
1717
Austrittsstutzenoutlet connection
1919
Katalysatorgehäusecatalytic converter housing
2121
Eintrittsstutzeninlet connection
2323
Funktionsbauteilfunctional component
2525
Turbineturbine
2626
Spaltgap
2727
Strömungsraumflow chamber
2828
NebenschlussausgangShunt output
2929
Verbindungskanalconnecting channel
3030
Behältercontainer
3131
GasaufnahmeraumGas receiving chamber
3333
erste Gasaustrittsöffnungfirst gas outlet opening
3535
zweite Gasaustrittsöffnungsecond gas outlet opening
3737
dritte Gasaustrittsöffnungthird gas outlet
3939
VentilValve
SS
HauptströmungsrichtungMain flow direction
LL
Abstimmlängetuning length

Claims (14)

Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: eine Turboladeranordnung (11) mit wenigstens einer durch einen Abgasstrom angetriebenen Turbine (25); und ein der Turboladeranordnung (11) nachfolgendes Funktionselement (13); wobei zwischen der Turbine (25) und dem Funktionselement (13) ein Strömungsraum (27) zum Führen des von der Turbine (25) abgehenden Abgasstroms ausgebildet ist; und wobei der Strömungsraum (27) über einen Nebenschlussausgang (28) mit einem Gasaufnahmeraum (31) in Verbindung steht, dadurchgekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) strömungsberuhigt ist, wobei der Strömungsraum (27) über einen Verbindungskanal (29) mit dem strömungsberuhigten Gasaufnahmeraum (31) verbunden ist, wobei der Verbindungskanal (29) zur Bildung einer Helmholtz-Resonator-Anordnung um eine Abstimmlänge (L) in den strömungsberuhigten Gasaufnahmeraum (31) hineinragt.An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger assembly ( 11 ) with at least one driven by an exhaust gas turbine ( 25 ); and one of the turbocharger arrangement ( 11 ) subsequent functional element ( 13 ); being between the turbine ( 25 ) and the functional element ( 13 ) a flow space ( 27 ) for guiding the turbine ( 25 ) outgoing exhaust stream is formed; and wherein the flow space ( 27 ) via a shunt output ( 28 ) with a gas receiving space ( 31 ), characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is flow-stabilized, wherein the flow space ( 27 ) via a connection channel ( 29 ) with the flow-reduced gas receiving space ( 31 ), the connection channel ( 29 ) for forming a Helmholtz resonator arrangement by a tuning length (L) in the flow-reduced gas receiving space ( 31 ) protrudes. Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltelement zum Absperren und Freigeben der Verbindung zwischen dem Strömungsraum (27) und dem Gasaufnahmeraum (31) vorgesehen ist und/oder dass der Gasaufnahmeraum (31) mindestens eine Gasaustrittsöffnung (33, 35, 37) aufweist.Exhaust system according to claim 1, characterized in that a switching element for shutting off and releasing the connection between the flow space ( 27 ) and the gas receiving space ( 31 ) is provided and / or that the gas receiving space ( 31 ) at least one gas outlet opening ( 33 . 35 . 37 ) having. Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: eine Turboladeranordnung (11) mit wenigstens einer durch einen Abgasstrom angetriebenen Turbine (25); und ein der Turboladeranordnung (11) nachfolgendes Funktionselement (13); wobei zwischen der Turbine (25) und dem Funktionselement (13) ein Strömungsraum (27) zum Führen des von der Turbine (25) abgehenden Abgasstroms ausgebildet ist; und wobei der Strömungsraum (27) über einen Nebenschlussausgang (28) mit einem Gasaufnahmeraum (31) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) strömungsberuhigt ist, wobei ein Schaltelement zum Absperren und Freigeben der Verbindung zwischen dem Strömungsraum (27) und dem strömungsberuhigten Gasaufnahmeraum (31) vorgesehen ist.An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger assembly ( 11 ) with at least one driven by an exhaust gas turbine ( 25 ); and one of the turbocharger arrangement ( 11 ) subsequent functional element ( 13 ); being between the turbine ( 25 ) and the functional element ( 13 ) a flow space ( 27 ) for guiding the turbine ( 25 ) outgoing exhaust stream is formed; and wherein the flow space ( 27 ) via a shunt output ( 28 ) with a gas receiving space ( 31 ), characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is flow-stabilized, wherein a switching element for shutting off and releasing the connection between the flow space ( 27 ) and the flow-stabilized gas receiving space ( 31 ) is provided. Abgassystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) mindestens eine Gasaustrittsöffnung (33, 35, 37) aufweist.Exhaust system according to claim 3, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) at least one gas outlet opening ( 33 . 35 . 37 ) having. Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, das umfasst: eine Turboladeranordnung (11) mit wenigstens einer durch einen Abgasstrom angetriebenen Turbine (25); und ein der Turboladeranordnung (11) nachfolgendes Funktionselement (13); wobei zwischen der Turbine (25) und dem Funktionselement (13) ein Strömungsraum (27) zum Führen des von der Turbine (25) abgehenden Abgasstroms ausgebildet ist; und wobei der Strömungsraum (27) über einen Nebenschlussausgang (28) mit einem Gasaufnahmeraum (31) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) strömungsberuhigt ist, wobei der strömungsberuhigte Gasaufnahmeraum (31) mindestens eine absperrbare Gasaustrittsöffnung (33, 35, 37) aufweist.An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger assembly ( 11 ) with at least one driven by an exhaust gas turbine ( 25 ); and one of the turbocharger arrangement ( 11 ) subsequent functional element ( 13 ); being between the turbine ( 25 ) and the functional element ( 13 ) a flow space ( 27 ) to lead of the turbine ( 25 ) outgoing exhaust stream is formed; and wherein the flow space ( 27 ) via a shunt output ( 28 ) with a gas receiving space ( 31 ), characterized in that the gas receiving space ( 31 ), the flow-calmed gas receiving space ( 31 ) at least one closable gas outlet opening ( 33 . 35 . 37 ) having. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenschlussausgang (28) quer zu einer Hauptströmungsrichtung (S) des Abgasstroms von dem Strömungsraum (27) abzweigt.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shunt output ( 28 ) transversely to a main flow direction (S) of the exhaust gas flow from the flow space ( 27 ) branches off. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) mit einem weiteren Funktionselement des Abgassystems in Verbindung steht.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is in communication with another functional element of the exhaust system. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) mit einem Ansaugluftführungselement des Verbrennungsmotors in Verbindung steht.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is in communication with an intake air guide member of the internal combustion engine. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraumraum (31) mit wenigstens einem weiteren Gasaufnahmeraum in Verbindung steht.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas accommodating space ( 31 ) communicates with at least one further gas receiving space. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) an einen Abgaskühler angeschlossen ist.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is connected to an exhaust gas cooler. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) von wenigstens einem flexiblen Wandabschnitt begrenzt ist.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) is bounded by at least one flexible wall section. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) durch einen von der Turboladeranordnung (11) und dem Funktionselement (13) getrennten Behälter (30) gebildet ist.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) by one of the turbocharger assembly ( 11 ) and the functional element ( 13 ) separate containers ( 30 ) is formed. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) über einen flexiblen Schlauch mit dem Strömungsraum (27) verbunden ist.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) via a flexible hose with the flow space ( 27 ) connected is. Abgassystem nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaufnahmeraum (31) an ein Gehäuse (15, 19) der Turboladeranordnung (11) oder des Funktionselements (13) angeformt ist.Exhaust system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas receiving space ( 31 ) to a housing ( 15 . 19 ) of the turbocharger arrangement ( 11 ) or the functional element ( 13 ) is formed.
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