DE102009015898B4 - Device for exhaust aftertreatment for a motor vehicle internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader (100), wobei der Turbolader (100) eine Turbine umfasst und die Turbine in einem Turbinen-Gehäuse (104, 110) angeordnet ist, das Turbinen-Gehäuse (104, 110) beim Betrieb der Brennkraftmaschine abgasdurchströmt ist und die Einrichtung zur Abgasnachbehandlung wenigstens einen Katalysator sowie wenigstens einen Gas-Sensor (112) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Sensor (112) unmittelbar im Turbinen-Gehäuse (104, 110) zumindest annähernd senkrecht zur Abgas-Strömungsrichtung (a) angeordnet ist.Device for exhaust gas aftertreatment for a motor vehicle internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger (100), the turbocharger (100) comprising a turbine and the turbine in a turbine housing (104, 110) is arranged, the turbine housing (104, 110) at exhaust gas flows through during operation of the internal combustion engine and the device for exhaust gas aftertreatment comprises at least one catalytic converter and at least one gas sensor (112), characterized in that the gas sensor (112) is located directly in the turbine housing (104, 110) at least approximately perpendicularly to the exhaust gas -Flow direction (a) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, wobei der Turbolader eine Turbine umfasst und die Turbine in einem Turbinen-Gehäuse angeordnet ist, das Turbinen-Gehäuse beim Betrieb der Brennkraftmaschine abgasdurchströmt ist und die Einrichtung zur Abgasnachbehandlung wenigstens einen Katalysator sowie wenigstens einen Gas-Sensor umfasst.The invention relates to a device for exhaust gas aftertreatment for a motor vehicle internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, the turbocharger comprising a turbine and the turbine being arranged in a turbine housing, the turbine housing having exhaust gas flowing through it during operation of the internal combustion engine and the device for exhaust gas aftertreatment at least one Catalyst and at least one gas sensor.
Aus der
Bei einer Anordnung gemäß der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Einrichtung bereit zu stellen, bei der der Gas-Sensor besser durchströmbar ist, sodass eine höhere Messgeschwindigkeit und -güte erreicht wird. Außerdem solle eine dauerhafte Ruß-Ablagerungen am Gas-Sensor vermieden werden, um eine nachhaltig hohe Dynamik des Sensor-Signals zu gewährleisten.The object of the invention is therefore to provide a device as mentioned at the outset, in which the gas sensor can be flowed through better, so that a higher measurement speed and quality is achieved. In addition, permanent soot deposits on the gas sensor should be avoided in order to ensure sustained high dynamics of the sensor signal.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem der Gas-Sensor unmittelbar im Turbinen-Gehäuse zumindest annähernd senkrecht zur Abgas-Strömungsrichtung angeordnet ist. Die Einbaulage des Gas-Sensors senkrecht zur Abgas-Strömungsrichtung ermöglicht eine verbesserte Durchströmung und damit eine schnellere und genauere Messung. Aufgrund der Anordnung des Gas-Sensors unmittelbar im Turbinen-Gehäuse können beim Betrieb anfallende Ruß-Ablagerungen am Sensor verbrannt werden, sodass die Dynamik des Sensor-Signals über den Nutzungszeitraum aufrecht erhalten werden kann.The object is achieved with a device having the features of claim 1, in that the gas sensor is arranged directly in the turbine housing, at least approximately perpendicularly to the exhaust gas flow direction. The installation position of the gas sensor perpendicular to the exhaust gas flow direction enables improved flow and thus faster and more accurate measurement. Due to the arrangement of the gas sensor directly in the turbine housing, soot deposits that occur on the sensor during operation can be burned off, so that the dynamics of the sensor signal can be maintained over the period of use.
Vorzugsweise ist der Gas-Sensor eine Lambda-Sonde zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses der Verbrennung in der Brennkraftmaschine basierend auf dem Restsauerstoffgehalt im Abgas.The gas sensor is preferably a lambda probe for determining the fuel/air ratio of combustion in the internal combustion engine based on the residual oxygen content in the exhaust gas.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
-
1a einen Abgasturbolader mit Gehäuse und Gas-Sensor im Längsschnitt und -
1b einen Abgasturbolader mit Gehäuse und Gas-Sensor im Querschnitt.
-
1a an exhaust gas turbocharger with housing and gas sensor in longitudinal section and -
1b an exhaust gas turbocharger with housing and gas sensor in cross section.
Der Abgasturbolader 100 ist einer hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zugeordnet und dient der Leistungssteigerung, indem der Gasdurchsatz pro Arbeitstakt erhöht wird. Hierzu wird eine Turbine mittels des Abgasstroms der Brennkraftmaschine angetrieben und treibt ihrerseits einen Verdichter an, der das Ladegas verdichtet, sodass je Arbeitstakt eine größere Gasmenge durchgesetzt werden kann.The
Turbine und Verdichter sind mittels Flügel- oder Schaufelrädern gebildet, die auf einer gemeinsamen Welle gelagert sind. Das Abgasturbolader-Gehäuse 102 umfasst einen Gehäusebereich 104, in dem die Turbine angeordnet ist, einen Gehäusebereich 108, in dem der Verdichter angeordnet ist und einen Gehäusebereich 106 zur Lagerung der Welle. Außerdem weist das Gehäuse 102 eine Abgasein- und einen Abgasauslass 110 auf, die der Turbine zugeordnet sind sowie einen Ladegasein- und einen Ladegasauslass, die dem Verdichter zugeordnet sind.Turbine and compressor are formed by impellers or impellers that are mounted on a common shaft. The exhaust
Das Turbinengehäuse 104 ist einstückig gegossen hergestellt, beispielsweise aus legiertem Gusseisen mit Kugelgraphit, Stahlguss oder Aluminium-Guss. Alternativ kann das Turbinengehäuse 104 auch aus mehreren miteinander verbundenen vorzugsweise gegossenen Einzelteilen hergestellt sein. Dabei kann die Verbindung beispielsweise mittels Schrauben oder Schweißen hergestellt sein.The
Im Abgasauslass 110, also unmittelbar im Turbinengehäuse 104, ist ein Gas-Sensor 112 angeordnet. Der Gas-Sensor 112 umfasst ein gegebenenfalls mehrteilig ausgeführtes Sensor-Gehäuse mit einem Kopfbereich 114 und einem Fußbereich 116. Im Kopfbereich 114 des Sensor-Gehäuses ist eine Sensorkappe angeordnet, die gasdurchströmbar ist und in der ein Sensorelement aufgenommen ist. Am Fußbereich 116 des Sensor-Gehäuses sind elektrische Anschlusskabel des Sensors nach außen geführt. Das Sensor-Gehäuse umfasst einen Flansch und/oder ein Gewinde zur Festlegung des Gas-Sensors 112 am Turbinengehäuse 104. In Einbaulage ragt der Kopfbereich 114 des Sensor-Gehäuses in den Abgasauslass 110 des Turbinengehäuses 104 hinein, während der Fußbereich 116 des Sensor-Gehäuses außerhalb des Turbinengehäuses 104 liegt, um einen elektrischen Anschluss des Gas-Sensors 112 zu ermöglichen.A
Durch den Abgasauslass 110 des Turbinengehäuses 104 strömt beim Betrieb der Brennkraftmaschine und des Abgasturboladers Abgas von der Turbine kommend in Richtung Abgasanlage entsprechend der Pfeilrichtung a ab. Der Gas-Sensor 112 ist in Einbaulage mit seiner Achse b zumindest annähernd senkrecht zur Abgas-Strömungsrichtung a angeordnet. Damit wird ein verbesserte Durchströmung des Gas-Sensor 112 und somit Anströmung des Sensorelements im Fußbereich 116 des Sensor-Gehäuses erreicht, sodass eine höhere Messgeschwindigkeit und -güte erzielt wird. Außerdem wird eine dauerhafte Ruß-Ablagerungen am Gas-Sensor vermieden und so eine nachhaltig hohe Dynamik des Sensor-Signals gewährleistet.During operation of the internal combustion engine and the exhaust gas turbocharger, exhaust gas flows off through the
Der Gas-Sensor 112 ist vorliegend eine Lambda-Sonde zur Bestimmung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses im Abgas der Brennkraftmaschine basierend auf dem Restsauerstoffgehalt im Abgas. Der Gas-Sensor 112 ist der Hauptsensor im Regelkreis der Lambdaregelung zur katalytischen Abgasreinigung mittels NOx-Speicherkatalysator (NSK). Der NSK ist im weiteren Verlauf der hier nicht gezeigten Abgasanlage angeordnet.In the present case,
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Gas-Sensor 112 auch mit einem 3-Wege-Katalysator zusammenwirken und/oder ein anderer Gas-Sensor sein, beispielsweise ein NOx-Sonsor zur Bestimmung des NOx-Gehalts im Abgas in Verbindung mit einem NOx-Speicherkatalysator oder einem SCR-Katalysator.In another exemplary embodiment,
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