DE102013007523A1 - Exhaust system for a motor vehicle - Google Patents

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Mirco Conitz
Felix Dorband
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (27) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Leitungselement (10), in welchem ein von dem Abgas umströmbarer Rußsensor (16) zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts angeordnet ist, wobei der Rußsensor (16) an einer Engstelle (32) angeordnet ist, an welcher ein Massenstrom des Abgases in dem Leitungselement (10) größer ist als in Strömungsrichtung des Abgases stromauf und stromab der Engstelle (32).The invention relates to an exhaust system (27) for a motor vehicle, with at least one line element (10) through which exhaust gas from an internal combustion engine can flow and in which a soot sensor (16) through which the exhaust gas can flow for detecting at least one measured value characterizing a quantity of soot particles contained in the exhaust gas is arranged, the soot sensor (16) being arranged at a constriction (32) at which a mass flow of the exhaust gas in the line element (10) is greater than in the flow direction of the exhaust gas upstream and downstream of the constriction (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an exhaust system for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, according to the preamble of claim 1.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, vor einer Nachbehandlung des Abgases vergleichsweise hohe Mengen an Rußpartikeln enthalten kann. Mit anderen Worten weist das Abgas vor dessen Nachbehandlung eine vergleichsweise hohe Rußpartikelkonzentration auf. Dies kann insbesondere bei einer Gemischanfettung zutreffen.From the general state of the art, it is known that exhaust gas from internal combustion engines, in particular diesel engines, before a post-treatment of the exhaust gas can contain relatively large amounts of soot particles. In other words, the exhaust gas has a comparatively high soot particle concentration before its after-treatment. This may apply in particular to a mixture enrichment.

Um den Ausstoß von Rußpartikeln an die Umwelt gering zu halten, werden Abgasnachbehandlungselemente wie beispielsweise Rußpartikelfilter in Abgasanlagen der Verbrennungskraftmaschinen verwendet, wobei die Rußpartikelfilter die Rußpartikel zumindest teilweise aus dem Abgas herausfiltern können, bevor das Abgas an die Umwelt strömt. Infolge des Herausfilterns der Rußpartikel aus dem Abgas lagern sich die Rußpartikel an beziehungsweise im entsprechenden Rußpartikelfilter ab, was als „Beladen” des Rußpartikelfilters bezeichnet wird. Mit zunehmender Beladung des Rußpartikelfilters sinkt dessen Fähigkeit beziehungsweise Kapazität, Rußpartikelfilter aus dem Abgas filtern zu können.In order to minimize the emission of soot particles to the environment, exhaust aftertreatment elements such as particulate filters are used in exhaust systems of internal combustion engines, the soot particulate filter can at least partially filter out the soot particles from the exhaust gas before the exhaust gas flows to the environment. As a result of filtering out the soot particles from the exhaust gas, the soot particles deposit on or in the corresponding soot particle filter, which is referred to as "loading" of the soot particle filter. With increasing loading of the particulate filter decreases its ability or capacity to filter soot particulate filter from the exhaust gas can.

Um die Rußpartikelkonzentration im Abgas erfassen zu können, werden beispielsweise sogenannte Rußsensoren verwendet, welche von dem Abgas an- bzw. umströmbar sind. Mittels eines solchen Rußsensors ist es beispielsweise auch möglich, die Funktionsfähigkeit des Rußfilters hinsichtlich des Filterns von Rußpartikeln zu überprüfen. Ein solcher Rußsensor wird beispielsweise in ein von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbares Leitungselement einer Abgasanlage angeordnet. Auch der Rußsensor ist von dem Abgas umströmbar und dient zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts.In order to be able to detect the soot particle concentration in the exhaust gas, so-called soot sensors are used, for example, which can flow in or out of the exhaust gas. By means of such a soot sensor, it is also possible, for example, to check the functionality of the soot filter with regard to the filtering of soot particles. Such a soot sensor is arranged, for example, in a exhaust gas of an internal combustion engine through-flow line element of an exhaust system. The soot sensor can also be flowed around by the exhaust gas and serves to detect at least one measured value characterizing a quantity of soot particles contained in the exhaust gas.

Die DE 102 03 310 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Messen von gasförmigen Komponenten eines strömenden Gasgemisches mit einer Gasführung und mindestens einem mit dem strömenden Gasgemisch in Kontakt stehenden Sensor. Dabei ist es vorgesehen, dass in die Strömung des Gasgemisches mindestens eine Mischvorrichtung eingebracht ist, die das Gasgemisch zu Mischgas homogenisiert, bevor es durch den Sensor erfasst wird.The DE 102 03 310 A1 discloses an apparatus for measuring gaseous components of a flowing gas mixture having a gas guide and at least one sensor in contact with the flowing gas mixture. It is provided that in the flow of the gas mixture at least one mixing device is introduced, which homogenizes the gas mixture to mixed gas before it is detected by the sensor.

Der DE 10 2005 016 645 A1 ist eine Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen bei Brennkraftmaschinen als bekannt zu entnehmen. In einem Strömungskanal der Vorrichtung ist ein Sensor angeordnet, der in der Lage ist, den Anteil von zumindest einem Abgasbestandteil innerhalb der Abgase messtechnisch zu erfassen. Der Strömungskanal ist dabei durch ein Strömungsleitelement und ein Teil einer Außenwand eines Gehäuses der Vorrichtung gebildet, wobei sich das Strömungsleitelement an eine Öffnung in einer Zwischenwand der Vorrichtung anschließt.Of the DE 10 2005 016 645 A1 is a device for the aftertreatment of exhaust gases in internal combustion engines to take as known. In a flow channel of the device, a sensor is arranged, which is able to measure the proportion of at least one exhaust gas constituent within the exhaust gases. The flow channel is formed by a flow guide and a part of an outer wall of a housing of the device, wherein the flow guide connects to an opening in an intermediate wall of the device.

Es hat sich gezeigt, dass der vom Rußsensor bereitgestellte Messwert nicht in allen Fällen die Menge der in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel zuverlässig charakterisiert und präzise Rückschlüsse auf die Rußpartikelkonzentration im Abgas zulässt.It has been found that the measured value provided by the soot sensor does not in all cases reliably characterize the amount of soot particles contained in the exhaust gas and allows precise conclusions about the soot particle concentration in the exhaust gas.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Menge der in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel besonders schnell und präzise erfassbar ist.It is therefore an object of the present invention, an exhaust system for a motor vehicle, especially a commercial vehicle, of the type mentioned further such that the amount of soot particles contained in the exhaust gas is detected particularly quickly and precisely.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an exhaust system for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Abgasanlage für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Menge der in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel besonders präzise und schnell erfassbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Rußsensor an einer Engstelle angeordnet ist, an welcher der Massenstrom des Abgases in dem Leitungselement größer ist als in Strömungsrichtung des Abgases stromauf und stromab der Engstelle. An der Engstelle und somit an dem Rußsensor weist das Abgas eine lokal höhere Geschwindigkeit auf als in Strömungsrichtung des Abgases stromauf und stromab des Rußsensors, so dass eine für die Erfassung des wenigstens einen Messwerts besonders vorteilhafte Um- beziehungsweise Durchströmung des Rußsensors geschaffen ist. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, dass der Abgasmassenstrom am Rußsensor mittels der Engstelle im Vergleich zu stromauf und stromab der Engstelle angeordneten Bereichen des Leitungselements erhöht wird, so dass besonders geringe Auslösezeiten des Sensors bei entsprechenden Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können. Dadurch ist es möglich, mittels des Rußsensors besonders schnell den wenigstens einen die Menge der Rußpartikel charakterisierenden Messwert besonders präzise zu erfassen.In order to develop an exhaust system for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle specified in the preamble of claim 1 species such that the amount of soot particles contained in the exhaust gas is particularly precise and quickly detected, it is inventively provided that the soot sensor arranged at a bottleneck is, at which the mass flow of the exhaust gas in the conduit member is greater than in the flow direction of the exhaust gas upstream and downstream of the constriction. At the bottleneck and thus at the soot sensor, the exhaust gas has a locally higher velocity than in the flow direction of the exhaust upstream and downstream of the soot sensor, so that a particularly advantageous for detecting the at least one measured value Um- or flow through the soot sensor is provided. The invention is based on the idea that the exhaust gas mass flow is increased at the soot sensor by means of the bottleneck compared to upstream and downstream of the bottleneck arranged areas of the line element, so that particularly low trip times of the sensor can be kept particularly low at corresponding load points of the internal combustion engine. This makes it possible, by means of the soot sensor, to detect the at least one measured value characterizing the quantity of soot particles particularly quickly.

Vorzugsweise werden zu jeweiligen, repräsentativen Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine jeweilige, die Menge der in dem Abgas enthaltenen Rußpartikel charakterisierende Messwerte erfasst. Die Auswahl der repräsentativen Lastpunkte ergibt sich beispielsweise aus vorgebbaren Anforderungen, vorgesehenen Anwendungsfällen, dem Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine sowie den Rußemissionen dieser.Preferably, at respective, representative load points of Internal combustion engine, the measured values characterizing the amount of soot particles contained in the exhaust gas. The selection of the representative load points results, for example, from specifiable requirements, intended applications, the map of the internal combustion engine and the soot emissions of these.

Mittels des Rußsensors ist es somit auch möglich, die Funktionsfähigkeit eines in der Abgasanlage beispielsweise stromauf des Rußsensors angeordneten Abgasnachbehandlungselements insbesondere in Form eines Rußpartikelfilters zu überprüfen. Dabei ergibt sich die Auswahl der repräsentativen Lastpunkte beispielsweise auch in Abhängigkeit von nachzuweisenden Durchlassraten des Rußpartikelfilters, welcher üblicherweise auch als Dieselpartikelfilter (DPF) bezeichnet wird. Dadurch, dass der Messwert besonders schnell und präzise erfasst werden kann, kann auch die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Partikelfilters besonders schnell und präzise beziehungsweise aussagekräftig beispielsweise im Rahmen einer sogenannten On-Bord-Diagnose erfolgen.By means of the soot sensor, it is thus also possible to check the operability of an exhaust gas after-treatment element arranged in the exhaust system, for example upstream of the soot sensor, in particular in the form of a soot particle filter. In this case, the selection of the representative load points also results, for example, as a function of detected transmission rates of the soot particle filter, which is usually also referred to as a diesel particulate filter (DPF). Due to the fact that the measured value can be detected particularly quickly and precisely, the checking of the functionality of the particulate filter can also be carried out particularly quickly and precisely or meaningfully, for example in the context of a so-called on-board diagnosis.

Zur Realisierung der Engstelle kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle, insbesondere vollständig, durch das Leitungselement begrenzt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle zumindest teilweise durch ein in dem Leitungselement angeordnetes Leitelement begrenzt ist. Mittels des Leitelements kann zumindest ein Teil des Abgasmassenstroms gezielt auf den Rußsensor gerichtet werden, so dass der Rußsensor von einem besonders hohen Abgasmassenstrom durch- beziehungsweise umströmt wird.To realize the bottleneck can be provided, for example, that a flow-through of the exhaust flow cross-section at the bottleneck, in particular completely, is limited by the conduit element. Alternatively it can be provided that a flow cross-section through which the exhaust gas can flow is defined at the bottleneck at least partially by a guide element arranged in the line element. By means of the guide element, at least a portion of the exhaust gas mass flow can be targeted to the soot sensor, so that the soot sensor is flowed through or flowed around by a particularly high exhaust gas mass flow.

Die Ausgestaltung, insbesondere die Form, der Engstelle beziehungsweise des Leitelements ergibt sich beispielsweise aus entsprechenden Anforderungen des Rußsensors, um eine schnelle und präzise Erfassung des Messwerts zu realisieren sowie aus Strömungsgeschwindigkeiten des Abgases in dem Leitungselement. Durch die Anordnung des Rußsensors an der Engstelle kann der Messwert auch dann besonders präzise und schnell erfasst werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine insgesamt nur geringe, durch das Leitungselement strömende Abgasmengen abgibt.The configuration, in particular the shape, the bottleneck or the guide element results, for example, from corresponding requirements of the soot sensor in order to realize a fast and precise detection of the measured value and from flow velocities of the exhaust gas in the line element. By arranging the soot sensor at the bottleneck, the measured value can be detected particularly precisely and quickly even when the internal combustion engine as a whole emits only a small amount of exhaust gas flowing through the conduit element.

Unter „Leitungselement” ist allgemein ein von dem Abgas durchströmbares und somit abgasführendes Bauteil der Abgasanlage zu verstehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine sogenannte Abgasnachbehandlungsbox handeln, welche ein von dem Abgas durchströmbares Gehäuse umfasst, in dem der Rußpartikelfilter aufgenommen ist.Under "line element" is generally understood by a flow through the exhaust and therefore exhaust-carrying component of the exhaust system. This may be, for example, a so-called exhaust aftertreatment box, which comprises a housing through which the exhaust gas can flow and in which the soot particle filter is accommodated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

1 dient dabei zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung. 1 serves to explain the background of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht eines Leitungselements einer Abgasanlage für einen Nutzkraftwagen, mit einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine umströmbaren Rußsensor, welcher in dem von dem Abgas durchströmbaren Leitungselement angeordnet ist und zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts dient; 1 a schematic side view of a line element of an exhaust system for a commercial vehicle, with a bypassed by exhaust gas of an internal combustion engine soot sensor, which is arranged in the flow-through of the exhaust gas line element and for detecting at least one of a set of soot particles contained in the exhaust gas is characteristic measuring value;

2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer Abgasanlage gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Nutzkraftwagen, mit einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Rußpartikelfilter und mit einem von dem Abgas durchströmbaren Leitungselement, welches stromab des Rußpartikelfilters angeordnet ist und in welchem ein von dem Abgas umströmbarer Rußsensor zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts angeordnet ist, wobei der Rußsensor an einer Engstelle angeordnet ist, an welcher der Massenstrom des Abgases größer ist als in Strömungsrichtung des Abgases stromauf und stromab der Engstelle; und 2 a schematic and sectional plan view of an exhaust system according to a first embodiment of a commercial vehicle, with a permeable by exhaust gas of an internal combustion engine particulate filter and a flow-through of the exhaust line member, which is located downstream of the particulate filter and in which a umströmbarer of the exhaust soot sensor for detecting at least one measured value characterizing a quantity of soot particles contained in the exhaust gas is arranged, wherein the soot sensor is arranged at a constriction at which the mass flow of the exhaust gas is greater than in the flow direction of the exhaust gas upstream and downstream of the constriction; and

3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht der Abgasanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform. 3 a detail of a schematic and sectional plan view of the exhaust system according to a second embodiment.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Leitungselement 10 für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, beispielsweise eines Nutzkraftwagens. Das Leitungselement 10 weist einen Abgaskanal 12 auf, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Durch einen Richtungspfeil 14 ist der gesamte Abgasmassenstrom des Abgases veranschaulicht, welcher von der beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine abgegeben wird und in den Abgaskanal 12 einströmt. 1 shows a conduit element 10 for an exhaust system of an internal combustion engine of a motor vehicle, for example a commercial vehicle. The pipe element 10 has an exhaust duct 12 on which of the exhaust gas of the internal combustion engine can be flowed through. By a directional arrow 14 the total exhaust gas mass flow of the exhaust gas is shown which of for example, designed as a reciprocating internal combustion engine internal combustion engine is discharged and into the exhaust duct 12 flows.

In dem Leitungselement 10 beziehungsweise in dem Abgaskanal 12 ist ein im Ganzen mit 16 bezeichneter Rußsensor angeordnet. Der Rußsensor 16 ist von einem Teil des Abgasmassenstroms um- beziehungsweise durchströmbar und dient zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts. Mit anderen Worten dient der Rußsensor 16 zum Erfassen einer Rußpartikelkonzentration in dem Abgas. Hierzu umfasst der Rußsensor 16 eine Keramik 18, welche in einem von dem Abgas durchströmbaren Gehäuse 20 des Rußsensors 16 angeordnet ist. Dadurch kann das Abgas die Keramik 18 durchströmen. Der Teil des Abgasmassenstroms, der den Rußsensor durch- beziehungsweise umströmt, ist in 1 durch Richtungspfeile 22 veranschaulicht. Ein Richtungspfeil 24 veranschaulicht dabei den Teil des Abgasmassenstroms, welcher den Rußsensor 16 umströmt. Der Rußsensor 16 ist mit einer Auswerteeinheit 26 gekoppelt, mittels welcher schließlich die Rußpartikelkonzentration im Abgas erfasst oder ermittelt wird.In the conduit element 10 or in the exhaust duct 12 is a whole with 16 designated soot sensor arranged. The soot sensor 16 is flowed through by a part of the exhaust gas mass flow and serves to detect at least one of a set of soot particles contained in the exhaust gas characterizing the measured value. In other words, the soot sensor is used 16 for detecting a soot particulate concentration in the exhaust gas. This includes the soot sensor 16 a ceramic 18 , which in a through-flow of the exhaust gas housing 20 of the soot sensor 16 is arranged. This allows the exhaust gas to be the ceramic 18 flow through. The part of the exhaust gas mass flow which flows through or around the soot sensor is in 1 by directional arrows 22 illustrated. A directional arrow 24 illustrates the part of the exhaust gas mass flow, which is the soot sensor 16 flows around. The soot sensor 16 is with an evaluation unit 26 coupled, by means of which finally the soot particle concentration in the exhaust gas is detected or determined.

Wie durch die Richtungspfeile 22, 24 veranschaulicht ist, ist der den Rußsensor 16 umgehende Teil des Abgasmassenstroms groß, wobei der den Rußsensor 16 direkt anströmende bzw. durchströmende Teil des Abgasmassenstroms demgegenüber gering ist. Dies beeinträchtigt die Korrelierung des Messwerts mit einer repräsentativen Rußpartikelkonzentration im Abgas und verlängert die für die Messwerterfassung.As by the directional arrows 22 . 24 Illustrated is the soot sensor 16 umgehend part of the exhaust gas mass flow large, wherein the soot sensor 16 directly flowing or flowing through part of the exhaust gas mass flow is low contrast. This interferes with the correlation of the measured value with a representative soot particulate concentration in the exhaust gas and prolongs that for the measured value acquisition.

Anhand von 2 und 3 sind nun jeweilige Möglichkeiten veranschaulicht, um den die Menge der Rußpartikel in dem Abgas charakterisierenden Messwert besonders präzise sowie in besonders kurzer Zeit erfassen zu können.Based on 2 and 3 Now respective possibilities are illustrated in order to be able to detect the measured value characterizing the amount of soot particles in the exhaust gas in a particularly precise manner and in a particularly short time.

2 zeigt eine im Ganzen mit 27 bezeichnete Abgasanlage, welche das von dem Abgas durchströmbare Leitungselement 10 mit dem Abgaskanal 12 umfasst. Die Abgasanlage 27 umfasst auch einen Rußpartikelfilter 28 mit einem Monolithen 30. Wie aus 2 erkennbar ist, ist der Rußpartikelfilter 28 stromauf des Leitungselements 10 angeordnet und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar. Das den Rußpartikelfilter 28 durchströmende Abgas strömt vom Rußpartikelfilter 28 in den Abgaskanal 12 ein. Der Abgaskanal 12 ist dabei eine Auslasskammer für den Rußpartikelfilter 28, in welche das aus dem Rußpartikelfilter 28 strömende Abgas einströmt. 2 shows one as a whole 27 designated exhaust system, which can be flowed through by the exhaust gas line element 10 with the exhaust duct 12 includes. The exhaust system 27 also includes a soot particle filter 28 with a monolith 30 , How out 2 is recognizable, is the soot particle filter 28 upstream of the conduit element 10 arranged and flowed through by exhaust gas of the internal combustion engine. That the soot particle filter 28 flowing exhaust gas flows from the soot particle filter 28 in the exhaust duct 12 one. The exhaust duct 12 is an outlet chamber for the soot particle filter 28 , in which the from the soot particle filter 28 flowing exhaust gas flows.

Wie aus 2 erkennbar ist, ist der Rußsensor 16 an einer Engstelle 32 des Leitungselements 10 angeordnet, an welcher der Massenstrom des Abgases größer ist als in Strömungsrichtung des Abgases in dem Leitungselement 10 stromauf und stromab der Engstelle 32. Die Engstelle 32 ist dabei derart realisiert, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle 32 vollständig durch das Leitungselement 10 begrenzt ist. Mit anderen Worten ist das Leitungselement 10 an der Engstelle 32 im Vergleich zu sich direkt an die Engstelle 32 stromauf und stromab anschließenden Bereichen verengt, so dass dort der Effekt einer Düse realisiert ist. Die Engstelle 32 stellt somit eine Verengung des Leitungselements 10 dar, durch welche die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases durch das Leitungselement 10 lokal erhöht wird. Der Rußsensor 16 wird somit von einem besonders hohen Abgasmassenstrom durchströmt, so dass der Messwert besonders schnell und präzise erfassbar ist. Mit anderen Worten kann durch die Engstelle 32 sichergestellt werden, dass zumindest ein hinreichender Teil des Abgasmassenstroms durch beziehungsweise um den Rußsensor 16 strömt.How out 2 is recognizable, is the soot sensor 16 at a bottleneck 32 of the conduit element 10 arranged at which the mass flow of the exhaust gas is greater than in the flow direction of the exhaust gas in the conduit element 10 upstream and downstream of the bottleneck 32 , The bottleneck 32 is realized in such a way that a flow cross-section through which the exhaust gas can flow at the constriction 32 completely through the conduit element 10 is limited. In other words, the conduit element 10 at the bottleneck 32 compared to itself directly to the bottleneck 32 Narrowed upstream and downstream of subsequent areas, so that there the effect of a nozzle is realized. The bottleneck 32 thus provides a constriction of the conduit element 10 through which the flow rate of the exhaust gas through the conduit element 10 is increased locally. The soot sensor 16 is thus flowed through by a particularly high exhaust gas mass flow, so that the measured value can be detected very quickly and precisely. In other words, through the bottleneck 32 ensure that at least a sufficient part of the exhaust gas mass flow through or around the soot sensor 16 flows.

Durch das Vorsehen der Engstelle 32 kann der Rußsensor 16 auch in solchen Leitungselementen von Abgasanlagen angeordnet werden, welche insgesamt sehr große Strömungsquerschnitte beziehungsweise ein sehr großes, von dem Abgas durchströmbares Volumen aufweisen. Darüber ist eine Anordnung des Rußsensors 16 an für Wartungszwecke günstige Stellen des Kraftwagens ermöglicht.By providing the bottleneck 32 can the soot sensor 16 be arranged in such line elements of exhaust systems, which have a total of very large flow cross sections or a very large, can be traversed by the exhaust volume. Above this is an arrangement of the soot sensor 16 allows for maintenance purposes favorable locations of the motor vehicle.

Der Abgasmassenstrom durch das Leitungselement 10 und den Rußsensor 16 ist in 2 durch Richtungspfeile 34 veranschaulicht. Wie anhand der Richtungspfeile 34 erkennbar ist, wird der Rußsensor 16 von einem besonders großen Anteil des gesamten Abgasmassenstroms um- beziehungsweise durchströmt. Dadurch ist es auch möglich, den Rußsensor 16 besonders präzise und in nur kurzer Zeit auf dessen Funktionsfähigkeit hin überprüfen zu können. Fehlfunktionen sowie eine übermäßige Beladung des Rußpartikelfilters 28 mit Rußpartikeln können besonders schnell und präzise erfasst werden. In der Folge können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.The exhaust gas mass flow through the line element 10 and the soot sensor 16 is in 2 by directional arrows 34 illustrated. As with the directional arrows 34 is recognizable, the soot sensor 16 flows through or flows through a particularly large proportion of the total exhaust gas mass flow. This also makes it possible for the soot sensor 16 very precise and in a short time to be able to check its functionality. Malfunction and excessive loading of the particulate filter 28 with soot particles can be detected particularly quickly and accurately. As a result, appropriate countermeasures can be initiated.

3 zeigt die Abgasanlage 27 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Abgasanlage 27 gemäß 3 unterscheidet sich insbesondere dahingehend von der Abgasanlage 27 gemäß 2, dass die Engstelle 32 derart realisiert ist, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle 32 teilweise durch ein in dem Leitungselement 10 angeordnetes Leitelement in Form eines Leitbleches 36 und teilweise durch eine Wandung 38 des Leitungselements 10 gebildet ist. 3 shows the exhaust system 27 according to a second embodiment. The exhaust system 27 according to 3 differs in particular to the effect of the exhaust system 27 according to 2 that the bottleneck 32 is realized such that a flow cross-section through which the exhaust gas can flow at the constriction 32 partly by a in the conduit element 10 arranged guide element in the form of a baffle 36 and partly by a wall 38 of the conduit element 10 is formed.

Wie aus 3 erkennbar ist, weist das Leitblech 36 eine solche Geometrie auf, dass zumindest ein Teil des Abgasmassenstroms gezielt auf den Rußsensor 16 gerichtet wird. Mit anderen Worten wird zumindest ein Teil des Abgasmassenstroms mittels des Leitbleches 36 in Richtung des Rußsensors 16 abgelenkt. Somit ist der Abgasmassenstrom am Rußsensor 16 besonders hoch, so dass der wenigstens eine Messwert besonders schnell und präzise erfasst werden kann.How out 3 is recognizable, has the baffle 36 such a geometry on that at least a portion of the exhaust gas mass flow targeted to the soot sensor 16 is directed. In other words, at least part of the exhaust gas mass flow is achieved by means of the guide plate 36 in the direction of the soot sensor 16 distracted. Thus, the exhaust gas mass flow is at the soot sensor 16 particularly high, so that the at least one measured value can be detected particularly quickly and precisely.

Mittels der jeweiligen Anordnung des Rußsensors 16 an der Engstelle 32 ist es möglich, besonders geringe Auslösezeiten des Rußsensors 16 bei jeweiligen, beispielsweise stationären Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine mit bestimmten Rußkonzentrationen zu realisieren. In der Folge kann der Rußpartikelfilter 28 im Rahmen einer On-Bord-Diagnose überwacht werden, wobei besonders schnell erfasst werden kann, ob eine tatsächliche Ist-Funktion des Rußpartikelfilters 28 von einer gewünschten Soll-Funktion abweicht oder nicht. Ferner kann erfasst werden, ob der Rußpartikelfilter 28 übermäßig mit Rußpartikeln beladen ist, um in der Folge Gegenmaßnahmen zur Reduzierung der Beladung gezielt und bedarfsgerecht einleiten zu können.By means of the respective arrangement of the soot sensor 16 at the bottleneck 32 It is possible, particularly low release times of the soot sensor 16 at respective, for example, stationary load points of the internal combustion engine with certain soot concentrations to realize. As a result, the soot particle filter 28 be monitored as part of an on-board diagnosis, which can be detected very fast, whether an actual actual function of the particulate filter 28 deviates from a desired setpoint function or not. Furthermore, it can be detected whether the soot particle filter 28 is loaded excessively with soot particles in order to be able to initiate countermeasures for reducing the load in a targeted and demand-oriented manner.

Durch die vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahmen wie Schaffung einer Engstelle 32 bzw. Bereitstellung eines Leitelements wird in vorteilhafter Weise der Abgasmassenstrom lokal am Einbauort des Rußsensors 16 nicht lokal erhöht, sondern vorzugsweise auch dem Rußsensor 16 gerichtet zugeführt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Rußsensor 16 in Bezug auf den ihn an- bzw. umströmenden Abgasstrom etwa senkrecht orientiert angeordnet ist. Vorzugsweise ist die senkrechte Orientierung zum Abgasstrom eng toleriert ausgelegt mit einer Toleranz von etwa +/–2 Winkelgraden.Through the proposed constructive measures such as creating a bottleneck 32 or providing a guide element is advantageously the exhaust gas mass flow locally at the installation of the soot sensor 16 not increased locally, but preferably also the soot sensor 16 directed supplied. It is preferably provided that the soot sensor 16 is arranged approximately vertically oriented with respect to the flow of exhaust gas flowing around it. Preferably, the vertical orientation to the exhaust stream is designed to be tightly tolerated with a tolerance of about +/- 2 angular degrees.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10203310 A1 [0005] DE 10203310 A1 [0005]
  • DE 102005016645 A1 [0006] DE 102005016645 A1 [0006]

Claims (6)

Abgasanlage (27) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Leitungselement (10), in welchem ein von dem Abgas umströmbarer Rußsensor (16) zum Erfassen wenigstens eines eine Menge von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln charakterisierenden Messwerts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rußsensor (16) an einer Engstelle (32) angeordnet ist, an welcher ein Massenstrom des Abgases in dem Leitungselement (10) größer ist als in Strömungsrichtung des Abgases stromauf und stromab der Engstelle (32).Exhaust system ( 27 ) for a motor vehicle, with at least one of exhaust gas of an internal combustion engine through-flow conduit element ( 10 ), in which a soot sensor which can be flowed around by the exhaust gas ( 16 ), Is arranged at least one of a quantity of soot particles contained in the exhaust gas measured value characterizing for detecting characterized in that the soot sensor ( 16 ) at a bottleneck ( 32 ) is arranged at which a mass flow of the exhaust gas in the conduit element ( 10 ) is greater than in the flow direction of the exhaust gas upstream and downstream of the bottleneck ( 32 ). Abgasanlage (27) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle (32), insbesondere vollständig, durch das Leitungselement (10) begrenzt ist.Exhaust system ( 27 ) according to claim 1, characterized in that a through-flow of the exhaust gas flow cross section at the bottleneck ( 32 ), in particular completely, through the conduit element ( 10 ) is limited. Abgasanlage (27) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt an der Engstelle (32) zumindest teilweise durch ein in dem Leitungselement (10) angeordnetes Leitelement (36) begrenzt ist.Exhaust system ( 27 ) according to claim 1, characterized in that a through-flow of the exhaust gas flow cross section at the bottleneck ( 32 ) at least partially by a in the line element ( 10 ) arranged guide element ( 36 ) is limited. Abgasanlage (27) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas mittels des Leitelements (36) in Richtung des Rußsensors (16) ablenkbar ist.Exhaust system ( 27 ) according to claim 3, characterized in that the exhaust gas by means of the guide element ( 36 ) in the direction of the soot sensor ( 16 ) is distractable. Abgasanlage (27) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Leitungselement (10) in Strömungsrichtung des Abgases an ein Abgasnachbehandlungselement (28), insbesondere an einen Rußpartikelfilter (28) anschließt.Exhaust system ( 27 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the line element ( 10 ) in the flow direction of the exhaust gas to an exhaust gas aftertreatment element ( 28 ), in particular to a particulate filter ( 28 ). Abgasanlage (27) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (10) und das Abgasnachbehandlungselement (28) in ein gemeinsames Gehäuses der Abgasanlage (27) integriert sind.Exhaust system ( 27 ) according to claim 5, characterized in that the conduit element ( 10 ) and the exhaust aftertreatment element ( 28 ) in a common housing of the exhaust system ( 27 ) are integrated.
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