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Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Abgasreinigungseinrichtung, mit einem stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung in einer Abgasleitung angeordneten Abgassensor sowie mit einer an einer Mündungsstelle in die Abgasleitung einmündenden Abgasrückführleitung für eine Abgasrückführung.
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Die Abgasanlage ist beispielsweise mitsamt der Brennkraftmaschine Bestandteil einer Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Bei einem Betrieb der Antriebseinrichtung fallen von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgase an. Diese werden mittels der Abgasanlage von der Brennkraftmaschine abgeführt, vorzugsweise in Richtung einer Außenumgebung. Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments.
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Weil in dem Abgas üblicherweise Schadstoffe enthalten sind, verfügt die Abgasanlage über die Abgasreinigungseinrichtung. Diese liegt beispielsweise in Form eines Katalysators, eines Partikelfilters oder dergleichen vor. Stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung ist der Abgassensor in der Abgasleitung angeordnet. Die Abgasleitung dient dabei dem Abführen von aus der Abgasreinigungseinrichtung ausströmendem Abgas, vorzugsweise in Richtung der Außenumgebung. Mittels des Abgassensors kann beispielsweise die Zusammensetzung des aus der Abgasreinigungseinrichtung austretenden Abgases ermittelt werden. Insbesondere ist der Abgassensor als Lambdasensor beziehungsweise Lambdasonde ausgeführt.
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Die Abgasanlage weist weiterhin Mittel zum Rückführen von Abgas in die Brennkraftmaschine auf. Zu diesem Zweck mündet die Abgasrückführleitung in die Abgasleitung ein. Die Mündungsstelle zwischen der Abgasleitung und der Abgasrückführleitung ist vorzugsweise ebenfalls stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung vorgesehen. Durch die Mündungsstelle kann Abgas aus der Abgasleitung entnommen und der Abgasrückführleitung zugeführt werden. Durch die Abgasrückführleitung gelangt das Abgas wieder zurück zu der Brennkraftmaschine, insbesondere in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Die Abgasrückführung ist beispielsweise als Niederdruck-Abgasrückführung ausgestaltet. Es kann also vorgesehen, dass stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung ein Abgasturbolader vorgesehen ist. Dies ist jedoch optional.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 20 2007 004 675 U1 bekannt. Diese beschreibt eine Regeleinrichtung, insbesondere zur Regelung der Verbrennung eines Gasbrenners, mit mindestens einem Sensors zur Ermittlung eines Luftverhältnisses eines Verbrennungsgases, wie eine Lambdasonde und/oder einem O
2-Sensor, wobei der Sensor in einem zwischen einer Brennkammer und einem Abgasauslass angeordneten, von dem Verbrennungsgas in Richtung Abgasauslass durchströmten Strömungsbereich angeordnet ist. Dabei soll der Sensor in einem Teil des Strömungsbereichs angeordnet sein, indem das Verbrennungsgas sich in einem heißen Zustand befindet, um in wärmeübertragender Wirkverbindung mit dem heißen Verbrennungsgas zu stehen.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber anderen Abgasanlagen Vorteile aufweist, insbesondere das Bereitstellen von zuverlässigen Messwerten mittels des Abgassensors ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem Abgassensor und der Mündungsstelle eine Abschirmung vorgesehen ist. Mittels der Abschirmung wird eine Beeinflussung des Abgassensors durch die Abgasrückführung vermindert oder sogar vollständig unterbunden.
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Üblicherweise ist der Abgassensor anfällig gegen eine Beaufschlagung mit Wasser. Dieses Wasser kann in der Abgasanlage in Form von Abgaskondensat auftreten. Das Abgaskondensat beziehungsweise Wasser wird von dem Abgas mitgerissen und dabei verwirbelt, sodass sich Wassertropfen ausbilden. Treffen diese auf den Abgassensor, kann dies zu einer Beeinträchtigung der Messwerte oder sogar zu einer Fehlfunktion des Abgassensors führen. Durch das Vorsehen der Abgasrückführung erhöht sich die Menge des Abgaskondensats, weil sich das Abgas durch die Abgasrückführung abkühlt. Entsprechend erhöht sich das Risiko, dass das Wasser beziehungsweise die Wassertröpfchen in Kontakt mit dem Abgassensor treten.
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In Hauptströmungsrichtung des Abgases durch die Abgasleitung gesehen weist die Mündungsstelle eine bestimmte Erstreckung in eben diese Hauptströmungsrichtung auf. Sie weist dabei – ebenfalls in Hauptströmungsrichtung des Abgases gesehen – einen Mündungsstellenbeginn auf, welcher die am weitesten stromaufwärts liegende Stelle der Mündungsstelle bezeichnet, sowie ein Mündungsstellenende, welches die am weitesten stromabwärts liegende Stelle der Mündungsstelle bezeichnet. Es kann nun vorgesehen sein, dass der Abgassensor an dem Mündungsstellenbeginn oder an dem Mündungsstellenende vorliegt. Alternativ kann er auch stromabwärts des Mündungsstellenbeginns angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ liegt er zudem stromaufwärts des Mündungsstellenendes vor. Insoweit kann der Abgassensor bevorzugt – in Hauptströmungsrichtung des Abgases gesehen – im Bereich der Mündungsstelle angeordnet sein.
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Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Abgassensor stromabwärts sowohl des Mündungsstellenbeginns als auch des Mündungsstellenendes liegt. Beispielsweise weist er dabei einen Abstand von dem Mündungsstellenbeginn auf, welcher bezogen auf die Differenz zwischen dem Mündungsstellenende und dem Mündungsstellenbeginn größer als 100% ist, jedoch höchstens 110%, höchstens 120%, höchstens 125%, höchstens 130%, höchstens 140% oder 150% beträgt.
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Bedingt durch eine derartige Anordnung des Abgassensors liegt der Abgassensor mithin im Einflussbereich der Mündungsstelle der Abgasrückführung. Um dennoch den vorstehend beschriebenen Einfluss auf den Abgassensor zu verhindern, ist die Abschirmung vorgesehen. Diese liegt derart zwischen dem Abgassensor und der Mündungsstelle vor, dass der Einfluss von Abgaskondensat auf den Abgassensor, welcher insbesondere durch die Abgasrückführung bedingt ist, weitgehend vermieden oder sogar vollständig verhindert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung in Form eines Abschirmblechs vorliegt. Unter dem Abschirmblech ist ein Element aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus Stahl, zu verstehen, welches aus einem dünnen Material besteht. Vorzugsweise weist das Abschirmblech in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen größere Erstreckungen auf als in einer dritten Richtung, welche auf den erstgenannten beiden Richtung senkrecht steht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasleitung von der Abschirmung in zwei Strömungsbereiche aufgeteilt ist, wobei in einem der Strömungsbereiche die Mündungsstelle und in einem anderen der Strömungsbereiche der Abgassensor angeordnet ist. Die beiden Strömungsbereiche sind derart angeordnet, dass beide von dem durch die Abgasleitung strömenden Abgas durchströmt werden. Insbesondere ist die Abschirmung derart angeordnet, dass eine ihrer Stirnseiten in Richtung der Abgasreinigungseinrichtung weist, sodass die Abschirmung dem aus der Abgasreinigungseinrichtung in die Abgasleitung einströmenden Abgas einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegensetzt. Durch die Abschirmung wird also das die Abgasleitung durchströmende Abgas zunächst in zwei Abgasströmungen aufgetrennt, welche stromabwärts der Abschirmung wieder zu einer gemeinsamen Abgasströmung zusammengeführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung im Querschnitt gesehen die gesamte Quererstreckung der Abgasleitung durchgreift. Das bedeutet vorzugsweise, dass die Abschirmung einerseits an einer Wandung der Abgasleitung anliegt, in welcher auch die Mündungsstelle ausgebildet ist, und sich andererseits bis hin zu der der Mündungsstelle gegenüberliegenden Wandung der Abgasleitung erstreckt. Insoweit ist die gesamte Abgasleitung von der Abschirmung durchgriffen. Entsprechend kann von der Mündungsstelle keinerlei Einfluss auf den Abgassensor ausgeübt werden, weil das den Abgassensor überströmende Abgas von der Mündungsstelle nicht beeinflusst wird. Insbesondere wird das denjenigen Strömungsbereich durchströmende Abgas, in welchem der Abgassensor angeordnet ist, nicht durch die Mündungsstelle in die Abgasrückführleitung gelangen, sondern vielmehr um die Mündungsstelle herumgeführt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung gesehen die Abschirmung stromaufwärts der Mündungsstelle beginnt. Anders ausgedrückt, liegt der am weitesten stromaufwärts gelegene Punkt der Abschirmung stromaufwärts der Mündungsstelle beziehungsweise stromaufwärts des Mündungsstellenbeginns. Vorzugsweise liegt die am weitesten stromaufwärts gelegene Stelle der Abschirmung mit einem Abstand von dem Mündungsstellenbeginn vor, welcher bezogen auf die Differenz zwischen Mündungsstellenende und Mündungsstellenbeginn mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 40% oder mindestens 50% beträgt. Mit einer derartigen Anordnung der Abschirmung wird eine Beeinflussung des Abgassensors durch das durch die Mündungsstelle in die Abgasrückführleitung strömende Abgas beziehungsweise das durch die Abgasrückführung entstehende Abgaskondensat effektiv verhindert.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung gesehen die Abschirmung zumindest 50%, zumindest 60%, zumindest 70%, zumindest 75%, zumindest 80%, zumindest 90% oder zumindest 100% der Mündungsstelle übergreift. Wie bereits vorstehend angedeutet, kann es vorgesehen sein, dass die Abschirmung in Hauptströmungsrichtung des Abgases über das Mündungsstellenende hinausragt. Dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die am weitesten stromabwärts gelegene Stelle der Abschirmung zwischen dem Mündungsstellenbeginn und dem Mündungsstellenende liegt und dabei von dem Mündungsstellenbeginn zumindest den genannten Abstand bezogen auf die Differenz zwischen Mündungsstellenende und Mündungsstellenbeginn aufweist. Somit übergreift die Abschirmung die Mündungsstelle in Strömungsrichtung gesehen lediglich teilweise.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasleitung gesehen die Abschirmung stromabwärts der Mündungsstelle endet. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde vorstehend bereits hingewiesen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abschirmblech als Lochblech oder als Massivblech ausgebildet ist. Grundsätzlich sind beide Ausführungsformen geeignet, um den Einfluss des durch die Mündungsstelle in die Abgasrückführleitung einströmenden Abgases beziehungsweise des durch die Abgasrückführung verursachten Abgaskondensats zu verhindern. Das Lochblech weist eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auf, während das Massivblech durchgehend, also massiv, ausgestaltet ist. Die Durchtrittsöffnungen weisen jeweils Abmessungen auf, die derart gewählt sind, dass das Abgaskondensat zumindest bei üblichen Strömungsbedingungen in der Abgasanlage nicht durch sie in Richtung des Abgassensors hindurchtreten kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Abgasleitung als Abgassammelleitung vorliegt, in welche mehrere Abgaszuleitungen einmünden. Insoweit verfügt die Abgasleitung über mehrere Anschlüsse, nämlich zumindest zwei Einlassanschlüsse und wenigstens einen Auslassanschluss. Vorzugsweise strömt während eines Betriebs der Abgasanlage durch jeden der Einlassanschlüsse Abgas in die Abgasleitung ein und wird dort zusammengefasst. Das durch die mehreren Einlassanschlüsse austretende Abgas kann insoweit durch den wenigstens einen Auslassanschluss austreten. Beispielsweise ist an jeden der Einlassanschlüsse der Abgasleitung eine Abgasreinigungseinrichtung der vorstehend genannten Art angeschlossen.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass von der Abgassammelleitung eine einzige Abgassammelleitung ausgeht. Diese Abgasableitung ist an den Auslassanschluss, in diesem Fall den einzigen Auslassanschluss, der Abgasleitung angeschlossen. Durch die Abgasableitung kann Abgas aus der Abgasleitung abgeführt werden, insbesondere in Richtung der Außenumgebung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine sowie einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasanlage. Die Abgasanlage ist vorzugsweise gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet. Sie verfügt über eine Abgasreinigungseinrichtung, mit einem stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung in einer Abgasleitung angeordneten Abgassensor sowie mit einer an einer Mündungsstelle in die Abgasleitung einmündenden Abgasrückführleitung für eine Abgasrückführung. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem Abgassensor und der Mündungsstelle eine Abschirmung vorgesehen ist.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage beziehungsweise der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Abgasanlage als auch die Antriebseinrichtung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 einen Bereich einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einer Draufsicht,
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2 eine Seitenschnittansicht des Bereichs der Abgasanlage, und
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3 eine Querschnittsdarstellung des Bereichs der Abgasanlage.
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Die 1 zeigt eine Draufsicht eines Bereichs einer Abgasanlage 1, welche beispielsweise für eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Die Abgasanlage 1 weist eine Abgasreinigungseinrichtung 2 auf, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über wenigstens zwei Katalysatoren 3 verfügt. Alternativ kann selbstverständlich lediglich ein Katalysator 3 vorliegen. Stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung 2 ist eine Abgasleitung 4 vorgesehen, welche Einlassanschlüsse 5 aufweist, wobei an jeden der Einlassanschlüsse 5 einer der Katalysatoren 3 strömungstechnisch angeschlossen ist. Weiterhin weist die Abgasleitung 4 einen Auslassanschluss 6 auf, der mit einer Abgasableitung 7 strömungsverbunden ist.
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Bei einem Betrieb einer Brennkraftmaschine, welcher die Abgasanlage 1 zugeordnet ist, wird die Abgasanlage 1 in Richtung des Pfeils 8 von Abgas durchströmt. Es wird somit deutlich, dass die Abgasleitung 4 stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung 2 angeordnet ist, während wiederum die Abgasableitung 7 stromabwärts der Abgasleitung 4 vorliegt. Das aus den Katalysatoren 3 in die Abgasleitung 4 eintretende Abgas wird in der Abgasleitung 4 zusammengeführt und gemeinsam durch den Auslassanschluss 6 der Abgasableitung 7 zugeführt.
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In der Abgasleitung 4 ist wenigstens ein Abgassensor 9 (hier: zwei Abgassensoren 9) vorgesehen. Mittels des Abgassensors 9 kann beispielsweise eine Zusammensetzung des den Abgassensor 9 überströmenden Abgases gemessen werden. Weiterhin ist eine Abgasrückführleitung 10 einer Abgasrückführung 11 vorgesehen, wobei die Abgasrückführung 11 vorzugsweise als Niederdruck-Abgasrückführung ausgestaltet ist. Die Abgasrückführleitung 10 mündet an einer Mündungsstelle 12 (hier nicht erkennbar) in die Abgasleitung 4 ein.
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Die 2 zeigt eine Seitenschnittdarstellung beziehungsweise eine Längsschnittdarstellung, wie in der 1 angedeutet. Hier ist nun die Mündungsstelle 12 zu erkennen, an welcher die Abgasrückführleitung 10 in die Abgasleitung 4 einmündet. Es wird deutlich, dass der Abgassensor 9 im Bereich der Mündungsstelle 12 vorliegt. Des Weiteren ist ein Abgaskondensat 13 angedeutet, welches vorzugsweise an der geodätisch tiefsten Stelle der Abgasleitung 4 gesammelt wird. Das Abgaskondensat 13 entsteht beispielsweise durch in dem Abgas enthaltenes, kondensiertes Wasser. Die Menge des anfallenden Abgaskondensats 13 wird durch die Abgasrückführung 11 vergrößert.
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Je größer die Menge des Abgaskondensats 13 jedoch ist, umso höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Abgaskondensat 13 von dem die Abgasleitung 4 durchströmenden Abgas mitgerissen und verwirbelt wird. Um zu verhindern, dass das Abgaskondensat 13 beziehungsweise die durch die Verwirbelung entstehenden Abgastropfen in Kontakt mit dem Abgassensor 9 treten können, ist zwischen dem Abgassensor 9 und der Mündungsstelle 12 eine Abschirmung 14 vorgesehen. Diese liegt beispielsweise in Form eines Abschirmblechs vor, welches seinerseits beispielsweise als Lochblech oder als Massivblech vorliegen kann.
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Die 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch den Bereich der Abgasanlage 1, wie in der 1 angedeutet. Es wird nun deutlich, dass die Abschirmung 14 bevorzugt im Querschnitt gesehen die gesamte Quererstreckung der Abgasleitung 4 durchgreift, also sich von einer Wandung der Abgasleitung 4, in welcher die Mündungsstelle 12 vorliegt, bis zu einer der Mündungsstelle 12 gegenüberliegenden Wandung der Abgasleitung 4 erstreckt. Entsprechend wird die Abgasleitung 4 von der Abschirmung 12 in zwei Strömungsbereiche 15 und 16 aufgeteilt. In dem Strömungsbereich 15 ist die Mündungsstelle 12 angeordnet, während der Abgassensor 9 in dem Strömungsbereich 16 vorliegt. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage 1 werden von der Abgasrückführung 11 bewirkte Einflüsse beziehungsweise Einflüsse des Abgaskondensats 13 auf den Abgassensor 9 verringert, insbesondere sogar vollständig vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007004675 U1 [0005]
