DE102016219148B3 - Schutzeinrichtung für den Abgastrakt - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt bereitgestellt, bei der der Bereich einer Abgasturbine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, die mittels einer Bandschelle miteinander verbunden sind, von einer Schutzeinrichtung abgedichtet ist. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Anordnung bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, bei der Bereich einer Abgasturbine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung von einer Schutzeinrichtung abgedichtet ist.
  • Im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist eine Reihe von Einrichtungen angeordnet, die die Energie des Abgases nutzbar machen oder das Abgas von umweltschädlichen Stoffen reinigen. Beispielsweise dient eine Turbine eines Abgasturboladers zum Aufladen der Ladeluft mittels eines Kompressors, der über eine Welle mit der Turbine verbunden ist. Stromabwärts der Turbine ist in der Regel mindestens eine Einrichtung zum Nachbehandeln des Abgases, kurz auch Katalysator genannt, angeordnet.
  • Die Turbine und die Abgasnachbehandlungseinrichtung werden häufig in unmittelbarer Verbindung miteinander angeordnet. Dabei weisen sie jeweils einen oder mehrere Flansche auf, an denen sie mittels einer Bandschelle, auch als V-Band bezeichnet, miteinander verbunden sind. Die US 2006/ 0 123 775 A1 offenbart eine Anordnung eines elastischen Materials im Bereich der Verbindung zwischen der Turbine und der Abgasnachbehandlungseinrichtung, um ein Übertragen von Vibrationen von der Turbine auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung einzuschränken. Bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs, besonders einer Frontalkollision, besteht die Gefahr, dass durch die Wirkung einer dabei auf den Abgastrakt wirkenden Kraft die Bandschellen-Verbindung reißt und Abgas aus dem Abgastrakt in den Motorraum gelangt. Es besteht die Aufgabe, das Austreten von Abgas aus dem Bereich der Verbindung der Turbine und der Abgasnachbehandlungseinrichtung im Falle einer Kollision zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt, in dem mindestens eine Turbine mit einem ersten Flansch und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem zweiten Flansch angeordnet sind, die an ihren Flanschen mittels mindestens einer Bandschelle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Turbine, der Bandschelle und der Abgasnachbehandlungseinrichtung eine teleskopische Schutzeinrichtung angeordnet ist.
  • Die Anordnung ist vorteilhaft, weil im Falle einer Kollision der Bereich von Turbine und Abgasnachbehandlungseinrichtung von außen geschützt und abgedichtet wird, so dass kein Abgas in den Motorraum entweicht, auch wenn die Bandschelle zerstört wird und die Verbindung zwischen Turbine und Abgasnachbehandlungseinrichtung reißt.
  • Die Schutzeinrichtung besteht aus mindestens einem ersten Teil und mindestens einem zweiten Teil, die einander überlappen, wobei das erste Teil im überlappenden Bereich einen größeren Durchmesser aufweist als das zweite. Durch diese Ausbildung können die Teile passgenau zueinander angeordnet werden. Idealerweise sind die Teile so verbunden, dass die im überlappenden Bereich relativ zueinander beweglich sind. Die Teile können z. B. teleskopartig miteinander verbunden sein, so dass das zweite Teil in einem Hohlraum des ersten Teils beweglich ist, wobei eine Sperreinrichtung ein Trennen der Teile verhindert.
  • Das erste Teil und das zweite Teil sind teleskopartig ausgebildet. Teleskopartig bedeutet, dass jedes Teil aus mindestens zwei Untereinheiten besteht, die teleskopartig ineinander gestapelt sind. Die teleskopartige Ausbildung ist vorteilhaft, weil die Teile im Falle einer Kollision auseinander gezogen werden können, so dass sich die Länge der Schutzeinrichtung in Bezug auf den Abgastrakt erhöht, ohne dass die abdichtende Funktion verloren geht.
  • Die Teile der Schutzeinrichtung können auf verschiedene Weise mit dem Abgastrakt verbunden sein. Es ist bevorzugt, wenn das erste Teil der Schutzeinrichtung stromaufwärts der Turbine und das zweite Teil stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung an den Abgastrakt angeschweißt ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn das erste Teil der Schutzeinrichtung stromaufwärts der Turbine und das zweite Teil stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung an den Abgastrakt geklemmt ist.
  • Weiterhin ist das Material der Schutzeinrichtung vorzugsweise temperaturbeständig. Temperaturbeständiges Material ist vorteilhaft, weil im Bereich des Abgastrakts hohe Temperaturen auftreten können und dadurch die mechanische Integrität der Schutzeinrichtung erhalten bleibt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dabei das Material der Schutzeinrichtung ein Metall auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Material der Schutzeinrichtung ein Gewebe auf. Auch weitere Stoffe oder Verbindungen sind möglich.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Teile der Schutzeinrichtung im überlappenden Bereich derart miteinander verbunden sind, dass kein Fluid die Verbindung durchdringen kann. Dazu sind im Bereich der Verbindung beispielsweise gas- und flüssigkeitsundurchlässige Lager angeordnet, die die Bewegung der Teile relativ zueinander jedoch gewährleisten.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer herkömmliche Anordnung einer Turbine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einem Abgastrakt, die mittels einer Bandschelle miteinander verbunden sind.
  • 2 ein Blockdiagramm der Anordnung von 1 mit einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung.
  • 3 ein Blockdiagramm der Anordnung von 2, bei der eine Kraft auf die Schutzeinrichtung ausgeübt wird.
  • In einer herkömmlichen Anordnung 1a gemäß der Darstellung von 1 sind in einem Abgastrakt 2 einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eine Turbine 3 eines Abgasturboladers und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 angeordnet. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 kann einen Oxidationskatalysator, einen Stickoxidspeicherkatalysator, einen Drei-Wege-Katalysator, einen Partikelfilter, einen Partikelfilter mit einer katalytischen Beschichtung, einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion oder eine Kombination der genannten katalytischen Einrichtungen aufweisen. Die Abgasturbine 3 ist über eine Welle mit einem (nicht gezeigten) Kompressor verbunden, der in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet ist und zum Verdichten von Ladeluft ausgebildet ist.
  • Die Turbine 3 weist einen ersten Flansch 5 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 weist einen zweiten Flansch 6 auf. Über die Flansche 5, 6 sind die Turbine 3 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 mittels einer Bandschelle 7 miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist die Bandschelle 7 an dem ersten 5 und zweiten Flansch 6 derart angeordnet, dass die Turbine 3 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 in mechanischem Kontakt miteinander gehalten werden.
  • In einer erfindungsgemäßen Anordnung 1b gemäß der Darstellung von 2 ist im Bereich der Bandschelle 7 eine Schutzeinrichtung 10 angeordnet. Die Schutzeinrichtung 10 weist ein erstes Teil 11 und ein zweites Teil 12 auf. Die Schutzeinrichtung 10 kann in möglichen Ausführungsformen auch weitere Teile aufweisen. Dabei sind das erste Teil 11 und das zweite Teil 12 im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet, d.h. haben einen runden Querschnitt bei einer länglichen Erscheinungsform, die den Abgastrakt im Bereich der Turbine 3 und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 umhüllt. In Anpassung an die verschiedenen Formen des von der Schutzeinrichtung 10 umhüllten Bereichs, also an Abschnitte des Abgastrakts 2 und die Turbine 3 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 4, weisen die Teile 11, 12 in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Querschnitte auf.
  • Das erste Teil 11 und das zweite Teil 12 überlappen einander, wobei entweder das erste Teil 11 einen zumindest im überlappenden Bereich größeren Durchmesser aufweist als das zweite 12 oder umgekehrt. In einer bevorzugten Ausführungsform gleiten dabei die Teile in einer Art Teleskopverbindung ineinander, wobei das Teil mit dem größeren Durchmesser im überlappenden Bereich einen Hohlraum aufweist, der zur Aufnahme eines Bereichs des Teils mit dem kleineren Durchmesser dient. So kann das erste Teil 11 zur Aufnahme des zweiten Teils 12 dienen oder umgekehrt. Es ist in einer weiteren Ausführungsform auch möglich, dass die beiden Teile 11, 12 einfach ineinander geschoben werden. Die beiden Teile 11, 12 sind dabei in jedem Fall so miteinander verbunden, dass sie fest aneinander halten und im Falle einer äußeren Krafteinwirkung nicht voneinander gelöst werden können. Dabei können die beiden Teile 11, 12 aber auf eine dem Fachmann bekannte Weise voneinander gelöst werden, z. B. zu Reparaturzwecken.
  • Die Teile der Schutzeinrichtung 10 sind im überlappenden Bereich derart miteinander verbunden, dass kein Fluid, d.h. idealerweise kein Abgas, die Verbindung durchdringen kann. Dazu ist eine dem Fachmann geläufige Abdichtung in dem überlappenden Bereich angeordnet.
  • Das erste Teil 11 und das zweite Teil 12 der Schutzeinrichtung 10 sind jeweils teleskopartig ausgebildet. Jedes Teil besteht dabei aus mindestens zwei Untereinheiten, die teleskopartig ineinander gestapelt sind, d.h. bei einer entsprechenden Krafteinwirkung wie ein Teleskopstab auseinander gezogen werden können. Im Falle einer auf den Abgastrakt 2 wirkenden äußeren Kraft 20, wie in 3 dargestellt, bleiben die beiden Teile 11, 12 miteinander verbunden, werden jedoch teleskopartig auseinander gezogen. Dadurch bleibt die abdichtende Wirkung der Schutzeinrichtung 10 erhalten, so dass bei einer durch die Krafteinwirkung 20 bedingten mechanischen Verformung des Abgastrakts 2 und einer daraus resultierenden Zerstörung der Bandschelle 7 kein Abgas nach außen bzw. in den Motorraum entweichen kann.
  • Die beiden Teile 11, 12 sind in einer bevorzugten Ausführungsform an den Abgastrakt 2 angeklemmt. Die Klemmverbindung wird beispielsweise durch eine Schelle umgesetzt. Weiterhin können die beiden Teile 11, 12 auch an den Abgastrakt 2 angeschraubt sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Teile an den Abgastrakt 2 angeschweißt. Die beiden Teile 11, 12 können auch auf eine weitere dem Fachmann geläufige und praktikable Art und Weise am Abgastrakt 2 befestigt sein. Dabei ist das erste Teil 11 stromaufwärts der Turbine 3 an einer ersten Verbindungsstelle 13a und das zweite Teil 12 stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 4 an einer zweiten Verbindungsstelle 13b am Abgastrakt 2 befestigt.
  • Für die Schutzeinrichtung 10 wird temperaturbeständiges Material verwendet, das auch bei im Bereich des Abgastrakts 2 auftretenden Temperaturen stabil bleibt. Dabei weist das Material der Schutzeinrichtung 10 vorzugsweise ein Metall auf. Die Schutzeinrichtung 10 kann dabei in einer bevorzugten Ausführungsform auch vollständig aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Schutzeinrichtung 10 auch ein Gewebe aufweisen oder aus einem Gewebe bestehen, das temperaturbeständige Eigenschaften aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1a
    herkömmliche Anordnung
    1b
    erfindungsgemäße Anordnung
    2
    Abgastrakt
    3
    Turbine
    4
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    5
    erster Flansch
    6
    zweiter Flansch
    7
    Bandschelle
    10
    Schutzeinrichtung
    11
    erstes Teil der Schutzeinrichtung
    12
    zweites Teil der Schutzeinrichtung
    13a
    erste Verbindungsstelle
    13b
    zweite Verbindungsstelle
    20
    Kraftwirkung

Claims (8)

  1. Anordnung (1) einer Brennkraftmaschine mit einem Abgastrakt (2), in dem mindestens eine Turbine (3) mit einem ersten Flansch (5) und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) mit einem zweiten Flansch (6) angeordnet sind, die an ihren Flanschen (5, 6) mittels mindestens einer Bandschelle (7) miteinander verbunden sind, wobei im Bereich der Turbine (3), der Bandschelle (7) und der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) eine Schutzeinrichtung (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (10) aus mindestens einem ersten Teil (11) und mindestens einem zweiten Teil (12) besteht, die einander überlappen, wobei das erste Teil (11) im überlappenden Bereiche einen größeren Durchmesser aufweist als das zweite Teil (12), und dass das erste Teil (11) und das zweite Teil (12) der Schutzeinrichtung (10) teleskopartig ausgebildet sind.
  2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei der das erste Teil (11) der Schutzeinrichtung (10) stromaufwärts der Turbine (3) und das zweite Teil (12) stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) an den Abgastrakt (2) angeschweißt sind.
  3. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das erste Teil (11) der Schutzeinrichtung (10) stromaufwärts der Turbine (3) und der zweite Teil (12) stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (4) an den Abgastrakt (2) geklemmt sind.
  4. Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Material der Schutzeinrichtung (10) temperaturbeständig ist.
  5. Anordnung (1) nach Anspruch 4, bei der das Material der Schutzeinrichtung (10) ein Metall aufweist.
  6. Anordnung (1) nach Anspruch 4, bei der das Material der Schutzeinrichtung (10) ein Gewebe aufweist.
  7. Anordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das erste und zweite Teil (11, 12) der Schutzeinrichtung (10) im überlappenden Bereich derart miteinander verbunden sind, dass kein Fluid die Verbindung durchdringen kann.
  8. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche.
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