DE102019102896A1 - Abgasvorrichtung für eine Führung von Abgas eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abgasvorrichtung für eine Führung von Abgas eines Verbrennungsmotors Download PDF

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Abstract

Abgasvorrichtung (10) für eine Führung von Abgas (A) eines Verbrennungsmotors (100) von einem Brennraum (110) zu einer Abgasnachbehandlung (120), aufweisend einen Abgaskanal (20) mit einem Abgaseinlass (22) für den Einlass von Abgas (A) aus dem Brennraum (110) und einem Abgasauslass (24) für einen Auslass zu der Abgasnachbehandlung (120), weiter aufweisend eine Pumpvorrichtung (30) mit einer Ansaugöffnung (32) zur Ansaugung von Sekundärluft (S) und einer Einblasöffnung (34) in den Abgaskanal (20) zwischen dem Abgaseinlass (22) und dem Abgasauslass (24) zur Erzeugung von Mischluft (M) aus dem Abgas (A) und der Sekundärluft (S), wobei die Pumpvorrichtung (30) eine Abgasturbovorrichtung (36) aufweist zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Pumpkraft für das Pumpen der Sekundärluft (S) aus der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases (A), wobei weiter zwischen der Einblasöffnung (34) und dem Abgasauslass (24) ein Flammhalteelement (40) angeordnet ist mit wenigstens einer Strömungs-Abrisskante (42) zur wenigstens teilweisen Rezirkulation der Mischluft (M).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasvorrichtung für eine Führung von Abgas eines Verbrennungsmotors sowie einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Abgasvorrichtung.
  • Es ist bekannt, dass Verbrennungsmotoren Führungsvorrichtungen in Form von Abgasvorrichtungen aufweisen, welche das bei der Verbrennung entstehende Abgas einer Abgasnachbehandlung zuführen. Solche Abgasnachbehandlungen können zum Beispiel Katalysatoren, Partikelfilter oder andere schadstoffreduzierende Einbauten sein. Auch die Kombination von unterschiedlichen Einheiten kann in einer Abgasnachbehandlung vorgesehen sein. Bei den bekannten Lösungen wird die Leistungsfähigkeit der Abgasnachbehandlung bzw. die Regeneration der Abgasnachbehandlung insbesondere durch hohe Temperatur gewährleistet. Dafür ist es notwendig, dass die Abgastemperatur zumindest zeitweise eine gewisse Temperaturschwelle übersteigt, um eine ausreichende Erhitzung der Abgasnachbehandlung bzw. der entsprechenden Einheiten der Abgasnachbehandlung zu gewährleisten. Bei bekannten Lösungen wird dies zum Beispiel dadurch zur Verfügung gestellt, dass in die Abgasvorrichtung sogenannte Sekundärluft zugeführt wird, um zu diesem Zeitpunkt im Abgas vorhandenen unverbrannten Kraftstoff nachzuverbrennen und auf diese Weise durch die zusätzliche Oxidation in exothermer Weise Energie der Abgasnachbehandlung zuzuführen.
  • Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass die Nachverbrennung von unverbranntem Kraftstoff im Abgas in Teilsituationen nicht oder nur erschwert funktioniert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Verbrennungsmotor sich über einen längeren Zeitraum in einem Niedriglastbereich befindet. Auch können große Leitungslängen, zum Beispiel bei der Anordnung eines Frontmotors und der Überführung des Abgases zu einer Abgasnachbehandlungseinheit am Ende des Fahrzeugs zu einem großen Temperaturgefälle und damit zu Schwierigkeiten beim Erhitzen der Abgasnachbehandlung führen. Bei den bekannten Lösungen führt dies zu entsprechend großer Dimensionierung der Heizmöglichkeiten bzw. entsprechend erhöhtem Kraftstoffverbrauch.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Erhitzung der Abgasnachbehandlung zu gewährleisten.
  • Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Eine erfindungsgemäße Abgasvorrichtung dient der Führung von Abgas eines Verbrennungsmotors von einem Brennraum zu einer Abgasnachbehandlung. Hierfür weist die Abgasvorrichtung einen Abgaskanal mit einem Abgaseinlass für den Einlass von Abgas aus dem Brennraum und einen Abgasauslass für einen Auslass zu der Abgasnachbehandlung auf. Weiter ist eine Pumpvorrichtung vorgesehen mit einer Ansaugöffnung zur Ansaugung von Sekundärluft, insbesondere aus der Umgebung, und eine Einblasöffnung in den Abgaskanal zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass zur Erzeugung von Mischluft aus dem Abgas und der Sekundärluft. Die Pumpvorrichtung weist dabei eine Abgasturbovorrichtung auf zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Pumpkraft für das Pumpen der Sekundärluft aus der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases. Weiter ist zwischen der Einblasöffnung und dem Abgasauslass ein Flammhalteelement angeordnet mit wenigstens einer Strömungs-Abrisskante zur wenigstens teilweisen Rezirkulation der Mischluft.
  • Erfindungsgemäß werden nun verschiedene Ideen kombiniert, um in technischer Weise die Erhitzung zu erleichtern und auch bei schwierigen Strömungsverhältnissen bzw. bei schwierigen Betriebsweisen des Verbrennungsmotors die Erhitzung gewährleisten zu können. Zum einen wird in bekannter Weise Sekundärluft dem Abgasstrang zugeführt, indem mithilfe der Pumpvorrichtung zwangsgefördert Sekundärluft aus der Umgebung in den Abgaskanal über die Einblasöffnung eingebracht wird. Die Sekundärluft kann sich dort nun mit dem Abgas vermischen, sodass ein erhöhter Sauerstoffgehalt nun für die Nachoxidation von unverbranntem Kraftstoff im Abgas zur Verfügung steht. Dies kann auch als Nachverbrennung bezeichnet werden, welche insbesondere unter Flammenbildung erfolgt. Während jedoch bei bekannten Lösungen in Niedriglastbereichen des Verbrennungsmotors bzw. bei langen Strömungslängen die Flamme kontinuierlich bzw. regelmäßig wieder erlöscht und damit eine diskontinuierliche Verbrennung zu einer verschlechterten Erhitzung der Abgasnachbehandlung führt, ist erfindungsgemäß die Zuführung der Sekundärluft nun mit einem Flammhalteelement kombiniert. Unter einem Flammhalteelement ist eine Funktionalität zu verstehen, welche es erlaubt, den Ort der Verbrennung möglichst kompakt in dem Abgaskanal, insbesondere im Bereich der Einblasöffnung, anzuordnen. Während bei bekannten Lösungen sich die Vermischung und damit die erhöhte Sauerstoffkonzentration über einen größeren Längsabschnitt des Abgaskanals hinzieht, wird erfindungsgemäß durch eine Rezirkulation am Flammhalteelement die Flamme sozusagen separat und definiert im Abgaskanal positioniert. Ein Mitbewegen der Flamme mit der Strömung der Mischluft wird auf diese Weise vermieden oder zumindest reduziert. Damit kann ein relativ definierter lokaler Bereich im Abgaskanal erzeugt werden, welcher durch die Rezirkulation ideale chemische Bedingungen für die Nachoxidation des unverbrannten Kraftstoffs im Abgas aufweist. Mit anderen Worten kann das Flammhalteelement durch die entsprechende rezirkulierende Beeinflussung der Strömung der Mischluft die Flamme und die Verbrennung im Wesentlichen ortsfest auf einen Bereich des Abgaskanals definieren und auf diese Weise die Flamme an diesem Ort halten.
  • Dabei orientiert sich die exakte Ortswahl der Einblasöffnung und/oder des Flammhalteelements an der gewünschten Hauptnutzung der Erwärmung. So kann zum Beispiel der Ort der Flamme im Bereich der Abgasnachbehandlung angeordnet sein, um dort die Temperaturerhöhung zu ermöglichen. Wird ein höherer Enthalpiestrom gewünscht, so kann der Ort der Flamme auch näher an der Abgasturbovorrichtung angeordnet sein. So ist es denkbar, dass die Einblasöffnung und/oder das Flammhalteelement auch erst nach oder an dem Abgasauslass oder alternativ im Bereich der Zylinderzusammenführung im Krümmer, insbesondere vor der Abgasturbovorrichtung angeordnet ist.
  • Um die Pumpkraft für das Ansaugen der Sekundärluft und das entsprechende Einblasen in den Abgaskanal kostengünstig, einfach und kompakt zur Verfügung zu stellen, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung die Pumpvorrichtung mit einer Abgasturbovorrichtung kombiniert. Die Abgasturbovorrichtung ist als klassische Turbovorrichtung ausgelegt und kann damit die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in eine Rotationsbewegung eines entsprechenden Turborades übersetzen. Diese Turbine, angetrieben vom Abgas, ist rotationsfest mit der entsprechenden Pumpvorrichtung verbunden, sodass in der Pumpvorrichtung diese Rotation wieder als Verdichtungsenergie für das Ansaugen und Einblasen der Sekundärluft zur Verfügung steht.
  • Eine erfindungsgemäße Abgasvorrichtung lässt sich selbstverständlich nicht nur für einen einzigen Brennraum, sondern für eine Vielzahl, insbesondere für alle Brennräumen des Verbrennungsmotors zur Verfügung stellen. Damit ist die Leistung der erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung auf den gesamten Verbrennungsmotor anwendbar. Als Abgasnachbehandlung kann zum Beispiel ein Partikelfilter oder ein Katalysator oder auch Kombinationen aus unterschiedlichen Nachbehandlungsmöglichkeiten verstanden werden.
  • Erfindungsgemäß kann nun auch in Niedriglastsituationen bzw. bei langen Strömungslängen durch das Einbringen der Sekundärluft und das definierte Festhalten der Nachoxidationsposition eine definierte Erhitzung der Abgasnachbehandlung gewährleistet werden. Ohne aufwendige Einbauten kann auf diese Weise die Betriebsweise kraftstoffreduziert erfolgen und gleichzeitig die Komplexität des Gesamtsystems der Abgasvorrichtung reduziert werden. Unnötige zusätzliche Energie wird durch die Kombination mit der Abgasturbovorrichtung vermieden.
  • Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung der freie Strömungsquerschnitt des Abgaskanals vor dem Flammhalteelement kleiner oder gleich dem freien Strömungsquerschnitt des Abgaskanals nach dem Flammhalteelement ist. Insbesondere sind die beiden Strömungsquerschnitte vor und nach dem Flammhalteelement gleich oder im Wesentlichen gleich groß. Durch die Gleichhaltung der Strömungsquerschnitte kann der Druckverlust beim Durchströmen des Flammhalteelements reduziert werden. Damit wird sichergestellt, dass die Strömung des Abgases bzw. anschließend der Mischluft möglichst unbeeinträchtigt von dem Brennraum zur Abgasnachbehandlung erfolgen kann. Insbesondere können unerwünschte Strömungsstauverhältnisse im Bereich des Abgaskanals bzw. im Bereich des Flammhalteelementes vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung die Abgasturbovorrichtung eine elektrische Unterstützungseinheit aufweist. Für Einsatzsituationen, in welchen die Abgasturbovorrichtung nicht ausreicht, um die notwendige Pumpleistung zur Verfügung zu stellen, kann entweder ein elektrischer Antrieb der Pumpvorrichtung direkt oder indirekt als elektrische Unterstützungseinheit vorgesehen werden. Diese elektrische Unterstützungseinheit ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn der Abgasstrom noch nicht ausreichend Strömungsenergie mit sich bringt. In diesem Fall kann von dem sogenannten Turboloch gesprochen werden, also die Anlaufschwierigkeiten beim Start der Abgasturbovorrichtung. Die Kombination der Abgasturbovorrichtung mit der elektrischen Unterstützungseinheit erlaubt es, eine größere Flexibilität im Einsatz der Abgasvorrichtung zu gewährleisten und im Wesentlichen gleichbleibende Bedingungen über einen großen Teil von Betriebsweisen des Verbrennungsmotors zur Verfügung stellen zu können.
  • Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung der Abgaseinlass ein Auslassventil des Brennraums aufweist und/oder der Abgasauslass direkt in einen Abgaskrümmer führt. Die Kombination des Abgaseinlasses mit einem Auslassventil integriert sozusagen die Abgasvorrichtung direkt in den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors. Die Anordnung direkt in dem Abgaskrümmer für den Abgasauslass integriert den Abgaskrümmer auf das Oberteil der Abgasvorrichtung bzw. setzt ihn direkt auf den Zylinderkopf auf. Selbstverständlich kann auch eine Gesamtkombination den Abgaskrümmer direkt in den Zylinderkopf integrieren. Die Kompaktheit des Gesamtsystems der Abgasvorrichtung lässt sich auf diese Weise hinsichtlich Gewicht und Bauraum verbessern.
  • Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung der Abgaskanal wenigstens zwei Abgaseinlässe für den Einlass von Abgas aus unterschiedlichen Brennräumen und einem gemeinsamen Abgasauslass aufweist. Dabei ist zwischen den Abgaseinlässen und dem Abgasauslass ein gemeinsames Flammhalteelement, insbesondere eine gemeinsame Einblasöffnung, ausgebildet. Die Gesamtkomplexität wird damit reduziert und die erfindungsgemäßen Vorteile auch für größere und komplexere Verbrennungsmotoren kostengünstig und einfach einsetzbar. Auch bei Verbrennungsmotoren mit vier, sechs, acht oder mehr Brennräumen und entsprechenden Zylindern können mit einem einzigen gemeinsamen Flammhalteelement, einer einzigen gemeinsamen Einblasöffnung und entsprechend einer einzigen gemeinsamen Pumpvorrichtung die erfindungsgemäßen Vorteile kostengünstig und einfach erzielt werden. Die Nachbehandlung kann hier auch als gemeinsame Nachbehandlung entsprechend ausgebildet sein.
  • Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung das Flammhalteelement zwischen wenigstens zwei Positionen bewegbar gelagert ist für eine Variation der Umströmung der Strömungs-Abrisskante. Zum Beispiel kann das Flammhalteelement oder Teile des Flammhalteelements Scharniere aufweisen, um eine entsprechende Beweglichkeit zur Verfügung zu stellen. Auch ist es denkbar, dass das komplette Flammhalteelement bewegbar ausgebildet ist. Somit ist zum Beispiel eine Position eine wenig strömungsbeeinflussende Position und eine weitere Position mit einer größeren Strömungsbeeinflussung versehen. Somit können unterschiedlich starke Strömungssituationen bzw. Strömungsstörer zu unterschiedlich starken Rezirkulationssituationen führen. Bevorzugt ist dabei zumindest eine dieser Positionen als Ausschaltposition in Richtung der Strömung innerhalb des Abgaskanals ausgerichtet, sodass die Wirkung des Flammhalteelements minimiert oder sogar gänzlich ausgeschaltet werden kann.
  • Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung der Abgaseinlass mit genau einem Auslassventil von einem Brennraum verbunden ist, wobei ein weiteres Auslassventil dieses Brennraums über einen separaten Zweitkanal frei von einem Flammhalteelement mit der Abgasnachbehandlung verbindbar ist. Mit anderen Worten bildet dieser Zweitkanal einen Bypass um das Flammhaltelement herum. So kann zu unterschiedlichen Zuständen bzw. Betriebsweisen des Verbrennungsmotors das entsprechende Auslassventil zu- oder abgeschaltet werden. Im Aufheizbetrieb ist es möglich, das weitere Auslassventil auszuschalten und somit den zweiten separaten Zweitkanal von Abgas freizuschalten. In dem Nennbetrieb bei Nennleistung sind vorzugsweise beide Auslassventile und damit auch beide Kanäle im Einsatz. Auch ist es möglich, dass der Zweitkanal einen größeren freien Strömungsquerschnitt, insbesondere doppelt so groß, aufweist, wie der freie Strömungsquerschnitt des Abgaskanals. Die Flexibilität im Einsatz und in der Kontrolle der Abgasvorrichtung nimmt auf diese Weise deutlich zu.
  • Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung das Flammhalteelement die Strömungs-Abrisskante zumindest teilweise als Durchmessersprung des freien Strömungsquerschnitts des Abgaskanals ausbildet. Insbesondere handelt es sich um einen Durchmessersprung im Bereich zwischen ca. 10 % und ca. 30 %, bevorzugt im Bereich um ca. 20 %. Auf strömungshindernde Einbauten kann auf diese Weise verzichtet werden. Auch kann ein Hinterschnitt hinter diesem Durchmessersprung die bevorzugte Rezirkulation an dieser Strömungs-Abrisskante unterstützen oder sogar verbessern.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung das Flammhalteelement als separates Bauteil im Abgaskanal angeordnet ist. Ein separates Bauteil lässt zum Beispiel eine Nachrüstfunktionalität bei bestehenden Abgasvorrichtungen ermöglichen. Auch kann bei Verschleiß des Flammhalteelements dieses als separates Bauteil austauschbar gestaltet sein. Möglicherweise teure und wärmestabile Materialien für das Flammhalteelement müssen somit nur für dieses und nicht oder nur teilweise für die umgebenden Bauteile eingesetzt werden.
  • Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Brennraum zur Verbrennung von Kraftstoff unter der Erzeugung von Abgas, aufweisend wenigstens eine Abgasvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Damit bringt ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Abgasvorrichtung erläutert worden sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
    • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung,
    • 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung,
    • 3 eine weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung
    • 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung.
  • 1 zeigt schematisch wie ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 100 mit einer erfindungsgemäßen Abgasvorrichtung 10 ausgestaltet sein kann. Die einzelnen Bauteile werden entlang der Strömungsrichtung und der Funktionsweise nachfolgend kurz erläutert.
  • Der Verbrennungsmotor 100 der Ausführungsform der 1 weist hier drei Brennräume 110 auf, welche auch als Zylinder bezeichnet werden können. Findet darin die Verbrennung von Kraftstoff statt, entsteht Abgas A, welches bei der Ausführungsform der 1 aus jedem Brennraum 110 über jeweils ein Auslassventil 112 ausgelassen werden kann bzw. durch den entsprechenden Kolben ausgeschoben wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Abgasvorrichtung 10 in den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 100 integriert, sodass das jeweilige Auslassventil 112 in direkter fluidkommunizierender Verbindung mit dem Abgaseinlass 22 des Abgaskanals 20 steht. Dieser Abgaskanal 20 sammelt nun das Abgas A der vier Auslassventile 112 und führt sie zu einer gemeinsamen Abgasturbovorrichtung 36, welche die Strömungsenergie des Abgases A in eine Rotationsbewegung umsetzen kann. Diese Rotationsbewegung führt dazu, dass eine entsprechende Verdichtung in der Pumpvorrichtung 30 vollständig oder zumindest in unterstützter Weise durchgeführt werden kann. Die Pumpvorrichtung 30 saugt insbesondere aus der Umgebung über eine Ansaugöffnung 32 Sekundärluft S an und bläst diese über die Einblasöffnung 34 in den Abgaskanal 20 ein. Strömungstechnisch nachgelagert kann nun sich eine Mischung als Mischluft M aus der Sekundärluft S und dem Abgas A einstellen, welche über ein Flammhalteelement 40 strömt, wie es zum Beispiel die 3 und 4 zeigen. In bzw. an diesem Flammhalteelement 40 erfolgt eine Nachverbrennung bzw. Nachoxidation von im Abgas A enthaltenen unverbrannten Kraftstoff, sodass entsprechend erhitzte Mischluft über den Abgasauslass 24 in die Abgasnachbehandlung 120 eindringt und diese aufheizt.
  • 2 basiert auf der Ausführungsform der 1 mit weiteren Ausführungsmöglichkeiten. Um zum Beispiel bei Niedriglastbereichen oder bei dem Beginn der Abgasströmung im Abgaskanal 20 bereits die gewünschte Pumpleistung an der Pumpvorrichtung 30 gewährleisten zu können, kann eine hier dargestellte elektrische Unterstützungseinheit 38 direkt auf die Pumpvorrichtung 30 oder indirekt auf die Pumpvorrichtung 30 über die Abgasturbovorrichtung 36 einwirken.
  • Auch ist in der 2 eine Variante des Verbrennungsmotors 100 dargestellt, bei welcher jeder der Brennräume 110 nun mit zumindest zwei Auslassventilen 112 ausgebildet ist. Während die linken Auslassventile 112 in der Weise gesteuert werden bzw. funktionieren, wie dies hinsichtlich 1 erläutert worden ist, sind die weiteren rechten Auslassventile 112 nun über einen separaten Zweitkanal 50 direkt mit der Abgasnachbehandlung 120 und damit frei von einem Flammhaltelement 40 ausgebildet. Auch ist hier ein Abgaskrümmer 114 direkt in das entsprechende Bauteil des Verbrennungsmotors 100, also den Zylinderkopf integriert. Bei der Ausführungsform der 2 kann in einem Heizbetrieb ein Auslass ausschließlich durch die linken Auslassventile 112 und damit über den Abgaskanal 20 erfolgen. Im Nennbetrieb werden alle Auslassventile 112 betrieben, sodass das Abgas A sowohl über den Abgaskanal 20 als auch über den separaten Zweitkanal 50 ausgelassen wird.
  • Bei den 1 und 2 ist es auch denkbar, dass die Einblasöffnung 34 stromaufwärts der Abgasturbovorrichtung 36 und/oder im Bereich des Abgasauslasses 24 angeordnet ist. Hier kann insbesondere ein erhöhter Enthalphiestrom erzeugt werden.
  • In 3 ist schematisch eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher ein Teil des Abgaskanals 20, in welchem das Flammhalteelement 40 angeordnet ist, näher dargestellt wird. Das Abgas A und die Sekundärluft S treffen im Bereich der Einblasöffnung 34 der Pumpvorrichtung 40 im Abgaskanal 20 aufeinander. Diese beiden Luftströme vermischen sich zu Mischluft M und passieren hier zwei Flammhalteelemente 40, welche in Strömungsrichtung gesehen pfeilförmig ausgebildet sind. An der Hinterseite in Strömungsrichtung sind hier entsprechende Strömungs-Abrisskanten 42 ausgebildet, welche durch Rezirkulation die Mischluft in diesem Bereich halten, sodass hier mit hoher Sauerstoffanreicherung eine Flamme für die Nachoxidation von im Abgas A enthaltenem unverbrannten Kraftstoff bestehen bleibt,.
  • Die Wirkungsweise der Ausführungsform der 3 lässt sich auch durch einen Durchmessersprung erwirken, wie er in der Ausführungsform der 4 dargestellt ist. Auch hier wird die Mischluft M durch das Zusammenführen von Abgas A und Sekundärluft S im Abgaskanal 20 gewährleistet. Durch einen reinen Durchmessersprung, welcher, hier nicht dargestellt, auch mit Hinterschnitten oder Rücksprüngen vorgesehen sein kann, werden hier durch das Flammhalteelement 40 Strömungs-Abrisskanten 42 gewährleistet, welche ebenfalls zur Rezirkulation und damit zur Flammhaltefunktion führen können.
  • Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Abgasvorrichtung (10) für eine Führung von Abgas (A) eines Verbrennungsmotors (100) von einem Brennraum (110) zu einer Abgasnachbehandlung (120), aufweisend einen Abgaskanal (20) mit einem Abgaseinlass (22) für den Einlass von Abgas (A) aus dem Brennraum (110) und einem Abgasauslass (24) für einen Auslass zu der Abgasnachbehandlung (120), weiter aufweisend eine Pumpvorrichtung (30) mit einer Ansaugöffnung (32) zur Ansaugung von Sekundärluft (S) und einer Einblasöffnung (34) in den Abgaskanal (20) zwischen dem Abgaseinlass (22) und dem Abgasauslass (24) zur Erzeugung von Mischluft (M) aus dem Abgas (A) und der Sekundärluft (S), wobei die Pumpvorrichtung (30) eine Abgasturbovorrichtung (36) aufweist zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Pumpkraft für das Pumpen der Sekundärluft (S) aus der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases (A), wobei weiter zwischen der Einblasöffnung (34) und dem Abgasauslass (24) ein Flammhalteelement (40) angeordnet ist mit wenigstens einer Strömungs-Abrisskante (42) zur wenigstens teilweisen Rezirkulation der Mischluft (M).
  2. Abgasvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Strömungsquerschnitt des Abgaskanals (20) vor dem Flammhalteelement (40) kleiner oder gleich dem freien Strömungsquerschnitt des Abgaskanals (20) nach dem Flammhaltelement (40) ist.
  3. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbovorrichtung (36) eine elektrische Unterstützungseinheit (38) aufweist.
  4. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlass (22) ein Auslassventil (112) des Brennraums (110) aufweist und/oder der Abgasauslass (24) direkt in einen Abgaskrümmer (114) führt.
  5. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (20) wenigstens zwei Abgaseinlässe (22) für den Einlass von Abgas (A) aus unterschiedlichen Brennräumen (110) und einen gemeinsamen Abgasauslass (24) aufweist, wobei zwischen den Abgaseinlässen (22) und dem Abgasauslass (24) ein gemeinsames Flammhalteelement (40), insbesondere eine gemeinsame Einblasöffnung (34) ausgebildet ist.
  6. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammhalteelement (40) zwischen wenigstens zwei Positionen bewegbar gelagert ist für eine Variation der Umströmung der Strömungs-Abrisskante (42).
  7. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlass (22) mit genau einem Auslassventil (112) eines Brennraums (110) verbunden ist, wobei ein weiteres Auslassventil (112) dieses Brennraums (110) über einen separaten Zweitkanal (50) frei von einem Flammhalteelement (40) mit der Abgasnachbehandlung (120) verbindbar ist.
  8. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammhalteelement (40) die Strömungs-Abrisskante (42) zumindest teilweise als Durchmessersprung des freien Strömungsquerschnitts des Abgaskanals (20) ausbildet.
  9. Abgasvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammhaltelement (40) als separates Bauteil im Abgaskanal (20) angeordnet ist.
  10. Verbrennungsmotor (100) mit wenigstens einem Brennraum (100) zur Verbrennung von Kraftstoff unter Erzeugung von Abgas (A), aufweisend wenigstens eine Abgasvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9.
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