DE102019112910A1 - Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (1, 11) eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasreinigungssystem (2, 12) und mindestens einem Katalysator (3, 13), an den mindestens eine diesen aufheizende Vorheizvorrichtung (4, 14) anschließbar ist, wobei die Vorheizvorrichtung (14) im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (Fahrtrichtung FR) verlaufend angeordnet ist und über eine ebenfalls weitgehend in Fahrzeuglängsrichtung (Fahrtrichtung FR) verlaufend dehn- oder verkürzbar ausgeführte Verbindungsleitung (15) mit einem Katalysator (13) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasreinigungssystem und mindestens einem Katalysator, an dem mindestens eine diesen aufheizende Vorheizvorrichtung anschließbar ist.
  • Die im Kraftfahrzeugbau ständig steigenden Anforderungen einerseits an kompakte und gewichtssparende Bauweise bei steigender Komplexität der Systeme und andererseits an das Verhalten der Konstruktion in einem eventuellen Crashfall, stellen die Konstrukteure vor zum Teil unerfüllbar erscheinende Herausforderungen. In Zusammenhang mit den zusätzlich steigenden Anforderungen an das Emissionsverhalten von Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen und dem dazu erforderlichen Einbau von zusätzlichen Systemen zur Abgasreinigung bei beengten Raumverhältnissen werden diese Anforderungen noch gesteigert.
  • Aus dem Stand der Technik ist eine crashtolerante Systemanordnung in einem Kraftfahrzeugmotorraum - siehe DE 10 2012 009 940 A1 - bekannt, bei der in die Abgasleitungen des Abgassystems teleskopierbare Balgabschnitte zum Ausgleich von Druck- bzw. Aufprallkräften im Crashfall integriert sind, um zu verhindern, dass derartige Belastungen zu Schäden z.B. an den Katalysatoren oder am Abgasturbolader führen.
  • Aus der FR 2 916 388 A1 ist ein Verbrennungsluftzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, dass mit einer teleskopartigen Zuleitung variabler Länge ausgestattet ist.
  • In der EP 0 669 453 B1 ist ein elektrisch beheizbarer Katalysator offenbart, dessen in den Katalysatorraum hineinragende Elektrode teleskopartig ausgeführt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei begrenztem Bauraum eine zusätzliche Vorheizvorrichtung für einen Katalysator problemlos und sicher so unterzubringen, dass z.B. im Crashfall möglichst keine Gefahren ausgehen und eine Beschädigung des Abgasreinigungssystems weitgehend verhindert werden kann.
  • Mit der Erfindung wird bei einer eingangs charakterisierten Abgasanlage diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorheizvorrichtung im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufend angeordnet ist und über eine ebenfalls weitgehend in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende dehn- oder verkürzbare Verbindungsleitung mit einem Katalysator verbunden ist.
  • Vorzugsweise ist die Verbindungsleitung ganz oder teilweise als Wellrohr ausgebildet; alternativ kann die Verbindungsleitung ganz oder teilweise als Teleskoprohr ausgebildet sein.
  • Die Verbindungsleitung zwischen Katalysator und Vorheizvorrichtung aus Well- bzw. Teleskoprohr ist vorzugsweise aus hochhitzebeständigem metallischem Werkstoff hergestellt.
  • Die Verbindungsleitung und ihre Anschlussstellen einerseits an der Vorheizvorrichtung und andererseits am Katalysator sind vorzugsweise gasdicht ausgeführt. Sie können einerseits an der Vorheizvorrichtung und andererseits am Katalysator lösbar anbringbar sein.
  • Vorzugsweise ist die Vorheizvorrichtung für den Katalysator als Brenner zum Verbrennen von Kraftstoff - üblicherweise zum zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendeten Kraftstoff - ausgeführt. Denkbar ist aber auch, dass die Vorheizvorrichtung als aus dem Stand der Technik bekannte Elektroheizung ausgeführt ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung bei einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasreinigungssystem und mindestens einer Vorheizvorrichtung für einen Katalysator ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigt, und die anhand der Zeichnung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
  • Es zeigt:
    • 1 einen dem Stand der Technik entsprechenden Aufbau einer Abgasanlage mit einem Katalysator und einer über eine Verbindungsvorrichtung mit dem Katalysator verbundene Vorheizvorrichtung und
    • 2 eine Abgasanlage mit Vorheizvorrichtung für einen Katalysator nach der Erfindung.
  • In 1 ist schematisch die Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, deren Abgase über ein nichtdargestelltes Leitungssystem einer Abgasreinigungsanlage 2 zugeführt werden, in die ein Katalysator 3 integriert ist. Zur Erfüllung der immer strenger werdenden Abgasvorschriften bei mit Brennkraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, bereits in der Startphase bei kalter Brennkraftmaschine bzw. bei nicht unter Last betriebener Brennkraftmaschine, einen Katalysator auf Betriebstemperatur zu bringen bzw. zu halten. Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dem Katalysator in diesen Betriebszuständen aufheizende Vorrichtungen zuzuordnen. Solche Auf- bzw. Vorheizvorrichtungen können alternativ elektrisch mit einem beliebigen Elektroheizsystem oder - häufiger - durch das Verbrennen von für den Antrieb der Brennkraftmaschine verwendetem Kraftstoff in einem Brenner beheizt werden.
  • 1 zeigt schematisch die Anordnung einer solchen Vorheizvorrichtung 4 (Brenner), der über eine Verbindungsleitung 5 an die Abgasreinigungsanlage 2 bzw. den Katalysator 3 angeschlossen ist. Üblicherweise ist die Verbindungsleitung 5 einerseits mit der Abgasreinigungsanlage 2 bzw. dem Katalysator 3 und andererseits mit der Vorheizvorrichtung 4 bleibend verbunden, z.B. verschweißt. Üblicherweise ist die Verbindungsleitung 5 als starres Rohr ausgebildet.
  • Unter der Einwirkung von Kräften im Crashfall auf z.B. den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs - siehe Pfeil CK - wird die Brennkraftmaschine 1 in einem gewissen Umfang gegen die Fahrtrichtung FR des Kraftfahrzeugs z.B. in Richtung Fahrgastzelle 6 verschoben. Unter ungünstigen Umständen können dabei auch Crashkräfte auf die Abgasreinigungsanlage 2 und auch auf die Vorheizvorrichtung 4 einwirken. Dadurch kann die Verbindungsleitung 5 zu Bruch kommen und es besteht die Gefahr, dass eine offene Flamme aus der als Brenner ausgeführten Vorheizvorrichtung 4 oder auch Kraftstoff austritt.
  • Die Erfindung schlägt deshalb vor, bei einer Brennkraftmaschine 11 mit einer Abgasreinigungsanlage 12 und mindestens einem Katalysator 13 die Vorwärmvorrichtung 14 im Wesentlichen in Fahrtrichtung FR verlaufend anzuordnen und über eine ebenso weitgehend in Fahrtrichtung FR verlaufend angeordnete Verbindungsleitung 15 mit der Abgasreinigungsanlage 12 bzw. dem Katalysator 13 zu verbinden. Dabei ist die Verbindungsleitung 5 dehn- oder verkürzbar ausgebildet, so dass über die Brennkraftmaschine 11 bzw. die Abgasreinigungsanlage 12 auf die Vorheizvorrichtung 14 bzw. die dehn- oder verkürzbare Verbindungsleitung 15 einwirkende Crashkräfte CR eine Verschiebung der Vorheizvorrichtung 14 - im Ausführungsbeispiel in Richtung auf die Fahrgastzelle 16 unter entsprechender Verkürzung der im Ausführungsbeispiel teleskopartig ausgeführten Verbindungsleitung 15 - erfolgt.
  • Die Verbindungsleitung 15 kann einerseits an der Vorheizvorrichtung 14 und andererseits an der Abgasreinigungsanlage 12 bzw. am Katalysator 13 lösbar gasdicht, zum Beispiel durch Verschrauben, befestigt sein. Eine solche lösbare Verbindung erleichtert sowohl die Montage als auch die Reparatur.
  • Aufgrund der hohen Temperaturen der Abgase von Brennkraftmaschinen sind die Bauteile der Abgasreinigungsanlage, insbesondere auch die Verbindungsleitung 15 zwischen Vorheizvorrichtung 14 und der Abgasreinigungsanlage 12 bzw. dem Katalysator 13 vorzugsweise auch aus hochhitzebeständigem metallischem Werkstoff hergestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Abgasreinigungsanlage
    3
    Katalysator
    4
    Vorheizvorrichtung (Brenner)
    5
    Verbindungsleitung
    6
    Fahrgastzelle
    11
    Brennkraftmaschine
    12
    Abgasreinigungsanlage
    13
    Katalysator
    14
    Vorheizvorrichtung (Brenner)
    15
    Verbindungsleitung
    16
    Fahrgastzelle
    FR
    Fahrtrichtung
    CK
    Crashkraft
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012009940 A1 [0003]
    • FR 2916388 A1 [0004]
    • EP 0669453 B1 [0005]

Claims (8)

  1. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (1, 11) eines Kraftfahrzeugs mit einem Abgasreinigungssystem (2, 12) und mindestens einem Katalysator (3, 13), an den mindestens eine diesen aufheizende Vorheizvorrichtung (4, 14) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizvorrichtung (14) im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (Fahrtrichtung FR) verlaufend angeordnet ist und über eine ebenfalls weitgehend in Fahrzeuglängsrichtung (Fahrtrichtung FR) verlaufend dehn- oder verkürzbar ausgeführte Verbindungsleitung (15) mit einem Katalysator (13) verbunden ist.
  2. Abgasanlage mit einem Abgasreinigungssystem (12) und mindestens einer Vorheizvorrichtung (13) für mindestens einen Katalysator (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) ganz oder größtenteils ein Wellrohr ist.
  3. Abgasanlage mit einem Abgasreinigungssystem (12) und mindestens einer Vorheizvorrichtung (13) für mindestens einen Katalysator (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) ganz oder größtenteils ein Teleskoprohr ist.
  4. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) aus hochhitzebeständigem metallischem Werkstoff besteht.
  5. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) und deren Anschlussstellen an der Vorheizvorrichtung (14) bzw. an der Abgasreinigungsanlage (12) bzw. am Katalysator (13) gasdicht ausgeführt ist.
  6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (15) an der Vorheizvorrichtung (13) und/oder am Katalysator (13) bzw. an der Abgasreinigungsanlage (12) lösbar anbringbar ist.
  7. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizvorrichtung (14) ein Brenner zum Verbrennen von Kraftstoff ist.
  8. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorheizvorrichtung (14) eine Elektroheizung ist.
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