DE10306412B4

DE10306412B4 - Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10306412B4
Application number: DE2003106412
Authority: DE
Inventors: Michael Böseke; Stefan Voeltz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-02-15
Filing date: 2003-02-15
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2023-02-16
Also published as: DE10306412A1

Abstract

Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer λ-Sonde (16), einem Abgaskrümmer (10) und einem stromab des Abgaskrümmers (10) angeordneten Abgasrohr (12), wobei die λ-Sonde (16) in das Abgasrohr (12) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen λ-Sonde (16) und dem Abgaskrümmer (10) ein Wärmeabschirmblech (20) angeordnet ist, welches mit zwei Metall-Lagen und einer dazwischen angeordneten Mineralfaserschicht ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer λ-Sonde, einem Abgaskrümmer und einem stromab des Abgaskrümmers angeordneten Abgasrohr, wobei die λ-Sonde in das Abgasrohr eingesetzt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine ist eine λ-Sonde im Abgasstrang zwischen der Brennkraftmaschine und einem Dreiwegekatalysator angeordnet, wobei der Anbringungsort der λ-Sonde bevorzugt derart gewählt wird, daß die λ-Sonde möglichst bald nach einem Start der Brennkraftmaschine ihre Ansprechtemperatur von mindestens 300°C erreicht, aber im Dauerbetrieb nicht überhitzt.
Aus der DE 195 36 136 A1 ist eine Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine mit mindestens einer λ-Sonde bekannt, bei der sowohl die λ-Sonde als auch ein Katalysator nahe an der Brennkraftmaschine angeordnet sind, so daß der Katalysator schnell seine Anspringtemperatur erreicht, jedoch gleichzeitig die λ-Sonde trotzdem bei einer ihr zuträglichen Betriebstemperatur arbeitet. Hierzu ist die Lambdasonde mit einer Kühleinrichtung versehen. Diese Kühleinrichtung umfaßt Kühlrippen, Kühlbleche, Kühlbecher oder sonstige Kühlkörper, die an einem Sondenkörperträger befestigt sind. Zusätzlich umfaßt die Kühleinrichtung eine aktive Kühlung der λ-Sonde, wie beispielsweise ein Gebläse, welches einen auf den Sondenkörperträger gerichteten Luftstrom erzeugt, oder eine Flüssigkeitskühlung. Diese Anordnung mit aktiver Kühlung der λ-Sonde ist jedoch bei Herstellung und Montage aufwendig und kostenintensiv. Demgegenüber wird mit der DE 101 25 989 A1 vorgeschlagen, die Temperatur eines Abgaswärmetauschers durch eine äußere Kühlluftströmung mit Luftleitblechen u. ä. zu beeinflussen. Schließlich ist es aus der DE 38 30 073 A1 bekannt, eine λ-Sonde in einer Nische versenkt und isoliert innerhalb einer Tragbüchse am Abgasrohr anzuordnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage der obengenannten Art bzgl. der Betriebstemperatur und der Flexibilität des Einbauortes der λ-Sonde zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasanlage der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen λ-Sonde und dem Abgaskrümmer ein Wärmeabschirmblech angeordnet ist, welches mit zwei Metall-Lagen und einer dazwischen angeordneten Mineralfaserschicht ausgebildet ist.
Dies hat den Vorteil, daß durch die Abschirmung gegen die Wärmestrahlung des Abgaskrümmers eine Temperaturbelastung der λ-Sonde herabgesetzt ist. Dadurch kann die λ-Sonde räumlich näher am Abgaskrümmer angeordnet werden, so daß eine größere Flexibilität bei der Anordnung von Bauteilen beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeuges erzielt wird.
Eine in der Herstellung und Montage besonders einfache und kostengünstige Ausführung erzielt man dadurch, daß die λ-Sonde in das Abgasrohr eingeschraubt und das Wärmeabschirmblech an einer dementsprechenden Schraubbefestigung der λ-Sonde zwischen dem Abgasrohr und der λ-Sonde befestigt ist.
Eine zusätzliche Wirkung des Wärmeabschirmbleches als Wärmetauscher erzielt man dadurch, daß das Wärmeabschirmblech an der Befestigung in wärmeleitenden Kontakt mit der λ-Sonde steht.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Metall-Lagen Blechlagen.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abgasanlage.
Die in der einzigen Fig. dargestellte, bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasanlage für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt einen Abgaskrümmer 10, der in ein Abgasrohr 12 mündet. Der Abgaskrümmer 10 ist mit nicht dargestellten Abgasauslaßöffnungen der Brennkraftmaschine verbunden. Der Abgaskrümmer 10 führt die aus den Abgasauslaßöffnungen austretenden Abgasströme zusammen und leitet diese in das Abgasrohr 12. Stromab des Abgasrohres 12 ist ein Katalysator 14 angeordnet.
In das Abgasrohr 12 ist eine λ-Sonde 16 eingeschraubt. Hierzu weist die λ-Sonde ein Gehäuse mit einem Sechskant 18 und einem nicht dargestellten Außengewinde auf, welches in eine nicht dargestellte Bohrung des Abgasrohres mit entsprechendem Innengewinde einschraubbar ist. Zwischen dem Sechskant 18 und dem Abgasrohr 12 ist erfindungsgemäß ein Wärmeabschirmblech 20 befestigt, welches sich zunächst senkrecht zu einer Längsachse der Schraubverbindung zwischen λ-Sonde 16 und Abgasrohr 12 erstreckt. Hierdurch schirmt das Wärmeabschirmblech 20 die λ-Sonde 16 von einer Wärmestrahlung des Abgasrohres 12 ab. Zusätzlich erstreckt sich ein Teil des Wärmeabschirmbleches 20 an einer dem Abgaskrümmer 10 zugewandten Seite in einem solchen Winkel von dem in der Schraubbefestigung fixierten Teil des Wärmeabschirmbleches 20 in einem Winkel ab, so daß sich das abstehende Teil des Wärmeabschirmblech 20 zwischen der λ-Sonde 16 und dem Abgaskrümmer 10 derart befindet, daß ein wesentlicher Teil einer direkten Sichtverbindung zwischen λ-Sonde 16 und Abgaskrümmer 10 vom Wärmeabschirmblech 20 verdeckt ist. Hierdurch schirmt das Wärmeabschirmblech 20 die λ-Sonde 16 von einer direkten Wärmestrahlung des Abgaskrümmers 10 ab.
Das Wärmeabschirmblech 20 ist aus zwei Blechlagen mit einer dazwischen liegenden Schicht aus Mineralfasern hergestellt.
Versuche haben gezeigt, daß diese Ausführung in überraschender Weise die thermische Belastung des λ-Sonde 16 so stark senkt, daß sich eine an der λ-Sonde 16 gemessene Temperatur von über 630°C ohne Wärmeabschirmblech 20 auf unter 570°C mit Wärmeabschirmblech 20 absenkt und dadurch ein überhitzen der λ-Sonde 16 verhindert ist, obwohl sich die λ-Sonde 16 in unmittelbarer Nähe zum Abgaskrümmer 10 befindet. Bemerkenswert ist dabei, daß diese Reduktion der thermischen Belastung des λ-Sonde 16 ohne zusätzliche bzw. aktive Kühlung, wie beispielsweise einen das Wärmeabschirmblech 20 umspülenden Luft- oder Flüssigkeitsstrom, erzielt wird. Gleichzeitig weist das Wärmeabschirmblech 20 eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, um den Andruckkräften in der Schraubverbindung zwischen λ-Sonde 16 und Abgasrohr 12 sowie entsprechenden Vibrationsbelastungen im Betrieb der Brennkraftmaschine stand zu halten.

Claims

Abgasanlage einer lambdageregelten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer λ-Sonde (16), einem Abgaskrümmer (10) und einem stromab des Abgaskrümmers (10) angeordneten Abgasrohr (12), wobei die λ-Sonde (16) in das Abgasrohr (12) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen λ-Sonde (16) und dem Abgaskrümmer (10) ein Wärmeabschirmblech (20) angeordnet ist, welches mit zwei Metall-Lagen und einer dazwischen angeordneten Mineralfaserschicht ausgebildet ist.
Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabschirmblech (20) an einer Schraubbefestigung (18) der λ-Sonde (16) zwischen dem Abgasrohr (12) und der λ-Sonde (16) befestigt ist.
Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeabschirmblech (20) an der Befestigung (18) in wärmeleitenden Kontakt mit der λ-Sonde (16) steht.
Abgasanlage nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall-Lagen Blechlagen sind.