DE10350516A1

DE10350516A1 - Abgasanlage mit einer Abgasreinigungseinrichtung

Info

Publication number: DE10350516A1
Application number: DE2003150516
Authority: DE
Inventors: Alfons Laumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (1), die mit einer Abgasreinigungseinrichtung (2) ausgestattet ist. Die Abgasanlage (1) hat ein bewegliches Stellglied (3) zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte der Abgasreinigungseinrichtung (2). Um eine einfache und zuverlässige Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände mit geringem Aufwand zu realisieren, weist die Abgasanlage (1) ein äußeres Abgasrohr (4) und ein in dem äußeren Abgasrohr (4) angeordnetes inneres Abgasrohr (5) auf, wobei in der ersten Betriebsposition des Stellgliedes (3) im Wesentlichen lediglich das innere Abgasrohr (5) durchströmbar ist, während das äußere Abgasrohr (4) von dem als Klappe ausgeführten Stellglied (3) verschlossen ist und in einer zweiten Betriebsposition beide Abgasrohre (4, 5) durchströmbar sind. Das Stellglied (3) hat weiterhin ein dem inneren Abgasrohr (5) angepasstes Strömungsleitelement (6) und ist um eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Schwenkachse (7) schwenkbar angeordnet. Das innere Abgasrohr (5) weist außerdem an seinem der Abgasreinigungseinrichtung (2) zugewandten Endabschnitt eine Düse (8) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einer Abgasreinigungseinrichtung ausgestattete Abgasanlage, welche ein bewegliches Stellglied zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte der Abgasanlage aufweist.

Eine solche mit einer Abgasreinigungseinrichtung ausgestattete Abgasanlage ist bereits durch die DE 39 03 803 C2 bekannt. In einem Gehäuse der Abgasreinigungseinrichtung ist innerhalb eines Einlauftrichters stromauf eines Katalysatorkörpers ein bewegliches als Leitelement ausgeführtes Stellglied angeordnet, welches die Größe der tatsächlich von Abgas beaufschlagten Querschnittsfläche des Katalysatorkörpers bestimmt. Nach einem Betriebsstart wird zum beschleunigten Erreichen der Anspringtemperatur zunächst lediglich eine geringe Querschnittsfläche beaufschlagt. Das Leitelement ist hierzu als in Strömungsrichtung verschiebbarer Diffusor ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform besteht es aus mehreren ringförmig angeordneten und ebenfalls einen Diffusor bildenden Bimetall-Zungen, welche in Abhängigkeit von den aktuellen Temperaturverhältnissen den jeweils erforderlichen Diffusorwinkel einstellen.

Durch die WO 95/30823 A1 ist auch eine Abgasreinigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Stellglied zur Einstellung der Strömungsverhältnisse ausgestattet ist. Eine Bimetallklappe verschließt in einer ersten Betriebsposition des Stellgliedes eine Durchtrittsöffnung eines Adsorbers, so dass die gesamte Strömung den Adsorber passieren muss, während die Klappe in einer zweiten Betriebsposition die Durchtrittsöffnung eines Adsorbers vollkommen frei gibt.

Es ist weiterhin durch die DE 37 38 538 A1 eine Abgasanlage mit einer Abgasreinigungseinrichtung bekannt. Um einen steuerbaren Durchströmungsquerschnitt zu vermeiden wird vorgeschlagen, den Eintrittsquerschnitt der Abgasreinigungseinrichtung in Abhängigkeit vom Betriebszustand durch ein der Abgasreinigungseinrichtung vorgeschaltetes verschiebbares Abgasrohr zu ändern.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass dadurch eine einfache und zuverlässige Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände mit geringem Aufwand realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Abgasanlage gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also eine Abgasanlage vorgesehen, bei der ein äußeres Abgasrohr und ein in dem äußeren Abgasrohr angeordnetes inneres Abgasrohr vorgesehen ist, wobei in einer ersten Betriebsposition des Stellgliedes ein Strömungsquerschnitt eines ersten Abgasrohres abgedeckt ist und in einer zweiten Betriebsposition die Querschnittsfläche des zweiten Abgasrohres von dem Stellglied frei gegeben ist. Hierdurch kann in einfacher Weise der Strömungsquerschnitt an die jeweilige Betriebsposition in optimaler Weise angepasst werden, wobei in allen Betriebspositionen eine gleich bleibende Anströmungsrichtung eingehalten werden kann. Zugleich wird der erforderliche Bauraum wesentlich reduziert. In der ersten Betriebsposition ermöglicht der geringe Strömungsquerschnitt eine schnelle Aufheizung der Abgasreinigungseinrichtung bis die gewünschte Betriebstemperatur erreicht ist. Anschließend ermöglicht der in der zweiten Betriebsposition wesentlich größere Strömungsquerschnitt die Einhaltung vergleichsweise geringer Temperaturen der als Katalysator ausgeführten Abgasreinigungseinrichtung. Das Stellglied kann hierbei im wesentlichen flach oder trichter- bzw. kalottenartig ausgeformt sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dann erreicht, wenn in der ersten Betriebsposition des Stellgliedes im wesentlichen lediglich das innere Abgasrohr durchströmbar und das äußere Abgasrohr verschlossen ist und in einer zweiten Betriebsposition beide Abgasrohre durchströmbar sind. Hierdurch stehen in der zweiten Betriebsposition die Querschnittsflächen beider Abgasrohre als Strömungsquerschnitt zur Verfügung, wodurch sich ein optimiertes Strömungsprofil realisieren lässt.

Das Stellglied könnte als ein quer zu der Abgasströmung verschiebbarer Schieber ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei der das Stellglied als ein um eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete, schwenkbewegliche Klappe ausgeführt ist und eine auf das innere Abgasrohr abgestimmte Durchbrechung aufweist. Hierdurch kann die Klappe mit geringem Aufwand und innerhalb eines äußerst kurzen Zeitraumes von einer ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition bewegt werden. Unerwünschte Zwischenpositionen des Stellgliedes können so zeitlich verkürzt werden.

Eine besonders Erfolg versprechende Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dann erreicht, wenn das Stellglied ein der Durchbrechung angepasstes Strömungsleitelement aufweist. Hierdurch wird eine unerwünschte Ablenkung oder Aufweitung der Strömung im Anschluss an den Durchtritt durch die Durchbrechung vermieden. Das Strömungsleitelement entspricht hinsichtlich seiner die Strömung einschließenden Querschnittsfläche im wesentlichen dem inneren Abgasrohr und ist in der ersten Betriebsposition zu diesem mit geringem Abstand positioniert. Das Strömungsleitelement kann hierzu als ein an dem Stellglied fixiertes separates Bauelement ausgeführt oder diesem angeformt sein.

Hierzu ist nach einer besonders praxisgerechten Ausführungsform das Strömungsleitelement als ein die Durchbrechung einschließendes Rohrstück ausgeführt, welches in der ersten Betriebsposition lediglich geringfügig zu dem inneren Abgasrohr beabstandet ist.

Eine andere besonders vorteilhafte Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass die Abgasrohre koaxial zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird der Strömungsverlauf wesentlich optimiert, indem das Strömungsprofil in beiden Betriebspositionen ein örtlich übereinstimmendes Maximum aufweist, und dadurch im wesentlichen lediglich die Strömungsverteilungen in den beiden Betriebspositionen voneinander abweichen.

Nach einer anderen, ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasanlage ist das innere Abgasrohr außerhalb der durch die Schwenkachse der Klappe festgelegten Längsachse des äußeren Abgasrohres angeordnet. Ein Strömungsleitelement kann dadurch entfallen, weil in der ersten Betriebsposition die Klappe mit der Durchbrechung unmittelbar an das innere Abgasrohr angrenzend positioniert werden kann. Die Schwenkbewegung der Klappe erfolgt dann in Richtung der dem inneren Abgasrohr abgewandten Richtung, so dass eine Einschränkung der Beweglichkeit der Klappe aufgrund des inneren Abgasrohres ausgeschlossen ist.

Eine weitere besonders vorteilhafte Abwandlung der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn das innere Abgasrohr an seiner der Abgasreinigungseinrichtung zugewandeten Endabschnitt eine Düse aufweist um so die Aufheizung der Abgasreinigungseinrichtung weiter zu optimieren.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipskizze in
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Abgasanlage;
2 eine Vorderansicht eines Stellgliedes der in 1 gezeigten Abgasanlage in einer ersten Betriebsposition;
3 eine Vorderansicht eines Stellgliedes der in 1 gezeigten Abgasanlage in einer zweiten Betriebsposition;
4 eine Seitenansicht einer weiteren Abgasanlage;
5 eine Vorderansicht eines Stellgliedes der in 4 gezeigten Abgasanlage in einer ersten Betriebsposition;
6 eine Vorderansicht eines Stellgliedes der in 4 gezeigten Abgasanlage in einer zweiten Betriebsposition.
1 zeigt in einer Seitenansicht eine Abgasanlage 1, die mit einer Abgasreinigungseinrichtung 2 ausgestattet ist. Die Abgasanlage 1 hat ein bewegliches Stellglied 3 zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte der Abgasreinigungseinrichtung 2. Hierzu weist die Abgasanlage 1 ein äußeres Abgasrohr 4 und ein in dem äußeren Abgasrohr 4 koaxial angeordnetes inneres Abgasrohr 5 auf, wobei in der dargestellten ersten Betriebsposition des Stellgliedes 3 im wesentlichen lediglich das innere Abgasrohr 5 durchströmbar ist, während das äußere Abgasrohr 4 von dem als Klappe ausgeführten Stellglied 3 verschlossen ist und in einer zweiten Betriebsposition beide Abgasrohre 4, 5 durchströmbar sind. Das Stellglied 3 hat weiterhin ein dem inneren Abgasrohr 5 angepasstes Strömungsleitelement 6 und ist um eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Schwenkachse 7 schwenkbar angeordnet. Das innere Abgasrohr 5 weist außerdem an seinem der Abgasreinigungseinrichtung 2 zugewandeten Endabschnitt eine Düse 8 auf.
2 zeigt das Stellglied 3 der Abgasanlage 1 in einer ersten Betriebsposition in einer Vorderansicht. Das Stellglied 3 hat eine auf das in 1 gezeigte innere Abgasrohr 5 abgestimmte Durchbrechung 9, durch welche der Strömungseintritt auf das innere Abgasrohr 5 beschränkt ist.
3 zeigt das Stellglied 3 der Abgasanlage 1 in seiner zweiten Betriebsposition, wobei das Stellglied 3 um 90° um die Schwenkachse 7 geschwenkt positioniert ist. Zu erkennen ist dabei das innere Abgasrohr 5, welches dabei von dem Strömungsleitelement 6 abschnittsweise verdeckt wird.
4 zeigt in einer Seitenansicht eine weitere Abgasanlage 10, die mit der bereits in 1 gezeigten Abgasreinigungseinrichtung 2 ausgestattet ist. Das innere Abgasrohr 5 ist dabei außermittig gegenüber dem äußeren Abgasrohr 4 angeordnet. Hierdurch ist die Schwenkbewegung des Stellgliedes 3 um die Schwenkachse 7 nicht durch das innere Abgasrohr 5 beschränkt.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, ermöglicht die exzentrische Anordnung des inneren Abgasrohres 5 eine vereinfachte Bauform des Stellgliedes 3, bei dem hierbei auf ein Strömungsleitelement verzichtet werden kann. Vielmehr wird das Stellglied 3 von der in 5 gezeigten geschlossenen ersten Betriebsposition, in welcher das Stellglied 3 mit seiner Durchbrechung 11 fluchtend gegen das innere Abgasrohr 5 anliegt, nach vorn verschwenkt, so dass in der in 6 gezeigten, geöffneten zweiten Betriebsposition die Strömung ungehindert sowohl das innere Abgasrohr 5 als auch das äußere Abgasrohr 4 durchströmen kann. Wie insbesondere in 6 erkennbar, ist das innere Abgasrohr 5 dabei mit seinem dem Stellglied 3 abgewandten Endabschnitt 12 zentral positioniert, so dass die Anströmung der in 4 gezeigten Abgasreinigungseinrichtung 10 mit der in 1 gezeigten Abgasanlage 1 übereinstimmt.

Claims

Eine mit einer Abgasreinigungseinrichtung (2) ausgestattete Abgasanlage (1, 10), welche ein bewegliches Stellglied (3) zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte der Abgasanlage (1) aufweist, gekennzeichnet durch ein äußeres Abgasrohr (4) und ein im äußeren Abgasrohr (4) angeordnetes inneres Abgasrohr (5), wobei in einer ersten Betriebsposition des Stellgliedes (3) ein Strömungsquerschnitt eines ersten Abgasrohres (4) abgedeckt ist und in einer zweiten Betriebsposition die Querschnittsfläche des zweiten Abgasrohres (4, 5) von dem Stellglied (3) frei gegeben ist.
Abgasanlage (1, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Betriebsposition des Stellgliedes (3) im wesentlichen lediglich das innere Abgasrohr (5) durchströmbar und das äußere Abgasrohr (4) verschlossen ist und in einer zweiten Betriebsposition beide Abgasrohre (4, 5) durchströmbar sind.
Abgasanlage (1, 10) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (3) als ein um eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete, schwenkbewegliche Klappe ausgeführt ist und eine auf das innere Abgasrohr (5) abgestimmte Durchbrechung (9, 11) aufweist.
Abgasanlage (1), nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (3) ein der Durchbrechung (9) angepasstes Strömungsleitelement (6) aufweist.
Abgasanlage (1), nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) als ein die Durchbrechung (9) einschließendes Rohrstück ausgeführt ist, welches in der ersten Betriebsposition lediglich geringfügig zu dem inneren Abgasrohr (5) beabstandet ist.
Abgasanlage (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (4, 5) koaxial zueinander angeordnet sind.
Abgasanlage (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Abgasrohr (5) außerhalb der durch die Schwenkachse (7) der Klappe festgelegten Längsachse des äußeren Abgasrohres (4) angeordnet ist.
Abgasanlage (1, 10) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Abgasrohr (5) an seinem der Abgasreinigungseinrichtung (2) zugewandeten Endabschnitt eine Düse (8) aufweist.