DE19654026A1 - Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine - Google Patents
Abgasanlage für eine aufgeladene BrennkraftmaschineInfo
- Publication number
- DE19654026A1 DE19654026A1 DE19654026A DE19654026A DE19654026A1 DE 19654026 A1 DE19654026 A1 DE 19654026A1 DE 19654026 A DE19654026 A DE 19654026A DE 19654026 A DE19654026 A DE 19654026A DE 19654026 A1 DE19654026 A1 DE 19654026A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- exhaust
- catalyst
- exhaust system
- guide element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
- F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
- F01N2340/06—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/40—Application in turbochargers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine nach
der Gattung des Hauptanspruches.
Aus der DE 195 03 748 A1 ist eine gattungsgemäße Abgasanlage beschrieben, deren
Abgasturbolader am Turbinenausgang ein Diffusor nachgeschaltet ist. Durch diesen
Diffusor soll erreicht werden, daß das die Turbine des Abgasturboladers
durchströmende Abgas den nachgeschalteten Katalysator über seine gesamte
Querschnittsfläche beaufschlagt. Durch diesen Diffusor kann dabei die Entfernung
zwischen Turbine und Katalysator sehr gering gehalten werden, so daß nur geringe
Wärmeverluste auftreten. Dieser Diffusor ist über seine Umfangsfläche mit einer
Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen, durch die Abgas, das über einen Bypaß
unter Umgehung des Abgasturboladers in die Abgasleitung eingeleitet wird, ebenfalls
dem nachgeschalteten Katalysator zugeführt wird. Die Bypaßleitung mündet dazu im
Bereich des Diffusors auf dessen Außenseite in die Abgasleitung.
Aus der DE 31 15 739 A1 ist eine weitere Abgasanlage für aufgeladene
Brennkraftmaschinen bekannt, bei der dem Abgasturbolader zwei Katalysatoren
nachgeschaltet sind. Ein erster Startkatalysator ist dabei dem Abgasturbolader bzw.
dessen Turbine mit relativ geringem Abstand nachgeschaltet. Dieser Startkatalysator
ist ausgangsseitig mit einem Hauptkatalysator verbunden. Der Abgasturbolader kann
über eine geregelte Bypaßleitung überbrückt werden, die stromaufwärts des
Abgasturboladers mit der Abgasleitung verbunden ist. Diese Bypaßleitung mündet
zwischen Startkatalysator und Hauptkatalysator in die Abgasleitung, so daß bei
geöffnetem Bypaßventil der Startkatalysator umgangen ist.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine dahingehend zu verbessern,
daß die Aufwärmzeit des Katalysators nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine
bzw. in der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine verringert wird, um die sogenannte
Anspringtemperatur schneller zu erreichen und somit eine schnellere Umsetzung des
Abgases zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruches gelöst.
Wird der dem Abgasturbolader bzw. der Abgasturbine direkt nachgeschaltete
Katalysator nur über einen Teil seiner auf die Durchströmung bezogene
Querschnittsfläche vom Abgas der Turbine durchströmt, ist durch das kleinere
beaufschlagte Volumen eine schnellere Aufheizung möglich. Der direkt
nachgeschaltete Katalysator, der in der Regel in seinem Volumen und seiner
Querschnittsfläche auf einen hohen bis maximalen Abgasstrom ausgelegt ist, wird
somit bei geringen Lasten bzw. Teillasten nur über einen Teil seiner Fläche bzw. einen
Teil seines Volumens beaufschlagt, so daß bei geringen Lasten und Teillasten nicht
das gesamte zur Verfügung stehende Katalysatorvolumen genutzt wird.
Die Teilbeaufschlagung des nachgeschalteten Katalysators kann auf besonders
vorteilhafte Weise erreicht werden, wenn der Abgasturbine des Abgasturboladers ein
die Expansion des ausströmenden Abgases beeinflussendes Leitelement
nachgeschaltet ist. Dieses Leitelement kann auf besonders vorteilhafte Weise direkt
am Ausgang der Turbine angeordnet werden. Durch dieses Leitelement kann die
Expansion des ausströmenden Gases beeinflußt und gerichtet werden. Damit ist es
insbesondere möglich, eine Ausbreitung des Abgases quer zur Strömungsrichtung
weitgehend zu verhindern bzw. einzuschränken.
Ein derartiges Leitelement an der Ausgangsseite der Abgasturbine ist besonders
wirkungsvoll, wenn es aus einem durchströmten Rohr besteht, dessen
Ausgangsquerschnitt kleiner als der Eintrittsquerschnitt des nachgeschalteten
Katalysators ist.
Eine derartige Abgasanlage läßt sich besonders kompakt und mit geringem Abstand
zwischen Katalysator und Abgasturbolader ausbilden, wenn die den Abgasturbolader
überbrückende Bypaßleitung im Bereich des Leitelementes in die Abgasleitung
mündet. Bei einer rohrförmigen Ausbildung des Leitelementes kann dabei zwischen
Abgasleitung und Leitelement ein Zwischenraum ausgebildet werden, in den die
Bypaßleitung mündet. Damit kann das über die Bypaßleitung strömende Abgas so
geführt werden, daß diese Abgasteile die vom Hauptstrom durch die Turbine nicht
beaufschlagten Teile des Katalysators durchströmen. Damit kann bei geöffnetem
Bypaßventil der nachgeschaltete Katalysator über seine sich aus zwei
Teilquerschnittsflächen bestehende Gesamtquerschnittsfläche beaufschlagt werden.
Ein Teil des Abgases durchströmt dabei die Abgasturbine und beaufschlagt den ersten
Teilquerschnitt des nachgeschalteten Katalysators, der über die Bypaßleitung
strömende Anteil des Abgasstromes durchströmt den zweiten Teilquerschnitt des
Katalysators. Da die an sich bekannte Regelung eines Abgasturboladers so ausgelegt
ist, daß die Bypaßleitung erst bei relativ hohen Motorlasten geöffnet wird, kann somit
in diesem Leistungsbereich bzw. Lastbereich die gesamte Querschnittsfläche des
nachgeschalteten Katalysators genutzt werden.
Die Durchströmung des direkt nachgeschalteten Katalysators sowohl durch das die
Abgasturbine durchströmende Abgas als auch das durch die Bypaßleitung strömende
Abgas hat den Vorteil, daß über den gesamten Betriebsbereich der
Brennkraftmaschine der gesamte Abgasstrom den unmittelbar hinter der Abgasturbine
mit relativ geringem Abstand angeordneten Katalysator durchströmt.
Dem relativ nah hinter der Abgasturbine angeordneten Katalysator kann auf
vorteilhafte Weise ein zweiter Katalysator (Hauptkatalysator) nachgeschaltet werden.
Das hat den Vorteil, daß der erste relativ nah hinter dem Abgasturbolader angeordnete
Katalysator als sogenannter Startkatalysator ausgebildet werden kann, dessen
Querschnittsfläche und Volumen relativ klein ist, um eine schnelle Aufheizung und
demzufolge ein schnelles Erreichen der Anspringtemperatur zu gewährleisten. Dieser
erste Startkatalysator kann dann auf die in der Regel geringere Abgasmenge nach
dem Kaltstart und während der Aufwärmphase ausgelegt werden. Der nachgeschaltete
Hauptkatalysator kann dann mit einem wesentlich größeren Volumen vorgesehen
werden, so daß eine Umsetzung eines wesentlich größeren Abgasvolumens bei Vollast
möglich ist.
Die Aufwärmphase des ersten Katalysators läßt sich auf besonders vorteilhafte Weise
dadurch verringern, daß in diesem eine Trennschicht ausgebildet ist, die einen
Wärmeübergang zwischen dem vom Abgasstrom durch die Turbine beaufschlagten
Volumen in den über die Bypaßleitung angeströmten Teil des Volumens verhindert.
Durch diese Trennschicht kann dabei der Wärmeübergang innerhalb der
Katalysatormatrix durch geeignete Materialwahl beeinflußt bzw. verhindert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt
in Fig. 1 einen nur teilweise dargestellten Längsschnitt durch eine
erfindungsgemäße Abgasanlage,
in den Fig. 2a und 2b Querschnitte durch Abwandlungen des Leitelementes.
In der in Fig. 1 nur teilweise dargestellten Abgasleitung 1 ist ein Abgasturbolader 2
angeordnet, dessen Abgasturbine 3 auf nicht näher dargestellte Weise mit einem oder
mehreren Brennräumen einer Brennkraftmaschine verbunden ist. An das Gehäuse 4
des Abgasturboladers bzw. der Abgasturbine schließt sich ein erster Abschnitt 5 der
Abgasleitung 1 an. Dieser erste Abschnitt 5 der Abgasleitung 1 geht in einen zweiten
Abschnitt 6 über, in dem ein erster Katalysator 7 angeordnet ist. Diesem ersten
Katalysator 7 ist mit geringem Abschnitt ein zweiter Katalysator 8 in der Abgasleitung
nachgeschaltet, dessen Volumen größer als das des ersten Katalysators 7 ist.
Der Abgasturbolader 2 hat darüber hinaus eine teilweise in das Gehäuse 4 integrierte
Bypaßleitung 9 mit einer geregelten Bypaßklappe 10, die einerseits - auf nicht näher
dargestellte Weise - mit einem oder mehreren Brennräumen der Brennkraftmaschine
verbunden ist. Diese Bypaßleitung mündet stromab der Bypaßklappe 10 in den ersten
Abschnitt 4 der Abgasleitung 1. Der grundsätzliche Aufbau eines Abgasturboladers mit
Bypaßleitung und Bypaßklappe ist an sich bekannt und wird hier nicht näher erläutert.
Der Abgasturbine 3 des Abgasturboladers 2 ist ein als Rohr 11 ausgebildetes
Leitelement nachgeschaltet, das am Ausgang 12 der Abgasturbine 3 in das Gehäuse
4 eingesetzt ist. Der Innendurchmesser des Rohres 11 entspricht dabei im
wesentlichen dem ausgangsseitigen Ausströmdurchmesser der Abgasturbine. Das
Rohr 11 ist mit seinem der Abgasturbine 3 zugewandten Ende 13 in eine den Ausgang
12 der Abgasturbine umgreifende zylindrische Ausnehmung 14 des Gehäuses 3
eingesetzt. Das Rohr 11 ist weiterhin durch eine dieses umgreifende Flanschplatte 15
gehalten, die mit Abstand zum turbinenseitigen Ende 13 angeordnet und mit
umfangsseitigem Abstand zum Rohr 11 einerseits am Gehäuse 4 und andererseits am
ersten Abschnitt 5 der Abgasleitung 1 befestigt ist. Zwischen dem Rohr 11 und dem
ersten Abschnitt 5 der Abgasleitung verbleibt somit ein umlaufender Ringraum 16.
Dieser Ringraum 16 setzt sich auf der dem Abgasturbolader zugewandten Seite der
Flanschplatte 15 im Gehäuse 4 der Abgasturbine als Gehäuseringraum 17 fort. In
diesen Gehäuseringraum 17 mündet die Bypaßleitung 9. Der Gehäuseringraum 17 ist
durch das Rohr 11 vom Ausgang 12 der Abgasturbine getrennt. Die Flanschplatte 15
ist im Bereich des Gehäuseringraumes 17 bzw. des Ringraumes 16 mit einer Vielzahl
von Öffnungen 22 versehen, durch die Abgas aus dem Gehäuseringraum in den
Ringraum bzw. die Abgasleitung 1 strömen kann. Das turbinenferne Ende 18 des
Rohres 11 ist mit geringem Abstand zum ersten Katalysator 7 angeordnet. Die
Abgasleitung 1, der erste Katalysator 7 und das Rohr 11 haben in diesem
Ausführungsbeispiel jeweils einen zylindrischen Querschnitt. Eine andere
Querschnittsform eines oder aller dieser Bauelemente ist jedoch ohne weiteres
möglich. So kann beispielsweise die Abgasleitung und der erste Katalysator mit
ovalem Querschnitt ausgebildet sein. Es ist ebenfalls möglich, auch das Rohr 11 mit
anderem Querschnitt auszubilden, oder als Leitelement auszubilden, das sich
weitgehend in einer Ebene erstreckt und die nachgeschaltete Abgasleitung 1 in zwei
durch die Ebene getrennte Abschnitte unterteilt. Zwei Abwandlungen dieses
Leitelementes sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt. Das ebenfalls als Rohr 11
ausgebildete Leitelement ist durch ein Trennelement 23 bzw. 24 in Längsrichtung
unterteilt. Das Trennelement 23 unterteilt dabei das Rohr 11 in zwei halbkreisförmige
Zylinderabschnitte, während das in Form zweier gekreuzter Flächen ausgebildete
Trennelement 24 das Rohr 11 in vier etwa gleich große, längsverlaufende Abschnitte
unterteilt. Diese zusätzlichen Trennelemente 23, 24 dienen ebenfalls einer gezielten
Führung des Abgasstromes, wobei sie die durch den Austrittsdrall des Abgasstromes
verursachte Aufweitung des Abgasstromes verhindern und die Abgasverteilung über
die Querschnittsfläche vergleichmäßigen.
Der erste Katalysator 7, der erste Abschnitt 4 der Abgasleitung 1 und das Rohr 11
sind - wie zuvor angeführt - zylindrisch ausgebildet, wobei ihre Zylinderachsen bzw.
Rohrachsen zumindest annähernd miteinander fluchten. Der erste Katalysator 7 ist
darüber hinaus mit einer ringförmigen Trennschicht 19 ausgebildet, die einen ersten,
inneren Abschnitt 20 des ersten Katalysators von einem zweiten, ringförmigen
Außenabschnitt 21 thermisch trennt. Diese Trennschicht 19 ist so ausgebildet, daß
ihre Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des umliegenden Katalysatormaterials. Die
Trennschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls zylindrisch bzw. ringförmig
ausgebildet, ihr Durchmesser entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des
Rohres 11. Diese Trennschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte
Länge des ersten Katalysators ausgebildet. Es ist auch ohne weiteres möglich, die
Trennschicht nur über einen Teil der Länge des Katalysators auszubilden, wobei diese
Trennschicht dann in dem der Abgasturbine zu gewandten Bereich des Katalysators
angeordnet ist. Die Trennschicht im Katalysator kann in Abweichung vom dargestellten
Ausführungsbeispiel in Anpassung an den Abgasstrom und das Leitelement auch
andere Formgebungen aufweisen. So kann die Trennschicht bei Ausbildung eines
ebenen Leitelementes ebenfalls eben ausgebildet sein und den Katalysator zumindest
über einen Teil seiner Länge unterteilen.
Im Betrieb einer derartigen aufgeladenen Brennkraftmaschine durchströmt das Abgas
bei geringen Lasten und im Teillastbereich vollständig die Abgasturbine. Bei höheren
Lasten bzw. bei Vollast wird die Bypaßklappe 10 geöffnet, so daß ein Teil des Abgases
unter Umgehung der Abgasturbine in den Gehäuseringraum 17 strömen kann.
Insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine bzw. in der Aufwärmphase
wird diese in der Regel nur im Teillastbereich betrieben, so daß die Bypaßklappe
zumindest bis Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine nicht oder
nur kurzfristig geöffnet wird. Damit durchströmt im wesentlichen der
Gesamtabgasstrom die Abgasturbine 3 und das Rohr 11. Durch dieses
nachgeschaltete Rohr 11 wird die Expansion des die Abgasturbine durchströmenden
Abgases so geleitet, daß eine Ausdehnung quer zur Strömungsrichtung weitgehend
verhindert wird. Der nachgeschaltete erste Katalysator 7 wird damit nur über einen Teil
seiner Querschnittsfläche beaufschlagt, dieser Teil entspricht im wesentlichen dem
ersten, inneren Abschnitt 20 des ersten Katalysators. Durch diese Teilbeaufschlagung
des Katalysators wird das aufzuheizende Katalysatorvolumen nach einem Kaltstart
gegenüber dem Gesamtvolumen verringert, so daß eine schnellere Aufheizung
möglich ist. Durch diese schnelle Aufheizung wird die Anspringtemperatur des
Katalysators schneller erreicht, so daß eine deutlich schnellere Umsetzung des
Abgases als bei bisher bekannten Abgasanlagen für aufgeladene Brennkraftmaschinen
ermöglicht wird. Wird die Brennkraftmaschine während oder nach der Aufwärmphase
mit Vollast betrieben, wird die Bypaßklappe 10 über die nicht dargestellte und nicht
näher erläuterte Motorelektronik angesteuert und geöffnet, so daß ein Teil des
Abgases über die Bypaßleitung 9 in den Gehäuseringraum 17 strömt. Dieser
Gehäuseringraum ist über die Öffnungen 22 in der Flanschplatte 15 mit dem Ringraum
16 in dem ersten Abschnitt der Abgasleitung verbunden. Das diesen Ringraum
durchströmende Abgas beaufschlagt den ersten Katalysator im wesentlichen im
Bereich des zweiten, äußeren Abschnittes 21. Der zweite, äußere Abschnitt des ersten
Katalysators wird vom durchströmenden Abgas relativ schnell aufgeheizt, sofern er
nicht in Abhängigkeit von der Laufzeit bereits durch die Wärmeabfuhr des inneren
Abschnittes auf seine Anspringtemperatur aufgeheizt ist.
Dem ersten Katalysator 7 ist wie zuvor beschrieben, ein zweiter, größerer
Hauptkatalysator 8 nachgeschaltet, der ebenfalls durch das durchströmende Abgas
aufgeheizt ist. In Abhängigkeit vom Abstand des zweiten Katalysators zum ersten
Katalysator und abhängig davon ob im ersten Katalysator eine Trennschicht eingesetzt
ist, kann dieser nachgeschaltete Katalysator zumindest im turbinenseitigen Bereich
ebenfalls abschnittsweise durchströmt werden, so daß auch dieser innere Bereich
schneller erwärmt wird.
Das als Leitelement dienende Rohr 11 ist mit geringem Abstand zur Stirnseite des
ersten nachgeschalteten Katalysators angeordnet. Damit können in erster Linie
unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten des Rohres 11 und des Katalysators 7
ausgeglichen werden. Außerdem kann insbesondere bei Ausbildung einer Trennschicht
im Katalysator ein geringer Anteil des Abgasstromes durch die sich ausbildenden
Turbulenzen in den äußeren Abschnitt des Katalysators gelangen und somit eine
Mindesterwärmung sicherstellen, um damit eine ungleichmäßige Alterung und
Spannungsrisse zu vermeiden.
Insgesamt läßt sich mit einer derartigen Teilbeaufschlagung des ersten und
gegebenenfalls des zweiten Katalysators eine schnellere Aufheizung im Teillastbereich
erzielen.
Im Gegensatz zu dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die
Bypassleitung unabhängig vom Gehäuse des Abgasturboladers bzw. der Abgasturbine
zu führen und in einen der Abgasturbine nachgeschalteten und dem Katalysator
vorgeschalteten Abschnitt der Abgasleitung münden zu lassen. In diesem Bereich kann
dann der entsprechende Abschnitt der Abgasleitung durch ein angepaßtes Leitelement
unterteilt werden, um eine getrennte Beaufschlagung des nachgeschalteten
Katalysators zu ermöglichen.
Claims (10)
1. Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasleitung (1),
einem Abgasturbolader (2), dessen Abgasturbine (3) ein in die Abgasleitung
eingesetzter Katalysator (7, 8) nachgeschaltet ist, und mit einer schaltbaren
Bypaßleitung (9), mit der zumindest ein Teil des Abgases unter Umgehung der
Abgasturbine in die Abgasleitung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
die Abgasturbine (3) durchströmende Abgasstrom den Katalysator (7) nur über einen
Teil (20) seiner Querschnittsfläche beaufschlagt.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (12) der
Abgasturbine (3) ein die Expansion des ausströmenden Abgases beeinflussendes
Leitelement (11) angeordnet ist.
3. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement ein
durchströmtes Rohr (11) ist, dessen Ausgangsquerschnitt kleiner als der
Eintrittsquerschnitt des nachgeschalteten Katalysators (7) ist.
4. Abgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem
Leitelement (11) und der Abgasleitung (1, 5) ein Zwischenraum (16,17) ausgebildet
ist, in den die Bypaßleitung (9) mündet.
5. Abgasanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum als
Ringraum (16, 17) ausgebildet ist.
6. Abgasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Leitelement (11) und der nachgeschaltete Katalysator (7) mit einem Abstand
zueinander in der Abgasleitung (1, 4) angeordnet sind, der kleiner ist als die Länge des
Leitelementes.
7. Abgasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Leitelement (11) und der nachgeschaltete Katalysator (7) im wesentlichen
zylindrisch ausgebildet sind, und daß die Zylinderachsen zumindest annähernd
fluchten.
8. Abgasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator als Startkatalysator (7) ausgebildet ist, dem ein Hauptkatalysator
(8) mit größerem Volumen nachgeschaltet ist.
9. Abgasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysator (7) über zumindest einen Teil seiner Länge durch eine
Trennschicht (19) unterteilt ist.
10. Abgasanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht
(19) den Katalysator in einen inneren Abschnitt (20) und einen äußeren Abschnitt (21)
unterteilt, wobei der innere Abschnitt von dem die Abgasturbine (3) durchströmenden
Abgas beaufschlagt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19654026A DE19654026A1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine |
JP9351777A JPH10246109A (ja) | 1996-12-21 | 1997-12-19 | 過給式内燃機関用の排気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19654026A DE19654026A1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19654026A1 true DE19654026A1 (de) | 1998-06-25 |
Family
ID=7816018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19654026A Withdrawn DE19654026A1 (de) | 1996-12-21 | 1996-12-21 | Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10246109A (de) |
DE (1) | DE19654026A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1152133A2 (de) | 2000-05-03 | 2001-11-07 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
EP1219799A3 (de) * | 2000-12-26 | 2002-09-11 | Hitachi, Ltd. | Abgasturbine für Brennkraftmaschinen und Abgasturbolader |
WO2004113694A1 (de) | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Daimlerchrysler Ag | Katalysatorbauteil und abgasanlage |
EP1612385A1 (de) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Ford Global Technologies, LLC | Kompakter Entwurf einer Turbine und eines Abblaseventils |
US20110271673A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Alpraaz Ab | Exhaust system for a combustion engine |
CN102678268A (zh) * | 2011-03-16 | 2012-09-19 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 内燃发动机的排气处理系统 |
US20120291431A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | GM Global Technology Operations LLC | Forced induction and exhaust system |
DE202015008909U1 (de) * | 2015-12-17 | 2017-03-20 | Borgwarner Inc. | Wastegateanordnung für Turbine eines Abgasturboladers |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5262586B2 (ja) * | 2008-11-05 | 2013-08-14 | 日産自動車株式会社 | 過給式エンジンの排気通路構造 |
JP5850009B2 (ja) * | 2013-08-22 | 2016-02-03 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP6024694B2 (ja) | 2014-03-25 | 2016-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 過給機を備えた内燃機関の排気浄化システム |
US9638098B2 (en) * | 2015-02-17 | 2017-05-02 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Bypass mechanism for an exhaust system |
-
1996
- 1996-12-21 DE DE19654026A patent/DE19654026A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-12-19 JP JP9351777A patent/JPH10246109A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1152133A2 (de) | 2000-05-03 | 2001-11-07 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
EP1152133A3 (de) * | 2000-05-03 | 2003-05-02 | Audi Ag | Vorrichtung zur Abgasreinigung |
EP1219799A3 (de) * | 2000-12-26 | 2002-09-11 | Hitachi, Ltd. | Abgasturbine für Brennkraftmaschinen und Abgasturbolader |
WO2004113694A1 (de) | 2003-06-24 | 2004-12-29 | Daimlerchrysler Ag | Katalysatorbauteil und abgasanlage |
EP1612385A1 (de) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | Ford Global Technologies, LLC | Kompakter Entwurf einer Turbine und eines Abblaseventils |
US20110271673A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Alpraaz Ab | Exhaust system for a combustion engine |
CN102678268A (zh) * | 2011-03-16 | 2012-09-19 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 内燃发动机的排气处理系统 |
US8539767B2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-09-24 | GM Global Technology Operations LLC | Exhaust treatment system for an internal combustion engine |
CN102678268B (zh) * | 2011-03-16 | 2015-08-26 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 内燃发动机的排气处理系统 |
DE102012204155B4 (de) | 2011-03-16 | 2019-04-18 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Abgasbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor |
US20120291431A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | GM Global Technology Operations LLC | Forced induction and exhaust system |
US8528327B2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-09-10 | GM Global Technology Operations LLC | Forced induction and exhaust system |
DE202015008909U1 (de) * | 2015-12-17 | 2017-03-20 | Borgwarner Inc. | Wastegateanordnung für Turbine eines Abgasturboladers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10246109A (ja) | 1998-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1653048B1 (de) | Abgasturbolader | |
EP1443186B1 (de) | Baugruppe bestehend aus Abgas-Wärmetauscher und Bypass | |
DE102016201557B3 (de) | Abgasnachbehandlungseinrichtung mit Katalysator sowie deren Anordnung in einem Kraftfahrzeug | |
DE102005008579B4 (de) | Beschleunigen einer katalytischen Umwandlung | |
DE69812270T2 (de) | Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsheizgerät | |
DE19654026A1 (de) | Abgasanlage für eine aufgeladene Brennkraftmaschine | |
DE10232763A1 (de) | Abgasrückführkühler | |
DE102018000828A1 (de) | Abgasvorrichtung für einen Motor und Verfahren zum Bereitstellen derselben | |
DE10355649B4 (de) | Längsdurchströmter Abgaskühler | |
DE102017201468A1 (de) | Turbolader für eine Brennkraftmaschine | |
DE19857577C2 (de) | Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine | |
EP0716221B1 (de) | Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken | |
DE102019217473A1 (de) | Brennkraftmaschine mit Sekundärluftsystem | |
DE102021001881A1 (de) | Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen | |
DE69824538T2 (de) | Dampfkammer für eine dampfgekühlte Gasturbine | |
DE4414904C1 (de) | Temperaturgeregelte Abgaskatalysatoranlage für eine Brennkraftmaschine | |
DE10349367A1 (de) | Bauweise zur Abgasemissionsbegrenzung | |
DE102004018693B4 (de) | Abgasanlage | |
DE102020129001A1 (de) | Abgasanlage mit Abgasturbolader, Ejektor und Abgaskatalysator | |
DE10228619B4 (de) | Abgasrohr für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs | |
DE102020119057B3 (de) | Abgastrakt für eine Verbrennungskraftmaschine | |
DE10328168A1 (de) | Katalysatorbauteil und Abgasanlage | |
DE102010025699A1 (de) | Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Abgasrückführung | |
DE102015104591A1 (de) | Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Abgasturbolader, sowie Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgaskanal | |
DE102020208986A1 (de) | Brennkraftmaschine mit Niederdruck-Abgasrückführleitung, zwei Teilsträngen des Frischgasstrangs und Frischgas-Abgas-Wärmetauscher |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |