DE202018005361U1

DE202018005361U1 - Externe Abgasvorrichtung

Info

Publication number: DE202018005361U1
Application number: DE202018005361.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2018-12-10
Anticipated expiration: 2028-11-21

Abstract

Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr dadurch gekennzeichnet, dass diese Abgasreinigungsvorrichtung extern, also ohne Eingriff in die bauliche Integrität der bereits vorhandenen Abgasanlage betrieben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nachrüstbare externe Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere für sich im Straßenverkehr befindende benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter.
In der Erläuterung des Erfindungshintergrundes und des Stands der Technik zur vorliegenden Erfindung wird auf die Inhalte der in folgender Literaturliste genannten Schriften zurückgegriffen, die in der gesamten Beschreibung mit einer entsprechenden Referenznummer (arabische Zahl in eckigen Klammern) zitiert werden. Die Angaben zu den aufgeführten Webpages bzw. URls gelten für deren Stand am 10. November 2018.
Literaturliste

[1] „Maßnahmenpaket zur Luftreinhaltung Stuttgart am 11.07.2018“ erhältlich über die Webpages des Regierungspräsidiums Stuttgart:
- https://rp.baden-wuerttemberg.de/rps/Abt5/Ref541/Luftreinhalteplan/ 541_s_luft_stutt_Massnahmenpaket_2018.pdf
- Siehe dort insbesondere Seite 1
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Abgasnorm#Pkw_mit_Ottomotor
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Abgasnorm#Pkw_mit_Dieselmotor
[4] https://www.autobild.de/marken-modelle/
[5] https://de.statista.com/statistik/daten/studie/224036/umfrage/pkwmodellreihen-in-deutschland/
[6] „BNOx System" https://solutions.baumot.de/wpcontent/uploads/sites/2/2017/05/20170522_BNOx_IR_FV.pdf Siehe insbesondere Seite 7
[7] „DPF Kit" „Direkter Ersatz des original Dieselpartikelfilters" https://solutions.baumot.de/wpcontent/uploads/sites/2/2016/09/Factsheet_DPF-Kit_de_v2_web.pdf
[8] „Der Rußfilterkat wird entweder anstelle des Katalysators, eines Schalldämpfers oder eines Rohrstücks in die Abgasanlage integriert." https://solutions.baumot.de/produkte/russfilterkat/
[9] „Allerdings kommt es bei dieser Art der Verbrennung zu einem erhöhten Ausstoß an Rußpartikeln. Die neuen Ottopartikelfilter wirken dem entgegen und filtern diese noch im Abgasstrom heraus." https://www.eberspaecher.com/nc/presse/pressemitteilungen/einzelansicht/art icle/eberspaecher-startet-serienproduktion-von-ottopartikelfiltern.html
[10] Technische Regel für Gefahrstoffe - TRGS 554 Abgase von Dieselmotoren, aufgestellt Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) und erhältlich über die Website der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin:
- https://www.baua.de/DE/Angebote/Rechtstexte-und-Technische-Regeln/Regelwerk/TRGS/TRGS-554.html
- Siehe dort: „4.1.3 Maßnahmen zur Minderung von DME“, Unterpunkt 4
[11] Beratungsleitfaden für die Partikelfilternachrüstung - Umweltstandards für Baumaschinen im Hoch- und Tiefbau im Rahmen öffentlicher Aufträge und erhältlich über die Webpages der Berliner Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz:
- https://www.berlin.de/senuvk/umwelt/luftqualitaet/de/baumaschinen/download s/leitfaden_partikelfilternachruestung.pdf
- Siehe dort auf Seite 15 unten: „Aufsteck- oder Wechselfilter-Systeme“, sowie
[12] Auf der folgenden Webpage findet sich die Aussage „Alle Automobilhersteller setzen in der Erstausrüstung die sogenannten Wandstromfilter ein“, die sich auf die Filterung von Feinstaub (Ruß) bezieht:
- https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselpartikelfilter-Reinigung#Ursachen
[13] „Die Wirkungsgrade, bezogen auf die Partikelmasse und Anzahlverteilung, liegen damit auch bei ultrafeinen Nanopartikeln mit Partikelgrößen von mehr als 20 nm im Bereich von 90 bis zu 99,9 %" https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselru%C3%9Fpartikelfilter#Wandstromfilter
[14] „The average PN filtering efficiency of the 4 groups of vehicles is shown in Fig. 2. As is shown, when the engine is retrofitted with DPF, the PN filtering efficiency exceed 0.95 in both laboratory test and real road test. The minimum filtering efficiency is 0.95506 while the maximum is 0.99058 for real road test, while the minimum filtering efficiency is 0.95274 while the maximum is 0.98343 for laboratory test." https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610217305374/pdf?m d5=2ba5ded3a18dc1550cb4789b000d34e2&pid=1-s2.0-S1876610217305374-main.pdf Seite 1733 Mitte sowie „Fig. 2"
[15] „The results of the detailed ACES characterization study of four engines (compliant with the 2007-EPA emission standards) by Khalek et al. (2011) show that the PM emissions as well as the other three U.S. regulated emissions (CO, NMHC, and NOx) were well below the applicable 2007 standards and remarkably lower than the 1998 standard (Table 2) (Khalek et al. (2011)).“ „% Reduction Relative to 1998 Standard 73“ in: „A global and historical perspective on the exposure characteristics of traditional and new technology diesel exhaust“ https://www.concawe.eu/wp-content/uploads/2017/01/irsg_diesel_report_may _7_2012_final-2012-02105-01-e.pdf „Table 2“, Seite 34 unten
[16] „The SCR catalyst were based on vanadium/titania and achieved a NOx removal efficiency of 90-95% [...]“ Åberg, A. (2017). Modelling and Operation of Diesel Engine Exhaust Gas Cleaning Systems. Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Seite 14. Erhältlich unter dem folgenden URI:
- http://orbit.dtu.dk/files/133555867/Andreas_berg_PhD_Thesis_01_2017.pdf

Erfindungshintergrund
Bei der Erzeugung mechanischer Arbeit aus der Verbrennung flüssiger Treibstoffe (insbesondere Benzin und Diesel) in üblichen Kraftfahrzeugmotoren mit mehr als zwei Takten werden die heißen staub- und gasförmigen Reaktionsprodukte dieser Verbrennung - zusammengefasst unter dem Begriff Abgas - über eine Abgasanlage (Kurzbezeichnung: Auspuff) mit möglichst geringem Strömungswiderstand („Gegendruck“) in die Umgebungsluft geleitet. Der direkt am Motor anschließende Teil der Abgasanlage heißt Abgaskrümmer. Der Teil der Abgasanlage, aus dem die Abgase schließlich in die Umgebungsluft gelangen, wird mit den Begriff Endrohr bezeichnet.
Neben dieser grundlegenden Funktion zur Ableitung der Verbrennungsprodukte erfüllt die Abgasanlage moderner Kraftfahrzeuge zwischen Abgaskrümmer und Endrohr auch noch zwei weitere Aufgaben:
Die erste Aufgabe besteht in der Dämpfung der durch die explosionsartige Verbrennung im Motor entstehenden Druck- bzw. Schallwellen.
Die zweite Aufgabe, auf die auch mit der im Folgenden beschriebenen Erfindung Bezug genommen wird, ist die Verminderung des Anteils von Feststoffpartikeln (vor allem Ruß) - zumeist Feinstaub genannt - und bestimmten gasförmigen Verbindungen im Abgas. Zu letzteren gehören unter anderem unverbrannte oder ungenügend verbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide. Für diese Aufgabe wird der Begriff Abgasreinigung verwendet.
Die Aufgabe der Abgasreinigung übernehmen bei Personenfahrzeugen und Kleintransportern vom Hersteller der jeweiligen Kraftfahrzeuge eingebaute Partikelfilter und Katalysatoren („interne Abgasreinigung“). Mittels geeigneter rechnergestützter Sensorik, Steuerelektronik und einer auf den Motortyp abgestimmten Software werden Partikelfilter und Katalysator geregelt und überwacht. Diese Art der Abgasreinigung erfüllt die zum Zeitpunkt der Kraftfahrzeugzulassung geltenden gesetzlichen Vorschriften („Abgasnorm“, z. B. Euro-Norm) für den auf den Fahrtkilometer bezogenen Maximalausstoß bestimmter Stoffe („Luftschadstoffe“) - also z. B. Feinstaub (Ruß), Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide („NOx“).
Neben diesen Abgasnormen gelten zudem auf den Kubikmeter bezogene Maximalwerte für diese Luftschadstoffe in der Außenluft („Außenluftgrenzwerte“, im Unterschied zu Maximalwerten für diese Luftschadstoffe in der Luft umschlossener Arbeitsplätze), also z. B. auf öffentlichen Straßen.
Dadurch dass sich die Abgasnormen auf den Fahrtkilometer und die Außenluftgrenzwerte für Luftschadstoffe auf den Kubikmeter beziehen, entsteht das Problem, dass z. B. durch eine Erhöhung der Anzahl dieselbetriebener Personenfahrzeuge und Kleintransporter auf einer bestimmten Strecke die Außenluftgrenzwerte für Luftschadstoffe (z. B. NOx und Feinstaub) überschritten werden können, obwohl jedes einzelne Fahrzeug die bei seiner Zulassung geltenden Abgasnormen einhält.
Bei der Überschreitung der Außenluftgrenzwerte für Luftschadstoffe können Städte auch ohne bundeseinheitliche Regelung Fahrverbote aussprechen (Urteile des Bundesverwaltungsgerichts am 27. Februar 2018, Aktenzeichen: BVerwG 7 C 26.16 und BVerwG 7 C 30.17).
Abgesehen von den persönlichen Einschränkungen, die sich aus bereits existierenden oder geplanten Fahrverboten ergeben, führen diese Fahrverbote auch zu einem deutlichen Wertverlust der davon betroffenen Fahrzeugen. Dies gilt insbesondere für neuere Modelle.
In den Verlautbarungen zu den Fahrverboten werden die Abgasnormen der Fahrzeuge genannt, die von den Fahrverboten betroffen sind. Zudem können diesen Verlautbarungen - zumindest implizit -„Mindestabgasnormen“ entnommen werden, bei deren Einhaltung die betreffenden Fahrzeuge von den Fahrverboten ausgenommen sind. Zum Beispiel gilt in der Umweltzone Stuttgart ab dem 1. Januar 2019 gemäß dem „Maßnahmenpaket zur Luftreinhaltung Stuttgart am 11.07.2018“ [1] „ein ganzjähriges Verkehrsverbot für alle Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren der Abgasnorm Euro 4 / IV und schlechter.“ „Regelung für Diesel-Kfz bis einschließlich Euro 5:“ Für alle „Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren der Abgasnorm Euro 5 / V“ gilt dagegen, dass diese im Falle geeigneter Hard- und Software-Nachrüstungen hinsichtlich ihrer Abgasreinigungsvorrichtungen von den Fahrverboten ausgenommen werden. Da Fahrzeuge, die den nächst strengeren Abgasnormen Euro 6a (für benzinbetriebene Fahrzeuge) [2] Euro 6b (für dieselbetriebene Fahrzeuge) [3] genügen, im oben genannten Maßnahmenpaket nicht erwähnt werden, kann zumindest implizit davon ausgegangen werden, dass diese Fahrzeuge von den Fahrverboten grundsätzlich ausgenommen sind. Somit gilt als Mindestabgasnorm für dieselbetriebene Kraftfahrzeuge im Sinne des hier als Beispiel gewählten Verlautbarung „Maßnahmenpaket zur Luftreinhaltung Stuttgart am 11.07.2018“ [1] die Abgasnorm Euro 6b [3].
Die im, als Beispiel gewählten, „Maßnahmenpaket zur Luftreinhaltung Stuttgart am 11.07.2018“ [1] erwähnte Möglichkeit eines reinen Softwareupdates, findet z. B. vor der 13. Kammer des Verwaltungsgerichts Stuttgart (Aktenzeichen: 13 K 5412/15, Satz 305) wenig Anklang:

»Soweit zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht ausgeschlossen werden kann, dass diese „Nachrüstlösung“ möglicherweise auch nur aus Software-Updates bestehen wird, dürfte die damit zu erwartende Abgasreduzierung auch nicht bei den von der Gutachterin angenommen 50 %, sondern lediglich in einer Größenordnung von ca. 25 % bis maximal 30 % und der damit verbundene Wirkungsgrad folglich aller Voraussicht nach deutlich unter 9 % liegen.«
Somit bleibt als dauerhafte technische Lösung des Problems die Abgasreinigung hinsichtlich der durch Verordnungen neu eingeführten Mindestabgasnormen zu verbessern, nur eine Hardwarenachrüstung, also (a) Austausch, (b) Modifikation oder (c) Ergänzung der zur Abgasanlage gehörenden Komponenten, also zumeist die Partikelfilter und Katalysatoren sowie die zugehörige Sensorik und Steuerelektronik.

Stand der Technik
Die bisherigen technischen Anstrengungen insbesondere der Fahrzeugzubehörindustrie und der Fahrzeughersteller hinsichtlich der Verbesserung der Abgasreinigung - speziell auch im Hinblick auf neu eingeführte Mindestabgasnormen - sich im Straßenverkehr befindender benzin- und dieselbetriebener Personenfahrzeuge und Kleintransporter betreffen zum einen reine Softwarenachrüstungen, die aber aus dem oben zitierten juristischen Grund (Aktenzeichen: 13 K 5412/15, Satz 305) zu kurz greifen und zum anderen Hardwarenachrüstungen hinsichtlich der im vorherigen Text genannten Vorgehensweisen (a), (b) und (c), die sich auf die zwischen dem Abgaskrümmer und dem Endrohr befindlichen Bestandteile der internen Abgasreinigung beziehen. Als Beispiele dafür seien die Webpages [6], [7], [8] und [9] genannt.
Da sich in der Bundesrepublik Deutschland zudem etwa einhundert Automarken [4] mit einigen hundert Modellreihen [5] auf dem Markt befinden, ist die Entwicklung und Zulassung modellspezifischer Lösungen des Problems neu eingeführter Mindestabgasnormen mit einem sehr großen zeitlichen, finanziellen, verwaltungs- und prüfungstechnischen Aufwand verbunden.
Auch können Eingriffe in die Integrität der bestehenden Abgasanlage zu Problemen hinsichtlich der Betriebserlaubnis des von diesen Eingriffen betroffenen Kraftfahrzeugs führen.
Aufgrund diverser Webpages (z. B. [10], [11]) ist bekannt, dass für Baumaschinen aufsteckbare Dieselpartikelfilter existieren. Diese stellen also im Gegensatz zur vorher erläuterten internen Abgasreinigung eine externe Vorrichtung zur Abgasreinigung dar. Diese für Baumaschinen entwickelten aufsteckbaren Dieselpartikelfilter bilden den Ausgangspunkt für die nachfolgend genannte Erfindung.
Inhalt der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Abgasreinigungsvorrichtung für sich im Straßenverkehr befindende benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter bereitgestellt werden, deren Einbau extern, also nach dem Endrohr der bereits vorhandenen Abgasanlage, erfolgt und somit ohne Eingriffe in die Integrität der bereits vorhandenen Abgasanlage auskommt.
Die abgasreinigenden Komponenten der bereits vorhandenen Abgasanlage bleiben deswegen erhalten, was zur Ressourcenschonung im Sinne der Nachhaltigkeit beiträgt.
Die bereits vorhandenen abgasreinigenden Komponenten dienen somit als erste Stufe der Abgasreinigung. Die hier offenbarte externe Abgasreinigungsvorrichtung führt an dem derart vorgereinigten Abgas als zweite Stufe der Abgasreinigung weitere Reinigungsschritte durch. Ausgehend von der Abgasnorm, der die bereits vorhandenen Abgasanlage genügt, sorgt die hier vorgestellte externe Abgasreinigungsvorrichtung durch eine entsprechende Wahl der abgasreinigenden Komponenten (Filtersysteme, Katalysatoren) dafür, dass das aus ihr austretende Abgas eine strengere Mindestabgasnorm einhält.
Der Vorteil dieser hier offenbarten externen Abgasreinigungsvorrichtung liegt darin, dass die zusätzlichen abgasreinigenden Komponenten nur ein schon vorgereinigtes Abgas nachreinigen und daher mit einer deutlich verringerten Schadstoffmenge fertig werden müssen als die bereits vorhandene interne Abgasreinigungsanlage, die z. B. bei dieselbetriebenen Fahrzeugen bezogen auf Feinstaub ([12], [13], [14]) eine Reduktion von mindestens 90 % und bezogen auf Stickoxide ([15], [16]) eine Reduktion von mindestens 73 % der Emissionen erreichen.
Eine abgasreinigende Komponente der externen Abgasreinigungsvorrichtung kann einen oder mehrere Filter bzw. Katalysatoren enthalten, die in verschiedenen Kombinationen parallel oder seriell vom Abgas durchströmt werden. Vorzugsweise besteht eine abgasreinigende Komponente der externen Abgasreinigungsvorrichtung genau aus einem Filter bzw. Katalysator.
Es ist sogar möglich diese externe Abgasreinigungsvorrichtung („zweite Stufe“, siehe vorheriger Text) durch den Einbau weiterer dazu geeigneter abgasreinigender Komponenten so zu erweitern, dass diese die Abgase der zweiten Stufe wiederum - in einer dritten Stufe - nachgereinigt werden um gegenüber der zweiten Stufe noch strengere zukünftige Mindestabgasnormen einhalten zu können. Prinzipiell ist dieses Stufenkonzept beliebig erweiterbar.
Dadurch dass die hier vorgestellte externe Abgasreinigungsvorrichtung lediglich das durch die interne Abgasreinigung der bereits vorhandenen Abgasanlage vorgereinigtes Abgas nachreinigen muss, können die abgasreinigenden Komponenten der externe Abgasreinigungsvorrichtung einen vereinfachten Aufbau und kompaktere Abmessungen aufweisen als die abgasreinigenden Komponenten der bereits vorhandenen internen Abgasreinigungsvorrichtung. Zudem lassen sich auch Filtertypen einsetzen, die z. B. mit einer vereinfachten Steuerelektronik und Sensorik oder ohne Steuerelektronik und Sensorik betrieben werden können.
Da die hier vorgestellte externe Abgasreinigungsvorrichtung, wie schon zuvor beschrieben, in mehreren Stufen arbeiten kann, entsteht die Möglichkeit mit wenigen verschiedenen Filterbaugrößen die Abgase aller sich im Straßenverkehr befindender gängigen benzin- und dieselbetriebenen Personenfahrzeuge und Kleintransporter, die mindestens der Abgasnorm Euro 4 oder einer dieser nahekommenden anderen Abgasnorm genügen, so nachzureinigen, dass diese einer jeden neu geschaffenen Mindestabgasnorm genügen können.
Mit der externen Abgasreinigungsvorrichtung kann auch der Luftschadstoffgehalt des damit gereinigten Abgases im Vorgriff auf weitere Mindestabgasnormen auf einen Bruchteil der gerade aktuell geltenden Mindestabgasnorm gesenkt werden.
Ergeben sich aus dem technischen Fortschritt oder aus wissenschaftlicher Forschungstätigkeit neue Methoden zur Abgasreinigung, die effizienter, ressourcenschonender oder preiswerter arbeiten, so können die auf deren Grundlage geschaffenen Filter ohne großen Aufwand Filter der hier vorgestellten externen Abgasreinigungsvorrichtung ersetzen oder ergänzen.
Somit stellt die hier offenbarte externe Abgasreinigungsvorrichtung ein fahrzeugmodellunabhängiges und modulares Nachrüstfiltersystem dar.
Die Abmessungen der abgasreinigenden Komponenten der externen Abgasreinigungsvorrichtung sind so gewählt, dass diese vorzugsweise am oder im Fahrzeugunterboden untergebracht werden kann, weswegen die maximale Ausdehnung („Komponentenhöhe“) der abgasreinigenden Komponenten senkrecht zum als ebene Fläche idealisierten Fahrzeugboden vorzugsweise kleiner als 15 Zentimeter ausfallen soll. Die zur Komponentenhöhe jeweils senkrechten Ausdehnungen, Komponentenbreite und Komponentenlänge, ergeben sich aus der zu erzielenden Filterwirkung und der Art der jeweils in dieser abgasreinigenden Komponente enthaltenen Filter bzw. Katalysatoren.
Die Verbindung der abgasreinigenden Komponenten der externen Abgasreinigungsvorrichtung untereinander und mit der Ausgangsöffnung des Auspuffendrohrs der bestehenden Abgasanlage geschieht über gasdichte abgasführende Verbindungsstücke, also eine Kombination aus flexiblen hochtemperaturfesten Abgasschläuchen, Rohren und speziellen Adaptern, wobei auch eine ausschließliche Verwendung von Abgasschläuchen, eine ausschließliche Verwendung von Rohren und eine ausschließliche Verwendung von speziellen Adaptern vorteilhaft sei kann.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, bis auf die Abgasaustrittsöffnung, alle - oder zumindest einige - abgasreinigende Komponenten der externen Abgasreinigungsvorrichtung, umgeben von einem Gehäuse, abhängig vom Fahrzeugtyp in den Kofferraum, auf der Ladefläche oder im Laderaum einzubauen. Werden diese Einbaualternativen gewählt, so wird mit aktiven (z. B. Luftstrom) oder passiven Maßnahmen (z. B. thermische Isolierung, Kühlrippen) oder einer Kombination aus beiden Maßnahmen dafür gesorgt, dass die maximale Oberflächentemperatur des Gehäuses, in dem sich die abgasreinigenden Komponenten und gasdichten abgasführenden Verbindungsstücke der externen Abgasreinigungsvorrichtung befinden, möglichst 42°C (bei einer Umgebungstemperatur von 20°C) nicht überschreitet. Dieses Gehäuse kann auch - ähnlich wie bestimmte Bauarten von Fahrradträgern - auf der Anhängerkupplung montiert werden.
Grundsätzlich gilt für alle Einbauarten der externen Abgasreinigungsvorrichtung, dass die Abgasaustrittsöffnung des Abgasaustrittsrohrs der externen Abgasreinigungsvorrichtung außerhalb umschlossener Fahrzeugräume und Gehäuse ohne bauliche Behinderung das von der externen Abgasreinigungsvorrichtung gereinigte Abgas an die Umgebungsluft abgeben können muss. Die Abgasaustrittsöffnung befindet sich vorzugsweise an der Fahrzeugunterseite oder am Fahrzeugheck.
Damit der Strömungswiderstand („Gegendruck“) des Abgases durch diese weitere bzw. weiteren Abgasreinigungsstufen der externen Abgasreinigungsvorrichtung nicht den für den Motor bzw. für die bereits bestehende interne Abgasanlage - insbesondere für deren abgasreinigenden Komponenten - maximal zulässigen Strömungswiderstand („Gegendruck“) des Abgases überschreitet, werden die abgasführenden Verbindungsstücke der einzelnen abgasreinigenden Komponenten der externen Abgasreinigungsvorrichtung mit einer entsprechend großem inneren Weite ausgelegt oder - zusätzlich bzw. alternativ - eine Gasabsauganlage (z. B. Radial- oder Axialventilatoren, Rootsgebläse bzw. Kreiskolbenpumpe) vorzugsweise entweder direkt nach den Endrohr der bestehenden Abgasanlage oder am Ende der externen Abgasreinigungsvorrichtung aber noch vor dem Abgasaustrittsrohr als weiterer Bestandteil derselben angebracht. Grundsätzlich ist auch der Einbau mehrerer Gasabsauganlagen an verschiedenen Stellen im Abgasstrom zwischen dem Endrohr der bestehenden Abgasanlage und dem Abgasaustrittsrohrs der externen Abgasreinigungsvorrichtung möglich. Die Gasabsauganlage kann über eigene Sensorik verfügen, die z. B. den Druck, den Fluss oder die Temperatur des Abgasströmung misst. Die Messsignale dieser Sensorik können mittels einer Steuerelektronik zur Regelung der Gasförderleistung der Gasabsauganlage genutzt werden. Diese Regelung kann aber auch, ebenfalls mittels einer Steuerelektronik, z. B. abhängig von der Motordrehzahl oder dem Beladungszustand der internen bzw. der externen abgasreinigenden Komponenten erfolgen. Alternativ kann auch ein rein mechanisch arbeitendes Ventil als Saugleistungsbegrenzer eingesetzt werden, wenn sich die Gasabsauganlage am Ende der externen Abgasreinigungsvorrichtung befindet. Vorzugsweise wird die Gasabsauganlage mit einer konstanten elektrischen Spannung versorgt und ungeregelt betrieben.
Besitzt die bereits vorhandenen Abgasanlage mehrere Endrohre, so kann prinzipiell an jedes dieser Endrohre eine in ihrer Filterleistung angepasste externe Abgasreinigungsvorrichtung wie oben beschrieben an diese angeschlossen werden. Alternativ können - sofern dies im Hinblick auf den maximal zulässigen Strömungswiderstand („Gegendruck“) des Abgases für den Motor bzw. für die bereits vorhandenen Abgasanlage durchführbar ist - die Abgase mehrerer Endrohre durch entsprechende gasdichte abgasführende Verbindungsstücke mit entsprechenden inneren Weiten zusammengefasst und zu einer oder mehreren externen Abgasreinigungsvorrichtung geleitet werden.
Auch kann im Falle mehrerer Endrohre ein jedes dieser Endrohre über gasdichte abgasführende Verbindungsstücke mit einer Gasabsauganlage verbunden und das so von der bestehenden Abgasanlage hinsichtlich des Drucks von der bestehenden Abgasanlage entkoppelte Abgas eines jeden Endrohrs zu einer oder mehreren externen Abgasreinigungsvorrichtung geleitet werden.
Einige der oben beschriebenen und auch weitere vorteilhafte Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 Diese Zeichnung zeigt eine Möglichkeit der Unterbringung der Bestandteile einer einfachen Ausführung der externen Abgasreinigungsvorrichtung (abgasreinigende Komponente, gasführende Verbindungsstücke, Gasabsauganlage) an dem der Straßenoberfläche zugewandten und als ebene Fläche idealisierten Fahrzeugboden eines dieselbetriebenen Kraftfahrzeugs.
2 Diese Zeichnung zeigt ein Beispiel für die äußere Hülle, also das Gehäuse, einer abgasreinigenden Komponente der externen Abgasreinigungsvorrichtung.

Um die bevorzugte Einbauart der hier vorgestellten externen Abgasreinigungsvorrichtung am Beispiel einer einfachen Ausführung der externen Abgasreinigungsvorrichtung zu erläutern, wird diese in 1 in ihrer relativen Lage zum Motor (20) und zu der für ein dieselbetriebenes Kraftfahrzeug üblichen Abgasanlage anhand der Ansicht auf die der Straßenoberfläche zugewandten und als ebene Fläche idealisierten Seite des Fahrzeugbodens (10) in schematischer Form gezeigt. 1 zeigt von diesem idealisierten Fahrzeugboden (10) nur die Umrissline, damit auch Fahrzeugbestandteile, die in Blickrichtung durch den Fahrzeugboden verdeckt wären, sichtbar sind.
Der Dieselmotor (20) befindet sich in dieser Darstellung im Frontbereich des Kraftfahrzeugs. Im Fahrzeugboden sind zur besseren Orientierung zudem die Aussparungen für die Vorderräder (11) und die Aussparungen für die Hinterräder (12) erkennbar.
Bei der für ein dieselbetriebenes Kraftfahrzeug üblichen internen Abgasanlage tritt das Abgas aus den Zylindern im Motor (20) über den Abgaskrümmer (21) in den Katalysator (22). In diesem findet die Nachverbrennung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids statt. Zudem werden in ihm die Stickoxide aufgebrochen. Das Entkoppelelement (23) sorgt für eine Dämpfung der Erschütterungen, hervorgerufen durch den Betrieb des Motors (20), auf die restliche Abgasanlage. Über ein starres Rohr (24) strömt das Abgas vom Entkoppelelement (23) zum Partikelfilter (26), der den Rußgehalt des Abgases deutlich vermindert. Über Sensorik und Elektronik (25) sowie mit Hilfe der dort arbeitenden Software werden die Komponenten der internen Abgasreinigung gesteuert. In einem weiteren starren Rohr (27) gelangt das nun auch vom Partikelfilter (26) entrußte Abgas zum Schalldämpfer (28) und von dort in das Endrohr (29) von wo es üblicherweise in die Umgebungsluft eingeleitet wird.
Erfindungsgemäß wird aber nun das durch die interne Abgasreinigung, bestehend aus dem Katalysator (23), der Sensorik und Elektronik (25) und dem Partikelfilter (26) der zuvor beschriebenen üblichen Abgasanlage, bestehend aus den Komponenten (21) bis einschließlich (29), eines dieselbetriebenen Fahrzeugs über den Adapter (301) der mit dem Endrohr (29) druckfest verbunden ist, der externen Abgasreinigungsvorrichtung zugeführt. Vom Adapter (301) gelangt es über eine flexiblen, hochtemperaturfesten Abgasschlauch (302) zur abgasreinigenden Komponente (310) der externen Abgasreinigungsvorrichtung, die hier nur aus einem einzigen Filtertyp besteht. Die Steuerelektronik und Sensorik (311) zu diesem dient in der hier gezeigten Ausführung nur dazu den Filterfüllstand zu ermitteln und dieses Signal z. B. an eine Signaleinheit im oder am Armaturenbrett weiterzuleiten. Vom Filter (310) wird das nun gegenüber der internen Abgasreinigung gereinigte Abgas über einen weiteren flexiblen, hochtemperaturfesten Abgasschlauch (303) der Gasabsauganlage (320), zugeführt. Die Gasabsauganlage (320) wird mit einer konstanten elektrischen Spannung versorgt und ungeregelt betrieben. Über das Abgasaustrittsrohr (304) gelangt das Abgas an die Umgebungsluft. Die Komponenten (301) bis (311) fallen in der Realität wesentlich kleiner aus, sie sind nur geschuldet der besseren Erkennbarkeit in der in 1 gezeigten Größe dargestellt.
Die in 1 gezeigte abgasreinigenden Komponente (310) der externen Abgasreinigungsvorrichtung besteht nur aus einem Filtertyp. Grundsätzlich aber können die abgasreinigenden Komponenten der externen Abgasreinigungsvorrichtung mehrere Filter bzw. Filtertypen enthalten. Die Darstellung in 2 zeigt ein vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit für die äußere Hülle, also das Gehäuse in dem sich entweder ein Filter oder mehrere verschiedenen Filter bzw. Filtertypen befinden.
In der Realität aus der in 2 gezeigten Perspektive nicht sichtbare Linien sind gestrichelt dargestellt.
In der Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) befindet sich an der - z. B leicht nach außen gewölbten - Einlasswand (314) ein damit gasdicht verbundener, kreiszylinderrohrförmiger Einlassstutzen (312), mit dessen äußerer Öffnung ein gasdichtes abgasführendes Verbindungsstück, dessen innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des Einlassstutzen (312) entspricht, gasdicht verbunden ist. Im Innern der Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) wird von der inneren Öffnung des Einlassstutzens (312) das Abgas mittels des gasdichten Anschlusses gasdichter Verbindungsstücke an die Eintrittsöffnungen der - bis auf Ihre Ein- und Austrittsöffnungen - gasdichten Filter herangeführt. Ebenso wird das gefilterte Abgas von den Austrittsöffnungen der Filter mittels des gasdichten Anschlusses gasdichter Verbindungsstücke an die innere Öffnung des Auslassstutzens (313) abgeführt. Der Auslassstutzen (313) selbst ist wiederum ein mit der - z. B leicht nach außen gewölbten - Auslasswand (315) gasdicht verbundenes, kreiszylinderförmiges Rohrstück an, dessen äußere Öffnung mit einem gasdichten abgasführenden Verbindungsstück, dessen innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser des Auslassstutzen (313) entspricht, verbunden ist.
Die Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) muss, da die in ihr eingebauten Filter gasdicht sind, selbst nicht unbedingt gasdicht ausgelegt sein.
Enthält die abgasreinigende Komponente (310) wie in 1 dargestellt nur einen einzigen Filter bzw. Filtertyp, so kann es zweckmäßig sein, wenn die äußere Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) selbst gasdicht ausgelegt wird und sich die Filterelemente ohne weitere eigene Gehäuse direkt im Innern der abgasreinigenden Komponente (310) befinden. An die dem Innern der abgasreinigenden Komponente (310) zugewandten Öffnungen sowohl des Einlassstutzens (312) als auch des Auslassstutzen (313) schließen sich in diesem Falle keine weiteren intern verlaufenden abgasführenden Verbindungstücke mehr an - das Abgas strömt dann direkt von der inneren Öffnung des Einlassstutzens (312) auf die Filter und von den Filtern direkt zur inneren Öffnung des Auslassstutzens (313).
Die Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) besteht neben der Einlasswand (314) mit dem in ihr integrierten Einlassstutzen (312) und der Auslasswand (315) mit dem in dieser integrierten Auslassstutzen (313) auch noch aus einem Mantel, der an der einen Seite eine stark gebogene Wand (316) und an der gegenüberliegenden Seite eine ebenso stark gebogene Wand (317) aufweist. Zwischen der stark gebogenen linken Seitenwand (316) und der stark gebogenen rechten Seitenwand (317) befinden sich die Bodenwand (319) und die Deckenwand (318). Damit die in 1 gezeigte Unterbringung der externen Abgasreinigungsvorrichtung an dem der Straßenoberfläche zugewandten Seite des Fahrzeugbodens für das Fahrzeug genügend Bodenfreiheit bleibt, wird der Abstand von Bodenwand (319) zur Deckenwand (318) („Komponentenhöhe“) auf weniger als 15 Zentimeter begrenzt werden müssen. Der Abstand der linken Seitenwand (316) zur rechten Seitenwand (317) („Komponentenbreite“) sowie der Abstand von der Einlasswand (314) zur Auslasswand (315) („Komponentenlänge“) bestimmen sich dagegen hauptsächlich aus der gewünschten Wirkung der in der abgasreinigenden Komponente (310) einbauten Filter.
Die Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) wird vorteilhaft aus Stahlblech gefertigt sein.
Sind für die sich innerhalb der Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) vorhandenen Filter Steuer- bzw. Sensorikleitungen notwendig, so sind die dafür benötigten Durchgänge in der Hülle der abgasreinigenden Komponente (310), gasdicht ausgelegt, wenn die Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) selbst gasdicht ausgeführt ist. Dasselbe gilt für Sensoren die direkt in der Hülle der abgasreinigenden Komponente (310) untergebracht sind.
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 Nicht-Patentliteratur

„BNOx System“ https://solutions.baumot.de/wpcontent/uploads/sites/2/2017/05/20170522_BNOx_IR_FV.pdf Siehe insbesondere Seite 7 [0002]
„DPF Kit“ „Direkter Ersatz des original Dieselpartikelfilters“ https://solutions.baumot.de/wpcontent/uploads/sites/2/2016/09/Factsheet_DPF-Kit_de_v2_web.pdf [0002]
„Der Rußfilterkat wird entweder anstelle des Katalysators, eines Schalldämpfers oder eines Rohrstücks in die Abgasanlage integriert.“ https://solutions.baumot.de/produkte/russfilterkat/ [0002]
„Allerdings kommt es bei dieser Art der Verbrennung zu einem erhöhten Ausstoß an Rußpartikeln. Die neuen Ottopartikelfilter wirken dem entgegen und filtern diese noch im Abgasstrom heraus.“ https://www.eberspaecher.com/nc/presse/pressemitteilungen/einzelansicht/art icle/eberspaecher-startet-serienproduktion-von-ottopartikelfiltern.html [0002]
„Die Wirkungsgrade, bezogen auf die Partikelmasse und Anzahlverteilung, liegen damit auch bei ultrafeinen Nanopartikeln mit Partikelgrößen von mehr als 20 nm im Bereich von 90 bis zu 99,9 %“ https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselru%C3%9Fpartikelfilter#Wandstromfilter [0002]
„The average PN filtering efficiency of the 4 groups of vehicles is shown in Fig. 2. As is shown, when the engine is retrofitted with DPF, the PN filtering efficiency exceed 0.95 in both laboratory test and real road test. The minimum filtering efficiency is 0.95506 while the maximum is 0.99058 for real road test, while the minimum filtering efficiency is 0.95274 while the maximum is 0.98343 for laboratory test.“ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610217305374/pdf?m d5=2ba5ded3a18dc1550cb4789b000d34e2&pid=1-s2.0-S1876610217305374-main.pdf Seite 1733 Mitte sowie „Fig. 2“ [0002]
„The results of the detailed ACES characterization study of four engines (compliant with the 2007-EPA emission standards) by Khalek et al. (2011) [0002]

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr dadurch gekennzeichnet, dass diese Abgasreinigungsvorrichtung extern, also ohne Eingriff in die bauliche Integrität der bereits vorhandenen Abgasanlage betrieben wird.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Abgasreinigungsvorrichtung gasdicht an das Endrohr der bestehenden Abgasanlage anschließt und von dieser den Abgasstrom übernimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung universell, also hersteller- und modellunabhängig einsetzbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung modular aufgebaut und somit auch für einen in Stufen ablaufenden Reinigungsvorgang leicht erweiterbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Abgasreinigungsvorrichtung an jede neue, strengere Abgasnorm anpassbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in diese Abgasreinigungsvorrichtung jede neue, technische Möglichkeit der Abgasreinigung integrierbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung für benzin- und dieselbetriebene Personenfahrzeuge und Kleintransporter im Straßenverkehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Abgasreinigungsvorrichtung den Strömungswiderstand („Gegendruck“) in der bereits vorhandenen Abgasanlage nicht oder nur unwesentlich verändert.