DE4127634A1 - Abgasanlage mit einem umhuellten vorrohr - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer Brennkraft
maschine mit einem umhüllten Vorrohr zu einer insbeson
dere katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung, wobei zwi
schen Vorrohr und Hülle in Abhängigkeit von einer Tempe
ratur bei der Abgasreinigungsvorrichtung gesteuert ein
Kühlluftstrom geführt ist. Eine derartige Abgasanlage ist
aus der DE-AS 22 22 498 bekannt.
Abgasreinigungsvorrichtungen von Brennkraftmaschinen und
insbesondere solche katalytischer Bauart benötigen für
die erfolgreiche Konvertierung schädlicher Abgasbestand
teile eine gewisse Minimaltemperatur, die bei Abgaskata
lysatoren auch als Anspringtemperatur bezeichnet wird.
Andererseits darf auch die Maximaltemperatur der Abgas
reinigungsvorrichtung gewisse Grenzwerte nicht über
schreiten, um eine thermische Zerstörung der Abgasreini
gungsvorrichtung zu verhindern. Einerseits sollen daher
die Vorrohre (bzw. das Vorrohr), die das Abgas von der
Brennkraftmaschine zur Abgasreinigungsvorrichtung führen,
wärmeisoliert sein, um beispielsweise nach einem Kalt
start der Brennkraftmaschine die Abgasreinigungsvorrich
tung durch die heißen Abgase möglichst kurzfristig zu er
wärmen. Andererseits sollen bei Dauerbetrieb der Brenn
kraftmaschine insbesondere in Betriebspunkten mit hoher
Leistungsabgabe und hohem Abgasdurchsatz die Abgase auf
ihrem Weg zur Abgasreinigungsvorrichtung bereits gering
fügig abgekühlt werden, um eine Überhitzung der Abgasrei
nigungsvorrichtung zu vermeiden. Diese konträren Forde
rungen löst die oben genannte Schrift durch eine Hülle,
die das Vorrohr umgibt, wobei zwischen der Hülle sowie
dem Vorrohr ein in Abhängigkeit von der Temperatur nahe
der Abgasreinigungsvorrichtung gesteuerter Kühlluftstrom
geführt ist. Gefördert wird dieser Kühlluftstrom mittels
eines Gebläses nahe der Eintrittsöffnung der Hülle. Die
ses Gebläse sowie eine die Eintrittsöffnung verschlie
ßende bzw. freigebende Klappe steuern den Kühlluftstrom
in Abhängigkeit von den Temperaturverhältnissen nahe der
Abgasreinigungsvorrichtung.
Das aus der oben genannten Schrift bekannte Gebläse zur
Förderung des Kühlluftstromes stellt jedoch einen erheb
lichen Aufwand dar, den zu verringern sich die vorlie
gende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Kühlluftstrom
bis zu einem Endrohr der Abgasanlage geführt ist, wobei
das Endrohr und ein Kühlluftrohr mit dem aus dem Endrohr
austretenden Abgasstrom eine Saugstrahlpumpe für den
Kühlluftstrom bilden. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird der Kühlluftstrom mittels einer
Saugstrahlpumpe gefördert. Die treibende Kraft dieser
Saugstrahlpumpe bildet dabei der bei Betrieb der Brenn
kraftmaschine stets vorhandene Abgasstrom. Somit ist
keine zusätzliche Energiezufuhr erforderlich. In baulich
einfacher Weise ist diese Saugstrahlpumpe im Endbereich
der Abgasanlage vorgesehen. Dabei muß sich die den Kühl
luftstrom führende Hülle keineswegs bis zum Endrohr der
Abgasanlage erstrecken. Vielmehr ist es ausreichend, die
Hülle im Bereich stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung
vorzusehen. Hiernach wird die Hülle in ein einfaches, den
Kühlluftstrom führendes Rohr, das beispielsweise parallel
zu den Abgasrohren verlaufen kann, übergeführt. Jedoch
empfiehlt es sich, die Hülle so nahe an die Brennkraftma
schine heranzuführen, daß Einzelabgasrohre der einzelnen
Brennkraftmaschinen-Zylinder zumindest bereichsweise um
schlossen werden, da dann eine wirksame Isolation bzw.
Kühlung der Abgase bereits mit deren Austritt aus der
Brennkraftmaschine vorliegt bzw. erfolgt.
Anhand einer Prinzipskizze wird im folgenden ein bevor
zugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Abgase einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine 1 ge
langen über eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete
Abgasanlage in die Umgebung. Im einzelnen besteht die Ab
gasanlage 2 aus den einzelnen Zylindern zugeordneten Ein
zelabgasrohren 3a, 3b, 3c, 3d, die in einem gemeinsamen
Vorrohr 4 münden. Dieses Vorrohr 4 leitet die Abgase in
eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung 5, von wo
aus der Abgasstrom über ein Rohr 6 zu einem Schalldämpfer
7 und von diesem aus über ein Endrohr 8 in die Umgebung
gelangt.
Das Vorrohr 4 sowie die Einzelabgasrohre 3a bis 3d sind
zumindest bereichsweise von einer Hülle 9 umgeben, wobei
zwischen der Hülle 9 sowie dem Vorrohr 4 bzw. den Ein
zelabgasrohren ein Luftspalt vorgesehen ist. Durch diesen
Luftspalt kann ein Kühlluftstrom geführt werden, der über
eine von einer Klappe 10 verschließbaren Eintrittsöffnung
11 in die Hülle 9 gelangen kann. Die Hülle 9 endet nahe
stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung 5 und geht in
diesen Bereich über in ein Kühlluftrohr 12, das den in
der Hülle 9 geführten Kühlluftstrom bis zum Endrohr 8 der
Abgasanlage 2 führt. Dabei bildet das Endrohr 8 mit dem
Kühlluftrohr 12 eine Saugstrahlpumpe, so daß der aus dem
Endrohr 8 austretende Abgasstrom den Kühlluftstrom durch
die Hülle 9 sowie das Kühlluftrohr 12 fördert.
Wie bereits oben erläutert, soll die katalytische Abgas
reinigungsvorrichtung 5 beispielsweise nach einem Kalt
start der Brennkraftmaschine kurzfristig ihre Anspring
temperatur erreichen. Eine Kühlung des zur Abgasreini
gungsvorrichtung 5 gelangenden Abgasstromes ist daher un
erwünscht. Durch einen elektromotorischen oder pneumati
schen Steller 13, der von einer elektronischen Steuerein
heit 14 betätigt wird, die ihrerseits Signale von einem
nahe der Abgasreinigungsvorrichtung 5 angeordneten Tempe
raturfühler 15 erhält, wird dann die Klappe 10 geschlos
sen. Die Hülle 9 sowie die darin eingeschlossenen Luft
massen wirken somit als Wärmeisolation für das Vorrohr 4.
Nachdem die katalytische Abgasreinigungsvorrichtung 5 je
doch ihre Anspringtemperatur erreicht hat, ist eine Küh
lung des zu dieser gelangenden Abgasstromes erwünscht, um
eine Überhitzung zu vermeiden. Ausgelöst durch den Tempe
raturfühler 15 öffnet der Steller 13 somit die Klappe 10.
Nunmehr strömt ein Kühlluftstrom, der im wesentlichen von
der durch das Endrohr 8 sowie das Kühlluftrohr 12 gebil
deten Saugstrahlpumpe gefördert wird, durch den Luftspalt
zwischen der Hülle 9 sowie dem Vorrohr 4 und den Ein
zelabgasrohren 3a bis 3d, so daß diese Abgasrohre und da
mit auch der innerhalb dieser geführte Abgasstrom effek
tiv abgekühlt werden. Durch die dabei auftretenden inten
sive Umströmung dieser Abgasrohre 3a bis 3d, 4 findet
aufgrund des konvektiven Wärmeüberganges eine im Ver
gleich zu freiliegenden Vorrohren verbesserte Wärmeablei
tung statt. Vorteilhafterweise ist die Kühlung des Abgas
stromes nicht mehr abhängig von der Geschwindigkeit eines
Fahrzeuges, in dem die erfindungsgemäße Abgasanlage ein
gebaut ist. Vielmehr wächst erwünschtermaßen der Kühl
luftstrom mit wachsendem Abgasstrom, so daß eine erfin
dungsgemäße Abgasanlage gegenüber dem bekannten Stand der
Technik insbesondere bei einer Bergfahrt eines Fahrzeuges
von Vorteil ist. Vorteilhafterweise verringert die Hülle
9 auch die Schallabstrahlung der Abgasanlage 2. Auch kann
die Hülle 9 die Funktion des bei Fahrzeugen erforderli
chen Grasbrandschutzes übernehmen. Dabei sind neben dem
gezeigten Ausführungsbeispiel auch andere Ausführungsfor
men möglich, die unter den Inhalt der Patentansprüche
fallen.
Claims (3)
1. Abgasanlage einer Brennkraftmaschine (1) mit einem
umhüllten Vorrohr (4) zu einer insbesondere kataly
tischen Abgasreinigungsvorrichtung (5), wobei zwi
schen Vorrohr (4) und Hülle (9) in Abhängigkeit von
einer Temperatur bei der Abgasreinigungsvorrichtung
gesteuert ein Kühlluftstrom geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftstrom bis zu
einem Endrohr (8) der Abgasanlage (2) geführt ist,
wobei das Endrohr (8) und ein Kühlluftrohr (12) mit
dem aus dem Endrohr austretenden Abgasstrom eine
Saugstrahlpumpe für den Kühlluftstrom bilden.
2. Abgasanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (9) stromauf
der Abgasreinigungsvorrichtung (5) endet und in das
im wesentlichen neben den Rohren (6) für den Abgas
strom verlaufende Kühlluftrohr (12) mündet.
3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (9) Einzelab
gasrohre (3a bis 3d) der Brennkraftmaschinen-Zylin
der zumindest bereichsweise umschließt.
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