DE4127634C2 - Abgasanlage mit einem umhüllten Vorrohr - Google Patents

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 in besonders günstiger Weise zu verringern sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe ge­ stellt hat. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Hülle stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung endet und in ein im wesentlichen neben den Rohren für den Abgas­ strom verlaufendes Kühlluftrohr mündet, in welchem der Kühlluftstrom bis zu einem Endrohr der Abgasanlage ge­ führt ist, wobei das Endrohr und das Kühlluftrohr mit dem aus dem Endrohr austretenden Abgasstrom eine Saugstrahl­ pumpe für den Kühlluftstrom bilden. Erfindungsgemäß wird der Kühlluftstrom mittels einer Saugstrahlpumpe gefördert. Die treibende Kraft dieser Saugstrahlpumpe bildet dabei der bei Betrieb der Brennkraftmaschine stets vor­ handene Abgasstrom. Somit ist keine zusätzliche Energie­ zufuhr erforderlich. Zwar ist es Stand der Technik, Fluide mittels einer Saugstrahlpumpe zu fördern, wie dies beispielsweise in der DE-PS 6 97 012 für einen dem Abgas­ strom beizumengenden Frischluftstrom gezeigt ist, jedoch wird bei diesem bekannten Stand der Technik als treibende Kraft der Fahrtwind herangezogen. In baulich einfacher Weise ist die Saugstrahlpumpe nach der Erfindung im End­ bereich der Abgasanlage vorgesehen, wobei sich ebenfalls im Hinblick auf eine einfache Gestaltung die den Kühl­ luftstrom führende Hülle keineswegs bis zum Endrohr der Abgasanlage hin erstreckt. Vielmehr ist es ausreichend, die Hülle nur im Bereich stromauf der Abgasreinigungsvor­ richtung vorzusehen und danach in ein einfaches, den Kühlluftstrom führendes Rohr, das parallel zu den Abgas­ rohren verlaufen kann, überzuführen. Jedoch empfiehlt es sich, die Hülle so nahe an die Brennkraftmaschine heran­ zuführen, daß Einzelabgasrohre der einzelnen Brennkraft­ maschinen-Zylinder zumindest bereichsweise umschlossen 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 verschließbare 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 auftretende 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 (2)

1. Abgasanlage einer Brennkraftmaschine (1) mit einem umhüllten Vorrohr (4) zu einer, insbesondere katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung (5), wobei zwischen Vorrohr (4) und Hülle (9) in Abhängigkeit von einer Temperatur bei der Abgasreinigungsvorrichtung ge­ steuert ein Kühlluftstrom geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (9) stromauf der Abgasreinigungsvorrichtung (5) endet und in ein im wesentlichen neben den Rohren (6) für den Abgas­ strom verlaufendes Kühlluftrohr (12) mündet, in welchem der Kühlluftstrom bis zu einem Endrohr (8) der Abgasanlage (2) geführt ist, wobei das Endrohr (8) und das 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) Einzelab­ gasrohre (3a bis 3d) der Brennkraftmaschinen-Zylin­ der zumindest bereichsweise umschließt.