DE4208621A1 - Abgasanlage einer ein kraftfahrzeug antreibenden brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer ein Kraft­ fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine mit einer insbe­ sondere katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung sowie einem vorgeschalteten Brenner mit eigener Brennluft- und Brennstoffversorgung.

Bekannt ist eine derartige Abgasanlage beispielsweise aus der DE-AS 12 99 005. Dabei dient der Brenner nicht nur dazu, die Abgase der Brennkraftmaschine nachzuverbrennen und somit die Menge schädlicher Abgasbestandteile zu ver­ ringern, sondern darüber hinaus wird der Brenner auch dazu eingesetzt, eine nachgeschaltete katalytische Abgas­ reinigungsvorrichtung schneller auf ihre Betriebstempera­ tur zu bringen. Derartige katalytische Abgasreinigungs­ vorrichtungen benötigen für eine erfolgreiche Konvertie­ rung schädlicher Abgasbestandteile eine sog. Anspringtem­ peratur, die anschließend nach einem Kaltstart der Brenn­ kraftmaschine jedoch erst nach einer gewissen Zeitspanne erreicht wird. Um diese Zeitspanne zu verkürzen, wird wie bekannt der Brenner betrieben, so daß dessen heiße Bren­ nerabgase die katalytische Abgasreinigungsvorrichtung zu­ sätzlich erwärmen.

Weiteren bekannten Stand der Technik an Kraftfahrzeugen bilden die sog. Standheizungen. Hierbei handelt es sich um Heizvorrichtungen für den Kraftfahrzeug-Innenraum, die unabhängig von der das Kraftfahrzeug antreibenden Brenn­ kraftmaschine betrieben werden können und dabei die Ab­ wärme eines separaten Heizbrenners nutzen. Auch diese sog. Standheizungen werden zumeist direkt anschließend an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine oder programmiert angesteuert kurz vor einem bevorstehenden Kaltstart der Brennkraftmaschine in Betrieb genommen, um den Innenraum des Kraftfahrzeuges schneller zu erwärmen.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, wünschenswerte Ver­ einfachungen aufzuzeigen und schlägt somit vor, daß die in die Abgasanlage eintretenden Brennerabgase des der Ab­ gasreinigungsvorrichtung vorgeschalteten Brenners mit ei­ nem der Erwärmung des Kraftfahrzeug-Innenraumes dienenden Wärmeträgermittel zumindest wahlweise in wärmeübertragen­ der Verbindung stehen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann mit Hilfe des der insbesondere kata­ lytischen Abgasreinigungsvorrichtung vorgeschalteten Brenners sowohl diese katalytische Abgasreinigungsvor­ richtung erwärmt, als auch der Innenraum des Kraftfahr­ zeuges beheizt werden. Gleiches gilt für einen Betrieb des Brenners in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, d. h. bis zu dem Zeitpunkt, bis die katalytische Abgas­ reinigungsvorrichtung ihre Anspringtemperatur erreicht. Dann werden nämlich durch den Brenner die Abgase der Brennkraftmaschine nachverbrannt und gleichzeitig mit der hierbei frei werdenden Abwärme der Fahrzeug-Innenraum be­ heizt. Dabei empfiehlt es sich jedoch, das der Erwärmung des Innenraumes dienende Wärmeträgermittel nur in den Fällen mit den Brennerabgasen in wärmeübertragende Ver­ bindung zu bringen, in denen tatsächlich eine Innenraum­ beheizung erwünscht ist, da andernfalls die Aufheizung der katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung unnötiger­ weise geringfügig verzögert würde.

Bevorzugt ist ein stromab des Brenners liegendes Abgas­ rohr - hierbei kann es sich um das Abgasrohr der Brenn­ kraftmaschinen-Abgasanlage handeln oder um ein Abgasrohr, das die Brennerabgase zur Brennkraftmaschinen-Abgasanlage führt - von einer Leitvorrichtung für das Wärmeträgermit­ tel geben. Das Abgasrohr bildet somit gemeinsam mit der Leitvorrichtung einen Wärmetauscher und kann dementspre­ chend ausgebildet sein. So ist es beispielsweise möglich, zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Fläche das Abgas­ rohr außenseitig und/oder innenseitig und/oder die Leit­ vorrichtung innenseitig verrippt auszubilden. In ein­ facher Weise kann dabei die Leitvorrichtung eine das Ab­ gasrohr in einem geeigneten Abschnitt umhüllende Wandung sein, so daß zwischen der Wandung und der Außenseite des Abgasrohres das bevorzugt flüssige, in einem Kreislauf umgewälzte Wärmeträgermittel geführt ist. Um dabei im eigentlichen Vorheizbetrieb, d. h. bei stillstehender Brennkraftmaschine sicherzustellen, daß die Brennerabgase vollständig dem der Erwärmung des Kraftfahrzeug-Innen­ raumes dienenden Wärmeträgermittel zugute kommen, kann stromauf des Brenners ein dann die Abgasanlage zur Brenn­ kraftmaschine hin absperrendes Verschlußorgan vorgesehen sein. Dies sowie weitere Vorteile der Erfindung werden auch aus der folgenden Erläuterung eines lediglich in einer Prinzipskizze dargestellten bevorzugten Aus­ führungsbeispieles ersichtlich.

Das Abgas einer Brennkraftmaschine 1 gelangt über eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Abgasanlage in die Um­ gebung. Wesentliche Bestandteile dieser Abgasanlage 2 sind ein sich an einen Abgaskrümmer 3 der Brennkraft­ maschine 1 anschließendes Abgasrohr 4, das zu einer katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung 5 führt und sich darüber hinaus fortsetzt. Stromauf dieser Abgasreinigungsvorrichtung 5 mündet in das Abgasrohr 4 einer Brenner 6, der eine eigene, nicht gezeigte Brenn­ luft- und Brennstoffversorgung besitzt. Des besseren Ver­ ständnisses wegen ist eine Brennerflamme unter der Be­ zugsziffer 6 dargestellt.

Mit dem heißen Abgas dieses Brenners 6 kann anschließend an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 die katalyti­ sche Abgasreinigungsvorrichtung 5 kurzfristig auf ihre Betriebstemperatur gebracht werden, darüber hinaus können mit Hilfe dieses Brenners 6 während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine deren Abgase nachverbrannt werden. Zu­ sätzlich werden die Brennerabgase dazu genutzt, ein Wär­ meträgermittel, das der Beheizung des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, in dem die gezeigte Brennkraftmaschinen- Abgasanlage eingebaut ist, dient, zu erwärmen. Diese wär­ meübertragende Verbindung zwischen den Brennerabgasen so­ wie dem Wärmeträgermittel wird durch eine das Abgasrohr 4 in einem Bereich stromab des Brenners 6 umgebende Kammer 7 hergestellt, in der das bevorzugt flüssige Wärmeträger­ mittel geführt ist. Gebildet wird diese Kammer 7 durch eine das Abgasrohr 4 in diesem Bereich umhüllende Wandung 8, in der eine Zufuhröffnung 9a und eine Abfuhröffnung 9b für das Wärmeträgermittel vorgesehen sind. An diese Zu­ fuhröffnung 9a sowie Abfuhröffnung 9b schließen sich fle­ xible Leitungen 10 an, die das Wärmeträgermittel zum nicht gezeigten Heizgerät des Kraftfahrzeuges führen. Selbstverständlich ist eine Fördervorrichtung für das Wärmeträgermittel vorgesehen (nicht gezeigt).

Um den Wärmeübergang vom Abgas zum Wärmeträgermittel im Inneren der Kammer 7 zu verbessern, ist die wärme­ übertragende Fläche durch innenseitige Verrippung 12 des Abgasrohres 4 in diesem Bereich vergrößert; möglich ist auch eine außenseitige Verrippung. Desweiteren ist in der Abgasanlage 2 bzw. im Abgasrohr 4 stromauf des Brenners 6 ein die Abgasanlage 2 zur Brennkraftmaschine 1 hin ab­ sperrendes Verschlußorgan 11 in Form einer beweglichen Stellklappe vorgesehen.

Bei einem bevorstehenden Kaltstart des Kraftfahrzeuges bzw. der Brennkraftmaschine ist es somit möglich, den Brenner 6 als an sich bekannte Standheizung zu betreiben. Vorteilhafterweise wird bei diesem Standheizungsbetrieb zugleich die katalytische Abgasreinigungsvorrichtung 5 erwärmt und auf ihre Betriebstemperatur gebracht, so daß beim anschließenden Kaltstart der Brennkraftmaschine von Anfang an eine erfolgreiche Schadstoffkonvertierung in der Abgasreinigungsvorrichtung stattfinden kann. Aber auch dann, wenn bei bereits in Betrieb genommener kalter Brennkraftmaschine 1 der Brenner 6 noch weiter betrieben wird - selbstverständlich befindet sich dann das Ver­ schlußorgan 11 in einer die Abgasanlage freigebenden Po­ sition - kann mit Hilfe dieses Brenners das der Beheizung des Kraftfahrzeug-Innenraumes dienende Wärmeträgermittel intensiver erwärmt werden, um somit den Kraftfahrzeug-In­ nenraum schneller angenehm klimatisieren zu können. Selbstverständlich sind auch Abwandlungen insbesondere konstruktiver Art vom gezeigten Ausführungsbeispiel mög­ lich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (5)

1. Abgasanlage einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine (1) mit einer insbesondere kata­ lytischen Abgasreinigungsvorrichtung (5) sowie einem vorgeschalteten Brenner (6) mit eigener Brennluft- und Brennstoffversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Abgasanlage (2) eintretenden Brennerabgase mit einem der Erwär­ mung des Kraftfahrzeug-Innenraumes dienenden Wärme­ trägermittel zumindest wahlweise in wärmeübertragen­ der Verbindung stehen.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromab des Brenners (6) liegendes Abgasrohr (4) von einer Leiteinrich­ tung für das Wärmeträgermittel umgeben ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung als eine mit einer Zufuhröffnung (9a) und Abfuhröffnung (9b) versehene und einen Abschnitt des verrippten Abgasrohres (4) unter Bildung einer Kammer (7) um­ hüllende Wandung (8) ausgebildet ist.

4. Abgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zufuhröffnung (9a) und Abfuhröffnung (9b) flexible Leitungen (10) für das bevorzugt flüssige, in einem Kreislauf wahl­ weise zum Abgasrohr (4) geführte Wärmeträgermittel angeschlossen sind.

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Brenners (6) ein die Abgasanlage (2) zur Brennkraftmaschine (1) hin absperrendes Verschlußorgan (11) vorgesehen ist.