EP1437489A1 - Exhaust gas system - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to an exhaust system for a Internal combustion engine, in particular a motor vehicle.
Aus der DE 39 03 803 A1 ist eine Katalysatoreinheit bekannt, die in einem Gehäuse einen katalytisch wirksamen Monlithen enthält. Ein Querschnitt dieses Monolithen ist dabei größer als ein Querschnitt eines Abgasrohrs, an welches die Katalysatoreinheit angeschlossen werden soll. Zu diesem Zweck umfasst das Gehäuse einen Trichter, der einenends an das Abgasrohr anschließbar ist und anderenends in das Gehäuse übergeht, wobei sich der Trichter zwischen seinen Enden entsprechend aufweitet. Die Anschlußstelle, in welcher das Abgasrohr an dem Trichter angeschlossen ist, liegt dabei außerhalb eines Trichterinnerens. Die bekannte Katalysatoreinheit besitzt außerdem ein im Trichter angeordnetes, längsverstellbar gelagertes Strömungsleitelement, das in Abhängigkeit seiner Relativlage den vom Abgas durchströmten Querschnitt des Monolithen definiert, um so das Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators zu beschleunigen. Der Einbau eines solchen Strömungsleitelements ist mit einem relativ hohen Aufwand verbunden. A catalyst unit is known from DE 39 03 803 A1, which have a catalytically active monolith in a housing contains. A cross section of this monolith is larger as a cross section of an exhaust pipe to which the catalyst unit to be connected. For this purpose includes the housing has a funnel that ends at the exhaust pipe is connectable and at the other end in the housing passes, with the funnel between its ends accordingly expands. The connection point in which the exhaust pipe connected to the funnel is outside a funnel inside. The well-known catalyst unit also has a longitudinally adjustable one arranged in the funnel stored flow guide element that is dependent its relative position is the cross section through which the exhaust gas flows of the monolith so as to achieve the Accelerate starting temperature of the catalyst. The Installation of such a flow guide element is relative high effort.
Aus der EP 0 724 070 A1 ist eine weitere Katalysatoreinheit bekannt, die ein Gehäuse aufweist, in dem ein Monolith angeordnet ist. Der Monolith ist dabei mit einem Sicherungsoder Halteelement im Gehäuse fixiert. Das Gehäuse ist an seinen Enden mit Trichtern ausgestattet, die sich vom großen Querschnitt im Bereich des Monolithen zu einem kleinen Querschnitt bis zu einem Flansch hin verjüngen. Die Trichter umfassen dabei auf jeder Seite des Gehäuses einen Außentrichter sowie einen konzentrisch darin angeordneten Innentrichter, der so dimensioniert ist, dass er möglichst dicht am Monolithen den Querschnitt des Monolithen abdeckt. Hierdurch wird erreicht, dass das Sicherungs- oder Halteelement im Betrieb keiner Gasströmung ausgesetzt ist. Über die Flansche ist das Gehäuse an Abgasrohre anschließbar. Der Einbau derartiger zusätzlicher Innentrichter ist mit einem vergleichsweise hohen Aufwand verbunden.Another catalyst unit is known from EP 0 724 070 A1 known, which has a housing in which a monolith is arranged is. The monolith is with a fuse or Holding element fixed in the housing. The case is on its ends are equipped with funnels that differ from the large one Cross section in the area of the monolith to a small cross section taper to a flange. Include the funnels with an outer funnel on each side of the housing and a concentrically arranged inner funnel, which is dimensioned so that it is as close as possible to the Monolith covers the cross section of the monolith. hereby is achieved that the securing or holding element in operation is not exposed to gas flow. Over the flanges the housing can be connected to exhaust pipes. The installation of such additional inner funnel is comparatively one high effort.
Für den Fall, dass eine mit einer Katalysator- oder Partikelfiltereinheit ausgestattete Abgasanlage in einem Kraftfahrzeug verwendet werden soll, handelt es sich bei der Abgasanlage um ein im Rahmen einer Großserienfertigung hergestelltes Produkt. Es besteht daher stets der Wunsch, eine derartige Abgasanlage einfacher aufzubauen, um sie preiswerter herstellen zu können.In the event that one with a catalyst or particle filter unit equipped exhaust system in a motor vehicle should be used, it is the exhaust system around a manufactured in the context of a large series production Product. There is therefore always a desire to have one to build such exhaust system easier to make it cheaper to be able to manufacture.
Dementsprechend beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit dem Problem, für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einen einfachen Aufbau besitzt und preiswert herstellbar ist.Accordingly, the present invention is concerned with the problem for an exhaust system of the aforementioned Type to specify an improved embodiment, the particular has a simple structure and is inexpensive to manufacture is.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is inventively by the subject of independent claim solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Gehäuse der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit und das daran anzuschließende Abgasrohr so aufeinander abzustimmen, dass das Abgasrohr in den Trichter des Gehäuses seitlich, also gegenüber einer Längsmittelachse des Monolithen bzw. des Filterkörpers geneigt von außen einsteckbar ist. Auf diese Weise wird die Anbindung des Abgasrohrs an das Gehäuse der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit vereinfacht. Durch das seitliche Einstecken des Abgasrohrs in den Trichter ergibt sich außerdem die Möglichkeit, durch eine entsprechende Gestaltung des Mündungsendes innerhalb des Trichters gezielt eine gewünschte Strömungsführung zu erzeugen. Insbesondere lässt sich dadurch die Verteilung der zugeführten Abgase auf den Monolith- bzw. Filterkörperquerschnitt optimieren. Des Weiteren bildet sich durch das in das Trichterinnere hineinragende Mündungsende zwischen dem Trichter und dem Abgasrohr ein ringförmiger Spalt aus, der im Betrieb quasi nicht durchströmt ist und somit eine thermische Isolation für den Trichter bewirkt.The present invention is based on the general idea that the housing of the catalytic converter or particulate filter unit and to coordinate the exhaust pipe to be connected to each other, that the exhaust pipe into the funnel of the case laterally, i.e. opposite to a longitudinal central axis of the monolith or the filter body can be inserted inclined from the outside is. In this way, the connection of the exhaust pipe is on simplifies the housing of the catalyst or particle filter unit. By inserting the exhaust pipe into the side the funnel also gives you the option of using a appropriate design of the mouth end within the Funnel to generate a desired flow. In particular, this allows the distribution of the supplied Exhaust gases on the monolith or filter body cross section optimize. Furthermore, the in the end of the mouth protruding inside the funnel Funnel and the exhaust pipe from an annular gap, the is practically not flowed through during operation and thus a thermal Isolation for the funnel causes.
Von besonderem Interesse ist eine Weiterbildung, bei welcher das Mündungsende in einer Ebene liegt, deren Normale im wesentlichen parallel zur Längsmittelachse des Monolithen bzw. des Filterkörpers verläuft. Bei dieser Bauweise ist das Abgasrohr an seinem Mündungsende quasi abgeschrägt, wodurch sich der Austrittsquerschnitt am Mündungsende vergrößert, ohne dass dazu das Abgasrohr aufgeweitet werden muss. Das bedeutet, dass mit Hilfe des so gestalteten Mündungsendes im Trichterinneren die Abgasströmung aufgeweitet werden kann, obwohl das Abgasrohr mit seinem Mündungsende von außen, also von der vom Monolithen bzw. vom Filterkörper abgewandten Seite in den Trichter einsteckbar ist. Eine strömungsleitende Formgebung am Mündungsende kann somit bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage ohne großen Aufwand realisiert werden.Further training is of particular interest the end of the mouth lies in a plane whose normal is essentially parallel to the longitudinal central axis of the monolith or of the filter body. With this design, the exhaust pipe quasi beveled at the end of its mouth, whereby the outlet cross-section increases at the end of the mouth, without having to widen the exhaust pipe. The means that with the help of the mouth end designed in this way Inside the funnel the exhaust gas flow can be expanded although the exhaust pipe with its mouth end from the outside, so from that facing away from the monolith or from the filter body Side can be inserted into the funnel. A flow-guiding Shaping at the end of the mouth can thus with the invention Exhaust system can be implemented without much effort.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention result itself from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures using the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the Features to be explained below not only in the combination given in each case, but also in others Combinations or alone can be used without to leave the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are in the Drawings are shown in the description below explained in more detail, with the same reference numerals on identical or functionally identical or similar components Respectively.
Es zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasanlage in einem Bereich, in dem ein Abgasrohr an eine Katalysator- oder Partikelfiltereinheit angeschlossen ist,
- Fig. 2
- eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
- Fig. 1
- 2 shows a longitudinal section through an exhaust system according to the invention in an area in which an exhaust pipe is connected to a catalyst or particle filter unit,
- Fig. 2
- a representation as in Fig. 1, but in another embodiment.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 umfasst eine erfindungsgemäße
und nur teilweise dargestellte Abgasanlage 1 zumindest ein,
hier nur in einem Endabschnitt dargestelltes Abgasrohr 2 sowie
eine daran angeschlossene Katalysator- oder Partikelfiltereinheit
3, die ebenfalls nur in einem mit dem Abgasrohr 2
verbundenen Abschnitt dargestellt ist. Die Abgasanlage 1 ist
zum Anbau an eine hier nicht gezeigte Brennkraftmaschine,
die insbesondere in einem Kraftfahrzeug untergebracht sein
kann, geeignet und dient zur Abführung der von der Brennkraftmaschine
erzeugten Abgase.1 and 2 comprises an inventive
and only partially shown
Die Katalysator- oder Partikelfiltereinheit 3 umfasst ein
Gehäuse 4, in dem wenigstens ein Monolith oder wenigstens
ein Filterkörper 5 untergebracht ist. Der Monolith 5 bzw.
der Filterkörper 5 wird dabei üblicherweise mit einer hier
nicht gezeigten Lagermatte im Gehäuse 4 gelagert bzw. positioniert.
Der Filterkörper 5 kann z.B. ein Rußfilter sein.
Die Katalysator- oder Partikelfiltereinheit 3 weist außerdem
einen Trichter 6 auf, der mit einem ersten Ende 7 an das Abgasrohr
2 und mit einem zweiten Ende 8 an das Gehäuse 4 angeschlossen
ist. Der Monolith bzw. Filterkörper 5 besitzt
üblicherweise einen Querschnitt 9, der deutlich größer als
ein Querschnitt 10 des Abgasrohrs 2 im Bereich des ersten
Trichterendes 7. Dementsprechend weitet sich der Trichter 6
von seinem ersten Ende 7 bis zu seinem zweiten Ende 8 auf.
Üblicherweise ist der Monolith- bzw. Filterkörperquerschnitt
9 auch größer als ein Querschnitt 11 eines Mündungsendes 12
des Abgasrohrs 2. Der Monolith- bzw. Filterkörperquerschnitt
9 und der Abgasrohrquerschnitt 10 sind hier quer zur Längsmittelachse
13 des Monolithen bzw. Filterkörpers 5 bzw. quer
zu einer Längsmittellinie 14 des Abgasrohrs 2 gemessen. Im
Unterschied dazu ist der Mündungsquerschnitt 11 in einer
Ebene 21 gemessen, in welcher sich das Mündungsende 12 erstreckt.The catalyst or
Das Abgasrohr 2 ist mit seinem Mündungsende 12 in das erste
Trichterende 7 konzentrisch eingesteckt, so dass die Längsmittellinie
14 des Abgasrohrs 2 mit einer Längsmittelachse
15 des Trichters 6 zusammenfällt, solange sich die Längsmittellinie
14 des Abgasrohrs 2 geradlinig erstreckt. Des Weiteren
fällt eine zweite Längsmittelachse 16 des Trichters 6
mit der Längsmittelachse 13 des Monolithen bzw. des Filterkörpers
5 zusammen, da der Monolith bzw. Filterkörper 5 konzentrisch
bezüglich des zweiten Trichterendes 8 angeordnet
ist.The
Erfindungsgemäß ist der Trichter 6 so geformt, dass seine
Enden 7,8 gegeneinander geneigt sind, d.h. die erste Längsmittelachse
15 und die zweite Längsmittelachse 16 des Trichters
6 verlaufen nicht parallel zueinander, sondern sind zueinander
geneigt. Durch diese Bauweise schließt das Abgasrohr
2 bezüglich der Längsmittelachse 13 des Monolithen bzw.
des Filterkörpers 5 nicht axial, sondern seitlich an den
Trichter 6 an. Zu diesem Zweck ist das Abgasrohr 2 in das
erste Trichterende 7 eingesteckt, derart, dass das Mündungsende
12 des Abgasrohrs 2 durch das erste Trichterende 7 hindurchragt
und in ein Trichterinneres 17 hineinragt. Dabei
sind die Formgebung des in den Trichter 6 eingesteckten Abschnitts
des Abgasrohrs 2 und die Orientierung des ersten
Trichterendes 7 so aufeinander abgestimmt, dass der in das
Trichterinnere 17 hineinragende Abschnitt des Abgasrohrs 2
den Trichter 6 - abgesehen im ersten Trichterende 7 - nicht
berührt. Das bedeutet, dass das Mündungsende 12 im Trichterinneren
17 freistehend angeordnet oder positioniert ist.
Durch diese Bauweise kann sich im Trichterinneren 17 zwischen
dem Abgasrohr 2 und dem Trichter 6 ein ringförmig geschlossener
Spaltraum 18 ausbilden, der im Betrieb des Abgasstrangs
1 im wesentlichen nicht durchströmt ist, sondern
ein Totwassergebiet bildet. Für den Trichter 6 ergibt sich
in dem an den Spaltraum 18 angrenzenden Abschnitt dadurch
eine thermische Isolierung gegenüber der heißen Abgasströmung.According to the
Erfindungswesentlich ist außerdem, dass die Ausgestaltung
des Abgasrohrs 2 und die Geometrie des ersten Trichterendes
7 so aufeinander abgestimmt sind, dass das Abgasrohr 2 von
der, vom Monolithen bzw. vom Filterkörper 5 abgewandten Seite
durch die erste Trichteröffnung 7 in das Trichterinnere
17 einsteckbar ist. Insbesondere ist dazu ein senkrecht zur
Längsmittellinie 14 des Abgasrohrs 2 gemessener Querschnitt
konstant und/oder stets gleich groß wie oder kleiner als ein
offener Innenquerschnitt des ersten Trichterendes 7. Durch
diese Bauweise wird gewährleistet, dass das Abgasrohr 2 auch
dann in den Trichter 6 einführbar ist, wenn dieser bereits
fest mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Die Montage der Abgasanlage
1 wird dadurch vereinfacht.It is also essential to the invention that the configuration
of the
Entsprechend Fig. 1 kann das Abgasrohr 2 so geformt sein,
dass seine Längsmittellinie 14 im Trichterinneren 17 geradlinig
verläuft. Ein derartiges Abgasrohr 2 ist besonders
einfach herstellbar. Das Einführen des Abgasrohrs 2 in den
Trichter 6 gestaltet sich dadurch sehr einfach.1, the
Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2
das Abgasrohr 2 so geformt, dass seine Längsmittellinie 14
innerhalb des Trichterinnerens 17 einen gekrümmten Verlauf
besitzt. Dementsprechend weicht diese Längsmittellinie 14 im
Trichterinneren 17 von der ersten Längsmittelachse 15 im ersten
Ende 7 des Trichters 6 ab. Erreicht wird dieser Verlauf
der Längsmittellinie 14 dadurch, dass das Abgasrohr 2 ohne
Veränderung seines Querschnitts hinsichtlich Form und/oder
Fläche entsprechend gebogen wird. Dabei ist darauf zu achten,
dass die ausgebildeten Krümmungsradien so gewählt sind,
dass das Abgasrohr 2 in der gewünschten Weise in das erste
Trichterende 7 von außen einsteckbar ist. Diese Ausführungsform
ist zwar etwas aufwändiger zu montieren, eröffnet jedoch
größere Möglichkeiten für die Gestaltung der Strömungsführung
im Inneren der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit
3.In contrast to this, in the embodiment according to FIG. 2
shaped the
Durch den hier beschriebenen Aufbau wird das seitlich in den
Trichter 6 eingesteckte Abgasrohr 2 zur Beeinflussung der
Strömung im Inneren der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit
3 genutzt. Wie hier gezeigt, ist es insbesondere möglich,
das Mündungsende 12 in die Ebene 21 zu legen, deren
Normale oder Senkrechte gegenüber der Längsmittellinie 14 im
Schnittpunkt 19 mit der genannten Mündungsend-Ebene 21 geneigt
ist. Insbesondere ist diese Neigung - wie hier - so
gewählt, dass die Mündungsend-Ebene 21 im wesentlichen parallel
zu einer Stirnseite 20 des Monolithen bzw. des Filterkörpers
5 verläuft. D.h., die Normale bzw. Senkrechte der
Mündungsend-Ebene 21 erstreckt sich im wesentlichen parallel
zur Längsmittelachse 13 des Monolithen bzw. des Filterkörpers
5. In Verbindung mit dem seitlichen Einstecken des Abgasrohrs
2 in den Trichter 6 ergibt sich dadurch eine Aufweitung
des durchströmbaren Querschnitts im Mündungsende 12.
Durch die Formgebung und Dimensionierung des Abgasrohrs 2 am
Mündungsende 12 kann die Strömungsführung vom Mündungsende
12 zur Stirnseite 20 des Monolithen bzw. des Filterkörpers 5
beeinflusst und gezielt gestaltet werden. Insbesondere ist
es dadurch möglich, die heiße Abgasströmung in einer gewünschten
Weise auf den Querschnitt des Monolithen bzw. des
Filterkörpers 5 zu verteilen. Zweckmäßig kann dabei eine
Strömungsführung sein, bei der sich im Hinblick auf Gastemperatur
und/oder Strömungsgeschwindigkeit eine symmetrische,
insbesondere gleichmäßige, Verteilung im Monolith- bzw. Filterkörperquerschnitt
9 ausbildet.Due to the structure described here, this is laterally in the
Bemerkenswert ist hierbei, dass unterschiedliche Strömungsführungsmaßnahmen
durch die unterschiedliche Gestaltung des
Abgasrohrs 2 realisierbar sind, ohne dass dabei die Gestaltung
des Trichters 6 und somit der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit
3 verändert werden muss. Insbesondere ist
es bei der Erfindung somit möglich, unterschiedliche Strömungsführungsvarianten
bei gleichen Katalysator- oder Partikelfiltereinheiten
zu realisieren, indem lediglich die Gestaltung
des in den Trichter 6 eingesteckten Endabschnitts
des Abgasrohrs 2 entsprechend gestaltet wird. Die Variantenbildung
kann dadurch besonders preiswert realisiert werden.It is noteworthy here that different flow control measures
through the different design of the
Anstelle des hier in Fig. 2 gezeigten gekrümmten oder gebogenen
Verlaufs der Längsmittellinie 14 kann diese im Trichterinneren
17 auch einen abgewinkelten Verlauf besitzen.Instead of the curved or curved shown here in Fig. 2
The course of the
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Bereich des Abgasstrangs 1
kann am Einlass der Katalysator- oder Partikelfiltereinheit
3 ausgebildet sein, so dass dann der Trichter 6 einen Einlaßtrichter
6 bildet. Alternativ oder zusätzlich kann die
Katalysator- oder Partikelfiltereinheit 3 an ihrem Auslaß
erfindungsgemäß gestaltet sein, so dass dann der Trichter 6
als Auslaßtrichter ausgestaltet ist.The area of the
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (2) im Trichterinneren (17) eine geradlinig verlaufende Längsmittellinie (14) aufweist.Exhaust system according to claim 1,
characterized in that the exhaust pipe (2) has a straight longitudinal center line (14) in the funnel interior (17).
dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (2) im Trichterinneren (17) ein gebogen oder gekrümmt oder abgewinkelt verlaufende Längsmittellinie (14) aufweist.Exhaust system according to claim 1,
characterized in that the exhaust pipe (2) in the funnel interior (17) has a curved or curved or angled longitudinal center line (14).
dadurch gekennzeichnet, dass das Mündungsende (12) in einer Ebene (21) liegt, deren Normale gegenüber der Längsmittellinie (14) des Abgasrohrs (2) im Mündungsende (12) geneigt ist.Exhaust system according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the mouth end (12) lies in a plane (21), the normal of which is inclined with respect to the longitudinal center line (14) of the exhaust pipe (2) in the mouth end (12).
dadurch gekennzeichnet, dass das Mündungsende (12) in einer Ebene (21) liegt, deren Normale im wesentlichen parallel zur Längsmittelachse (13) des Monolithen (5) oder des Partikelfilters (5) verläuft.Exhaust system according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the mouth end (12) lies in a plane (21), the normal of which runs essentially parallel to the longitudinal central axis (13) of the monolith (5) or the particle filter (5).
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