DE4019093C1

DE4019093C1 - Motor vehicle exhaust duct - has heat exchange manifold attached to engine to cool exhaust

Info

Publication number: DE4019093C1
Application number: DE19904019093
Authority: DE
Inventors: Wolf Dr.-Ing. 7056 Weinstadt De Boll; Giselher Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Janthur
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2010-06-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine ein Kraftfahrzeug antreibende Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige abgasanlage ist aus der DE-OS 28 05 377 be kannt. Bei dieser werden die Abgase im Abgaswärmetauscher zur Vermeidung der Überhitzung ein diesem nachgeschalteten Abgasreinigungsanlage durch ein gasförmiges Kühlmedium gekühlt, das nach seiner Erwärmung nutzlos ins Freie geleitet wird. Eine derartige Kühleinrichtung erfordert, wenn eine wirksame Temperaturabsenkung der Abgase erreicht werden soll, eine große Kühlfläche und einen erheblichen Durchsatz an Kühlmedium.

Aus der DE 35 30 472 A1 ist ferner ein Ölkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem das Öl in einem ständig von den Abgasen der Brennkraftmaschine durchströmten Wärmetauscher auf Betriebstemperatur erwärmt werden soll. Eine Regelung der Abgastemperatur ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Kraftfahrzeugabgasanlage eine gute und sichere Regelbar keit der Abgastemperatur mit einem geringen Kosten- und Platz bedarf zu gewährleisten sowie die anfallende Wärmemenge sinn voll zu nutzen.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Verwendung einer hochsiedenden Flüssigkeit im Kühlkreislauf gewährleistet eine hohe Wärmeaufnahmefähigkeit aus den Abgasen auch bei geringen Abmessungen des Abgas-Flüssigkeits- Wärmetauschers und damit verbundenem geringem Platzbedarf und geringen Strömungsverlusten, so daß auch unter ungünstigen Um ständen eine Begrenzung der Höchsttemperatur der Abgase si chergestellt ist. Die Rückkühlung der hochsiedenden Flüssigkeit mit deren möglichen hohen Übertragungstemperatur im Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher ist bei dessen besonderer Lage auch bei hohen Außentemperaturen durch den Fahrtwind oder durch die warme Motorraumabluft gewährleistet. Unabhängig davon er möglicht die Wärmeabgabe im Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher ein Freihalten der Radkästen von Schnee und Eis. Da die beschrie bene Begrenzung der Abgastemperatur keinen Eingriff in beste hende Anlagen notwendig macht, ist auch ein späterer Einbau - leicht möglich.

Die Ausbildung des Erfindungsgegenstandes nach dem Patentan spruch 2 verbessert den Wärmeübergang zwischen dem Abgas und dem Auspuffkrümmer. Aus der DE-PS 8 09 863 ist bereits ein als Wärmetauscher ausgebildeter Schalldämpfer bekannt, bei dem zur besseren Wärmeaufnahme Rippen in den Abgasstrom ragen.

Ähnlich wird durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 3 der Wärmeübergang zwischen dem Auspuffkrümmer und der Flüssigkeit ohne Bauraumvergrößerung verbessert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Anordnung zur Begrenzung der Abgastemperatur mit einem Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher und einem Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher,

Fig. 2 die Lage des Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers im Kraftfahrzeug,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Abgas-Flüssigkeits- Wärmetauscher der Fig. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Flüssigkeits-Luft- Wärmetauscher der Fig. 1 und 3.

Ein Auspuffkrümmer 1 mit sechs Abgasstutzen 2 wird von den Ab gasen einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine durchströmt. An den Auspuffkrümmer 1 schließt sich eine Abgas leitung 3 an, in der ein Katalysator 4 angeordnet ist. Der Auspuffkrümmer 1 ist mit Radialabstand von einem zweigeteilten Mantel 5 umgeben, so daß ein Zwischenraum 6 entsteht, in dem eine hochsiedende Flüssigkeit wie ein Öl von zwei Rippen 7 schraubenförmig geführt ist, die im Zwischenraum 6 zwischen der Wand 8 des Auspuffkrümmers 1 und dem Mantel 5 schraubenförmig ausgebildet sind. Im Bereich des so gebildeten Abgas- Flüssigkeits-Wärmetauschers 9 ragen von der Wand 8 des Auspuff krümmers 1 kurze Rippen 10 in den Abgaskanal 11, die den Wärme übergang vom Abgas zur Wand 10 verbessern.

Der Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher 9 ist über ein Leitungs system 12 mit einem Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 13 verbun den, der in einem Radkasten 14 im Vorderteil des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges 15 angebracht ist und hier die Flüssigkeitswärme an die einströmende Umge bungsluft und an die Motorraumluft abgibt. Im Leitungssystem 12 sind ein Druckbehälter 16 zur Aufrechterhaltung eines Über drucks in der Flüssigkeit sowie eine Pumpe 17 zur Umwälzung der Flüssigkeit angeordnet. Die Pumpe 17 wird in Abhängigkeit von der Abgastemperatur in der Abgasleitung 3 stromauf des Katalysators 4 gesteuert. Dazu ist in dieser ein Temperatur fühler 18 angeordnet, dessen Signale über eine Logikschaltung 19 der Pumpe 17 zugeführt werden. Bei einer Abgastemperatur, die eine Schädigung des Katalysators 4 wegen Überhitzung er warten läßt, wird die Pumpe 17 eingeschaltet, so daß die Flüs sigkeit Abgaswärme vom Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher 9 zum Flüssigkeits-Luft- Wärmetauscher 13 führen kann und so die Abgastemperatur senkt. Wegen der hohen Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Medien in den Wärmetauschern 9 und 13 findet ein großer Wärme übergang statt, insbesondere wenn die Flüssigkeit trotz ihrer hohen Siedetemperatur ganz oder teilweise im Abgas- Flüssigkeits-Wärmetauscher 9 verdampft und entsprechend im Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 13 kondensiert. Bei einer für den Katalysator 4 zulässigen Abgastemperatur ist die Pumpe 17 ausgeschaltet, so daß im Katalysator 4 eine für seinen Betrieb günstige Temperatur herrscht. Durch die beschriebene Anordnung ist es möglich, den Katalysator 4 ohne Gefahr einer Über hitzung nahe an der Brennkraftmaschine anzuordnen, um so seine Betriebstemperatur rascher zu erreichen.

Claims

1. Abgasanlage für eine ein Kraftfahrzeug antreibende Brenn kraftmaschine, mit einer abgastemperaturüberwachten Abgasrei nigungsanlage, wobei die Abgase in einem unmittelbar an die Brennkraftmaschine anschließenden, als Wärmetauscher ausgebil deten Auspuffkrümmer gekühlt werden und wobei die Abgastempe ratur stromab des Abgaswärmetauschers die Steuerungsgröße für die im Abgaswärmetauscher übertragene Wärmemenge ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel eine hochsiedende Flüssigkeit, wie Öl, in einem geschlossenen Kreislauf verwendet wird, das in einem im Bereich eines vorderen Radkastens (14) an der Karosserie des Kraftfahrzeuges (15) angeordneten Flüssigkeits-Luft- Wärmetauscher (13) rückgekühlt wird.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurze Rippen (10) von der Wand (8) des Auspuffkrümmers (1) nach innen in den Abgasstrom ragen.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher (9) die Wand (8) des Auspuffkrümmers (1) durch Rippen (7) geführt, schraubenförmig umströmt.