CN101545394B - 废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的排气系统(4)的废气处理装置(1)，特别是在摩托车中，具有至少一个废气处理元件(3)，其通过轴承材料(6)径向支撑在壳体(2)上，并通过支撑装置(8)轴向支撑在壳体(2)上，这样，该支撑装置(8)具有载体(9)，其通过至少一个连接点(11)连接于壳体(2)，并具有至少一用于容纳支撑材料(10)的塞孔(12)，其与废气处理元件(3)轴向接触，这样该载体(9)具有横截面轮廓(13)，其在轴向上从相应的塞孔(12)至相应的连接点(11)加宽。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机排气系统的废气处理装置，特别是在摩托车中。
背景技术
废气处理装置，例如催化剂和颗粒过滤器，通常具有至少一个废气处理元件，也就是特别是至少一个颗粒过滤器元件或至少一个催化剂元件。相应的废气处理元件通过轴承材料径向支撑在废气处理元件的壳体上。该轴承材料可以是轴承垫，其在插入废气处理元件后径向地被压在壳体上。该轴承材料保护废气处理元件不直接接触该壳体，并且具有例如减振的效果。当相应的废气处理元件由相当坚硬的或易碎的材料制成时，这就特别需要了。例如，废气处理元件由陶瓷材料例如堇青石制成，在这样的情况下，相应的废气处理元件也可以作为整体制品制造。另外，该轴承材料通常轴向固定在壳体内部废气处理元件上。
废气处理元件的流动阻力导致废气处理元件的轴向力，其在废气流动的方向上驱动相应废气处理元件。随着废气处理元件上的负载变多，例如烟灰或其他杂质，该废气处理元件的流动阻力增大。进一步，在驱动工作过程中(例如在机车的越野工作中)出现的振动，同样的可以使废气处理元件相对于它的壳体产生纵向加速。要避免废气处理元件和壳体之间的轴向接触，以减少对于废气处理元件的损害的风险。在支撑装置的帮助下，在壳体上轴向支撑废气处理元件是基本上可能的。这样的支撑装置可以具有例如用于容纳钢丝网环的塞孔，其轴向支撑在相应的废气处理元件上。所述的塞孔依次直接连接到壳体上。
然而，发现有极高的压缩应力作用在设计用于大体积内燃机的废气处理系统的相应的废气处理元件上，但是这相应地导致了在支撑装置上的高负荷。进一步，具有大尺寸的废气处理元件，其轴承材料也必须相应地具有大尺寸，这样，一个在相应的支撑装置的帮助下架桥的径向间隙也相应地变大。在塞孔直接连接到壳体的情况下，由于较大的杠杆力而导致了较大的负荷。相应的，具有不利的负荷状态的构象和驱动操作，可能对支撑装置产生损伤，这导致了对废气处理系统损伤的风险。
发明内容
本发明涉及提供一个用于在引言中限定类型的废气处理装置的改进实施例的问题，其特征在于，特别在其中，它使得废气处理元件有效地轴向支撑在壳体上。
通过独立权利要求的主题，根据本发明该问题得到解决。从属权利要求的主题是优选的实施例。
本发明基于一般的想法，即将使支撑材料相对于废气处理装置保持和定位的保持功能，与为壳体上的支撑装置提供轴向支撑的支撑功能分开。在这点上，本发明设计一个载体，其在一端通过至少一个连接点连接于壳体，在另一端具有至少一个用于容纳与相应的废气处理元件轴向接触的支撑材料的塞孔。另外，该载体具有一个特别的横截面轮廓，其有助于相应的塞孔和壳体之间的应力的轴向传递。在这点上，该载体设计成使得它的横截面在轴向上从相应的容器至相应的连接点加宽。为此，该载体设计成具有一圆锥形状。由于该特殊的横截面形状，该载体可以特别有效地从相应的容器至壳体传递轴向应力，而不会在载体上产生额外的弯曲压力。代替的是，取决于设计，该载体主要受到张力或压缩应力。较大的应力以这样的方式在废气处理元件和壳体之间被传递而不导致支撑装置的失效。
特别优选的一个实施例，其中支撑材料是钢丝网，这样支撑材料可以形成特别的环状。这样，在圆周方向获得一个废气处理元件的闭合环状轴向支撑。
用于保持和定位相应的支撑材料的塞孔可以以各种方式在载体上实现。例如，该塞孔通过一个元件形成，该元件独立于载体而制造并且连接到该载体。可选择的，该塞孔也可以一体成型在载体上。在一特别有利的实施例中，该塞孔由两个塞孔部分组成，其中之一一体成型在载体上，同时另一个由一元件形成，其独立于该载体制造但添加到载体上。
根据一特别有利的实施例，该载体通过多个连接点连接到壳体，连接点在圆周方向上彼此间隔一定距离设置，其中该载体在邻近的连接点之间离该壳体一定距离。特别是在两邻近的连接点之间该载体可以形成为圆顶或拱形。这些实施例基于发现了通过分段的支撑可以实现高效的应力传递。这些实施例使得特别是在邻近的连接点之间设置探测器或传感器成为可能，这样可以检测例如压力、温度和废气的组成。
本发明的其他重要的特征和优点将从从属权利要求、附图和根据附图的相应的附图说明得出。
不言而喻的是，以上所提及的特征和将在以下描述的那些特征不仅仅在给定的特别组合中利用，而且可以以其他组合或单独中使用，而都不超出本发明的范围。
本发明优选的有利的实施例在附图中示出，并且在随后的附图说明中详细的解释，其中，相同的附图标记代表相同或相似的元件或具有相同功能的元件。
附图说明
附图1示出了废气处理系统的高度简化的的纵向截面；
附图2示出了附图1中II的放大图；
附图3示出了根据附图1中剖面线III的废气处理装置的轴向截面；
附图4-9示出了类似附图2但是是不同实施例的详细视图。
具体实施方式
根据附图1，废气处理装置1具有壳体2，至少一个废气处理元件3位于壳体2内。该废气处理装置1用于可安装在摩托车中的内燃机的排气系统4，这里仅示出部分。例如，该废气处理装置1包括一颗粒过滤器，特别是烟灰过滤器或催化剂，特别是氧化催化剂。因此，该至少一个相应的废气处理元件3是颗粒过滤器元件或催化剂元件。在废气处理装置1的一个优选实施例中，相应的废气处理元件3由陶瓷材料制成，这样它可以特别的作为整体形成。
在该实施例中，只有一个单独的废气转换元件3被示出。很明显，该废气处理装置1根本上也可以包含多个废气处理元件3，它们可连续设置，特别是在轴向上连续设置，其与通过箭头示出的流动方向5相一致。
废气处理元件3通过轴承材料6径向支撑在壳体2上。该轴承材料6优选的是在外侧圆周上环绕废气处理元件的轴承垫。该轴承材料6可以是纤维材料，特别是陶瓷纤维材料。便利地，在安装废气处理装置1时，该轴承材料6在废气处理元件3和壳体2之间被径向压缩，因此实现了废气处理元件3相对于壳体2的径向定位和固定。由于沉淀和老化现象，在废气处理装置1的工作过程中，该轴承材料6的径向压力和保持力减弱。另外，特别为了高的轴向负荷，废气处理元件3在壳体2上的大量的轴向支撑是必须的，即在废气处理元件3的流出端7的区域内。特别当废气处理元件3的流动阻力由于升高的杂质负载而提高时，作用于废气处理元件3并在废气流动方向5上驱动废气处理元件3的高的轴向应力出现了。进一步，在装备有排气系统4的机车工作时，使废气处理元件3轴向的例如平行于废气流动方向5加速的振动也出现了。这种振动特别出现在机车越野工作时。
为了将废气处理元件3轴向支撑在壳体2上，相应设置支撑装置8。它具有载体9和支撑材料10。该载体9通过至少一个连接点11连接于壳体2，并且具有至少一个用于容纳支撑材料10的塞孔12。该相应的塞孔12以这样的方式容纳支撑材料10，这样它与废气处理元件3的流出端7轴向接触。该载体9也可设计为轴向方向上，即在废气流动的方向5上，它具有横截面轮廓13，其从相应的塞孔12至相应的连接点11加宽。这样，载体9在纵剖面具有圆锥形的轮廓和/或具有圆锥形的横截面轮廓13。
支撑材料10优选的是钢丝网，其可以被压缩，从而为废气处理元件3提供了一非常稳定但有弹性的支撑。该钢丝网材料10的弹性确保了在支撑材料10和废气处理元件3之间的连接区域内压力峰值不会出现。该支撑材料10优选的具有一个在圆周方向具有封闭轮廓的环状体。这样，可以实现一个用于废气处理元件3的具有相对小的支撑应力的均衡的支撑。
该塞孔12有利的设计为一凹槽，其成型为环状，并可具有U形轮廓，从而它与环形的支撑材料10相适合。进一步，该凹槽朝废气处理元件3轴向开口。该支撑材料环形体10轴向插入接收凹槽12。该支撑材料10径向受压，从而在接收凹槽12内有效的固定。
附图3示出了废气处理元件3的跳棋盘结构，其表示关闭和打开的通道设置的交替配置。该关闭和打开的通道设置特别见于颗粒过滤器。然而，用于废气处理元件3的这样的设计也是已知的，因此不需要进一步的解释。该支撑材料10优选的轴向支撑在废气处理元件3上，相对远的朝向外圆周区域的外侧，这样废气处理元件3最小的可能的流通横截面被支撑材料10所覆盖，使用铁丝网作为支撑材料10还具有这样的优点，用它覆盖的废气处理元件3的通道不会因为支撑材料10而关闭，因为钢丝网不是密封设计的。
该载体9基本上设计成环形。该载体9通过单独的连接点11方便的安装在壳体2上，该连接点11特别设计为环形。连接点11例如可以通过焊接实现。可选择的，也可通过多个在圆周方向上彼此间隔设置的连接点11将载体9安装在壳体2上。特别的，可以根据附图3来设计载体9，这样相邻的连接点11之间在壳体2的径向上具有一定距离。根据附图3示出的优选的实施例，该载体9在两邻近的连接点11之间设计成圆顶或拱形。这样在例如通过间断焊形成的邻近连接点11之间形成了轴向通孔14。一方面，该通孔使得载体9和支撑装置8的重量减少。另一方面，这些通孔14可以容易的用于使传感器或探测器或类似装置(这里未示出)通过支撑装置8，以测量例如压力、温度和/或废气的组成。
附图3还示出了一特别实施例，其中基本环形的载体9和环形的塞孔12额外或可选择地具有一个障碍物15，其在圆周方向上为槽或沟的形式。这样，支撑装置8可以适用于不同直径的壳体2，作为它安装的一部分。这样，支撑装置8具有相对高的公差容忍度。根据图3，该障碍物15有利地安装在一个连接点11的区域内。这样，一旦载体9和/或塞孔12的尺寸确定和/或调节完，它就固定在安装状态。
根据附图2和4至9，塞孔12具有多种可能的实现方式，这里仅仅作为示例示出。例如塞孔12可以通过一个元件形成，该元件与载体9分离制造并且添加到载体9上。例如附图4示出了该实施例。作为供选择的是，塞孔12也可以一体成型在载体9上。这样的一体设计作为附图6至9的实施例的典型而示出。可选择的，也可以采取一种混合设计，根据附图2和5的实施例，在其中塞孔12包括两个塞孔部分16，17。塞孔16一体成型在载体9上，同时另一塞孔部分17形成一与载体9分离制造的元件，并且添加到载体9上。例如，该分离的塞孔部分17通过点焊或钉点18固定连接到载体9和/或另一和/或集成的容器部分16。
在附图2，4和5的实施例中，相应的连接点11与废气处理元件3轴向间隔一定距离的设置。该相应的连接点11相对于从废气处理元件3的流出端7的流动方向5位于下游。这样，当废气处理装置1工作时，相应的载体9遭受压应力。
与之相比，附图6-9示出了实施例，在其中，载体9设计成使得相应的连接点11轴向设置在废气处理元件3内。相应的元件连接点11相对于从废气处理元件3的流出端7的流动方向5位于上游。在这些实施例中，当废气处理装置1工作时，载体9主要受张力。
该载体9可以以多种方式实现。例如，该载体9可以一体成型在壳体2上，附图6示出了这样一个实施例，例如，其中圆柱形的壳体2具有形成载体9的一端部，塞孔12一体成型在该端部上。
其他的附图2，4，5和7-9示出的实施例，在其中，载体9由一与壳体2分离制造的部件形成，并以合适的方式连接到壳体2。该载体9在壳体2的圆柱形区域内很容易的长期连接到壳体2，例如通过合适的点焊或钉点。与其形成对比，附图7示出了一实施例，其中载体9连接到壳体2的圆柱形护套20的轴向端部边缘19，例如通过相应的焊接21。该载体9可以轴向嵌入护套20。在支撑装置8的区域内，壳体2通过漏斗22补充，漏斗22例如其在外侧连接到护套20，通过密封的方式以相应的焊接23在外侧连接于护套20。
在附图8所示的实施例中，载体9在外侧连接到护套20，并通过外侧上相应的连接点11在壳体2上固定。所述连接点特别通过外围的焊接24形成。在该实施例中，漏斗22在外侧连接到载体9，并通过一外围的焊接25固定在载体9上，作为一示例。同样，也可能通过共有的焊接将载体9和漏斗22连接到护套20。
附图9示出了另一实施例，其中，载体9嵌入护套20，漏斗22在外侧上连接护套20，在该实施例中，共有的焊接26用于将载体9连接至护套20和将连接漏斗22连接至护套20，所述的焊接设置在壳体2内侧上并设置在护套20的轴向端面19上。在附图1，2和4-9中，废气处理装置1的纵向中心轴27也通过点划线示出。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的排气系统(4)的废气处理装置，
-具有至少一个废气处理元件(3)，其通过轴承材料(6)径向支撑在壳体(2)上，并通过设置在流出端(7)的支撑装置(8)轴向支撑在壳体(2)上，
-其中，该支撑装置(8)具有载体(9)，其通过多个在圆周方向上彼此间隔设置的连接点(11)安装到壳体(2)，并具有至少一用于容纳支撑材料(10)的塞孔(12)，其轴向连接到废气处理元件(3)，
-其中，该载体(9)具有横截面轮廓(13)，其在轴向上从相应的塞孔(12)至相应的连接点(11)加宽，
-其中，该载体(9)在两相邻的连接点(11)之间设计成圆形或拱形，从而在相邻的连接点(11)之间形成了轴向通孔(14)，
-其中，该载体(9)设计成使得相应的连接点(11)轴向设置在废气处理元件(3)内，相应的连接点(11)相对于从废气处理元件(3)的流出端(7)的流动方向(5)位于上游。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，该支撑材料(10)是钢丝网。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于，该支撑材料(10)形成一环状体。
4.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于，塞孔(12)具有一环形凹槽，其朝向废气处理元件(3)轴向开口，并具有U形轮廓。
5.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
-塞孔(12)通过一部件形成，该部件独立于载体(9)制造并添加到载体上，或
-塞孔(12)在载体(9)上一体成型，或
-塞孔(12)包括两个塞孔部分(16，17)，其中，一个塞孔部分(16)在载体(9)上一体成型，并且另一塞孔部分(17)通过一部件形成，该部件独立于载体(9)制造并添加到载体上。
6.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，载体(9)在邻近连接点(11)之间离壳体(2)一段距离设置。
7.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，载体(9)和/或塞孔(12)设置成一个环，并且在圆周方向上具有障碍物(15)，所述的障碍物设置在连接点(11)的区域内。
8.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，
-载体(9)在壳体(2)上一体成型，或
-载体(9)通过一部件形成，该部件独立于壳体(2)制造并连接到壳体(2)。
9.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，所述废气处理装置用于摩托车中。
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