CN105545427B - 排气处理装置和用于制造排气处理装置的方法 - Google Patents

排气处理装置和用于制造排气处理装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种排气处理装置、尤其是用于内燃机的排气流动路径的排气处理装置，其包括沿着载体纵轴线(L)延伸的管状的载体主体(12)和至少一个在载体主体(12)中在之间设置至少一个纤维材料层(36)的情况下支承的排气处理元件(34)，该载体主体带有第一轴向端部区域(18)和第二轴向端部区域(20)，所述载体主体(2)包括在第一连接区域(22)中和在第二连接区域(24)中相互连接的载体元件(14、16)，第一连接区域(22)和第二连接区域(24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)延伸，至少一个连接区域(22、24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)不是平行于载体纵轴线(L)延伸。

Description

排气处理装置和用于制造排气处理装置的方法
技术领域
本发明涉及一种排气处理装置，该排气处理装置例如可以设置在机动车内燃机的排气流动路径中，以便从离开内燃机的排气中过滤掉碳黑颗粒或者使排气经受催化反应。
背景技术
集成在内燃机之一的排气流动路径中的排气处理装置通常构造成具有基本上构成为柱形的、例如圆柱形的沿着载体纵轴线延伸的管状的载体。该载体构成为具有两个例如基本上相同的载体元件(通常也称为半壳)。载体元件具有各自的从要制造的载体主体的第一轴向端部区域向该载体主体的第二轴向端部区域基本上平行于载体纵轴线延伸的连接区段。在组装如此构造的排气处理装置的载体主体时，首先在载体元件之一中设置一个例如构成为碳黑颗粒过滤元件或者构成为催化元件的排气处理元件，其中，排气处理元件在其外周区域上被至少一层在制成的载体主体中牢固锁定该排气处理元件的纤维材料包围。然后使另一载体元件沿聚拢运动方向朝向已经包含排气处理元件的那个载体元件运动，其中，这两个载体元件的连接区段都基本上设置在一个相对于聚拢运动方向正交的平面内。在这两个载体元件的相向运动结束时，它们的连接区段彼此接触，从而利用相应相接触的连接区段形成两个连接区域，在这两个连接区域中，这两个将被纤维材料包围的排气处理元件围绕在其间并且固定住的载体元件例如可以通过焊接相互连接。
在按上述方式和方法制造排气处理装置时存在如下问题，覆盖排气处理元件的纤维材料的纤维运动到在两个相互接触的连接区段之间的区域中或夹紧在那里。因为这难化或阻止两个载体元件的稳定的和尤其是也对排气密封的连接，所以在最终相向运动之前通常必须手动地将纤维材料的纤维如此向内挤压，使得它们不伸进两个载体元件的要相互连接的连接区段的对接区域中。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种排气处理装置、尤其是用于内燃机排气流动路径的排气处理装置，在该排气处理装置中避免了覆盖排气处理元件的纤维材料的纤维在两个载体元件的接触区域内聚集。
按照本发明的第一方面，所述任务通过一种排气处理装置、尤其是用于内燃机的排气流动路径的排气处理装置解决，该排气处理装置包括沿着载体纵轴线延伸的管状的载体主体和至少一个在载体主体中在之间设置至少一个纤维材料层的情况下支承的排气处理元件，该载体主体带有一第一轴向端部区域和一轴向端部区域，所述载体主体包括两个在第一连接区域和第二连接区域中相互连接的载体元件，第一连接区域和第二连接区域从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域延伸，至少一个连接区域从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域不是平行于载体纵轴线延伸。
通过这样构造至少一个、优选两个连接区域，使得所述至少一个或两个连接区域不是平行于载体纵轴线、亦即基本上关于该载体纵轴线倾斜地延伸，在制造载体主体时、亦即在使两个载体元件沿一个相对于载体纵轴线通常基本上正交的聚拢运动方向相向运动时，对包围排气处理元件的纤维材料施加这样的力，使得该纤维材料的纤维不是被向外拉，而是被向内挤压并且因而不聚集在两个载体元件在两个连接区域内相互进入接触并且要相互连接的地方。这避免了用于在两个载体元件相向运动或进入相互接触之前向内挤压纤维的处理过程。
在一种由于特别简单的并且因而也能经济制造的构造而特别有利的变型方案中提出，第一连接区域从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域关于包含载体纵轴线的参考平面倾斜地延伸，而第二连接区域从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域关于参考平面相对于第一连接区域相反倾斜地延伸。
为了能以简单的方式实现按照本发明的排气处理装置集成到内燃机的排气流动路径中而提出，载体主体基本上构成为柱形、优选具有圆式的、例如正圆形的或椭圆形的周向轮廓，并且第一连接区域和第二连接区域从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域同向螺旋式地围绕载体主体的周向延伸。
例如可以通过如下途径按简单的方式获得两个载体元件相互间的稳定的连接，即，在第一连接区域中和在第二连接区域中，第一载体元件和第二载体元件分别包括一个关于载体纵轴线基本上径向向外延伸的连接区段。
为了实现简单的构造而提出，第一载体元件和第二载体元件构成为优选彼此相同的板材成型件。此外，可以通过如下方式获得两个载体元件相互间的尤其是对排气密封的连接，即，这两个载体元件在第一连接区域中和在第二连接区域中通过焊接相互连接。
至少一个排气处理元件可以构成为碳黑颗粒过滤元件。备选地或者附加地，至少一个排气处理元件可以构成为催化元件。
按照另一方面，上述任务通过一种用于制造排气处理装置、尤其是用于内燃机排气流动路径的排气处理装置的方法解决，其中，排气处理装置包括构成为具有第一载体元件和第二载体元件的沿着载体纵轴线延伸的管状的载体主体和至少一个在管状的载体主体中在之间设置至少一个纤维材料层的情况下支承的排气处理元件，该载体主体带有第一轴向端部区域和第二轴向端部区域，所述方法包括如下措施：
a)提供带有第一连接区段和第二连接区段的第一载体元件，使得第一连接区段和第二连接区段基本上平行于载体纵轴线从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域延伸，
b)提供带有第三连接区段和第四连接区段的第二载体元件，使得第三连接区段和第四连接区段基本上平行于载体纵轴线从第一轴向端部区域向第二轴向端部区域延伸，
c)这样设置第一载体元件，使得第一连接区段和第二连接区段沿聚拢运动方向彼此位错，
d)这样设置第二载体元件，使得第三连接区段和第四连接区段沿聚拢运动方向彼此位错，
e)使第一载体元件和第二载体元件沿聚拢运动方向这样相向运动，使得第一连接区段与第三连接区段进入接触并且第二连接区段与第四连接区段进入接触。
在该按照本发明的做法中，由于在载体元件的相应的连接区段中存在的沿聚拢运动方向的位错而保证了，覆盖排气处理元件的纤维材料的纤维在相向运动的最终阶段中不是被向外拉、而是向内朝向排气处理元件被挤压并且因而不在相互接触的连接区段的相互的对接区域内聚集。
为了能避免在相向运动的最后阶段中出现一个或两个载体元件的倾斜运动而提出，在执行措施e)时使第一连接区段与第三连接区段以及第二连接区段与第四连接区段基本上同时进入接触。这意味着，第一连接区段相对于第二连接区段的位错基本上与在第三连接区段和第四连接区段之间的位错相等，至少在两个载体元件的相向运动的最后阶段中。
按照本发明的方法有利地在措施e)之前包括用于将至少一个被至少一层纤维材料包围的排气处理元件定位在第一载体元件或第二载体元件中的措施f)。
此外，在按照本发明的方法中可以在措施e)之后设有用于将第一连接区段与第三连接区段以及第二连接区段与第四连接区段优选通过焊接相连接的措施g)。
当措施a)和b)包括作为彼此优选基本上相同的板材成型件提供第一载体元件和第二载体元件时，载体主体一方面可以按简单并且经济的方式和方法制造，但另一方面也由经受得住在内燃机的排气流动路径中通常由于在排气中传输的热量而产生的高温的材料制成。
附图说明
下面参照附图详细地描述本发明。图中：
图1示出一个排气处理装置的轴向视图，该排气处理装置包括管状的载体主体和设置在其中并且被纤维材料包围的排气处理元件；
图2示出沿图1中的视向II的图1的排气处理装置的侧视图；
图3示出一种备选构造的排气处理装置的载体主体的两个载体元件在它们相互连接之前的视图；
图4示出图3的载体主体的两个载体元件在它们相互连接之后的视图；
图5示出在图4中示出的载体主体的沿图4中的视向V的侧视图。
具体实施方式
图1和2示出一个总体用10标出的排气处理装置的第一实施方式。排气处理装置10包括一个载体主体12，该载体主体在所示的实例中构成为具有两个彼此基本上相同构造的载体元件14、16。这两个通常也称为半壳的载体元件14、16优选作为板材成型件提供并且共同形成一个具有基本上管状的柱形造型、例如具有正圆形或椭圆形周向轮廓的载体主体12。
载体主体12沿着载体纵轴线L延伸，该载体纵轴线在图1中基本上正交于图纸平面并且在图2中位于图纸平面内。载体主体12具有一个第一轴向端部区域18和一个第二轴向端部区域20。载体主体12可以在这些轴向端部区域18、20内与内燃机的排气流动路径的其他引导区域相连接。
两个载体元件12、14在两个关于主体纵轴线L彼此基本上沿直径对置的连接区域22、24上相互固定连接。在这些连接区域22、24内，第一载体元件14具有一个关于纵轴线L基本上径向向外延伸的用于第一连接区域22的第一连接区段26和一个用于第二连接区域24的第二连接区段28。按相应的方式，第二载体元件16为第一连接区域22具有一个关于纵轴线L基本上径向向外延伸的第三连接区段30并且为第二连接区域24具有一个第四连接区段32。第一载体元件14的第一连接区段26在组装状态下贴靠在第二载体元件16的第三连接区段30上。相应地，第一载体元件14的第二连接区段28贴靠在第二载体元件16的第四连接区段32上。在这些优选面状彼此贴靠的连接区段26、30或28、32的区域内，两个载体元件14、16彼此优选通过焊接固定地相连接。
在图1和2中可看出，两个连接区域22、24和因而连接区段26、30或28、32不是平行于主体纵轴线L延伸。两个连接区域22、24关于一个包含主体纵轴线L的参考平面E倾斜地、亦即成角度地设置，该参考平面例如被两个连接区域22、24在它们的长度中间区域内穿过。两个连接区域22、24关于该参考平面E反向倾斜，从而由于载体主体12的基本上正圆形的周向轮廓而产生两个连接区域22、24沿着载体主体12周向的基本上螺旋式的并且同向的延伸。
尤其是由于这两个连接区域22、24基本上沿直径对置地设置，可以将两个载体元件14、16彼此构造成基本上相同的。这导致比较低的制造成本。两个连接区域22、24的倾斜保证了，在排气处理装置10的制造过程中在两个载体元件14、16沿聚拢运动方向Z相向运动时，覆盖仅局部示出的排气处理元件34的通常也称为支承垫的纤维材料(例如该纤维材料作为织物式或非制造布式的陶瓷材料提供)的纤维不聚集在连接区段26和30或28和32的相互的对接区域内。而是由于连接区域22、24的倾斜保证了，纤维在载体元件14、16沿聚拢运动方向Z相向运动时被向内挤压。因此可以省去用于在将两个载体元件14、16焊接之前从这两个载体元件的对接区域除去纤维的手动的后处理过程。
下面参照图3至5描述排气处理装置的一种备选的实施方式。与上面描述的部件在构造或功能方式方面相当的部件用相同的附图标记通过增加了附属后缀“a”来表示。
在排气处理装置10a的在图3至5中示出的实施方式中，载体主体12a构造成具有两个基本上彼此相同构造的、例如作为板材成型件提供的、半壳式的载体元件14a和16a。提供连接区域22a或24a的连接区段26a、28a、30a和32a在该实施方式中基本上平行于载体纵轴线L延伸并且优选关于该载体纵轴线彼此在直径上对置。
在组装排气处理装置10a的该实施方案时，例如首先将第一载体元件14a这样定位，使得该第一载体元件的连接区段26a、28a沿聚拢运动方向彼此位错并且例如具有位错V1。在按这种方式定位载体元件14之前或之后，可以将被纤维材料36a包围的排气处理元件34a定位在载体元件14a中。
然后使第二载体元件16a沿聚拢运动方向Z朝向第一载体元件14a运动。至少在该聚拢运动结束时，第二载体元件16a同样这样定位，使得其连接区段30a和32a沿聚拢运动方向Z具有优选基本上与载体元件14a的两个连接区段26a、28a的位错V1相同的位错V2。这导致，由于在两个载体元件14a、16a中同向的位错，要分别相互接触的连接区段26a、30a或28a、32a在相向运动的进程中彼此基本上具有相等的间距，至少在该运动的最后阶段中，亦即当第二载体元件16a移动到设置在第一载体元件14a中的排气处理元件34a或纤维材料36a上时。由此，提供第一连接区域22a的连接区段26a和30a以及提供第二连接区域24a的连接区段28a、32a基本上同时相互接触。在建立该接触之后，可以在两个连接区域22a、24a内将两个载体元件14a通过焊接相互固定地并且对排气密封地连接。
利用在图3至5中示出的装置，由于在两个载体元件14a、16a相向运动时存在的连接区段26a、28a或30a、32a彼此间的位错，基本上可以避免纤维材料36a的纤维夹紧在彼此分别对置的连接区段26a、30a或28a、32a之间。因此可以避免用于向内挤压纤维材料的处理过程。
最后要指出，本发明的原理当然也可以应用在排气处理装置的其他实施方式中。例如，可以在一个载体主体内设置有两个或多个排气处理元件。载体主体原则上也可以具有沿主体纵轴线L的方向渐缩的轮廓或具有相应弯曲的主体纵轴线的弯曲的造型。

Claims (15)

1.排气处理装置，包括沿着载体纵轴线(L)延伸的管状的载体主体(12)和至少一个在载体主体(12)中在之间设置至少一个纤维材料层(36)的情况下支承的排气处理元件(34)，该载体主体带有第一轴向端部区域(18)和第二轴向端部区域(20)，所述载体主体(2)包括第一载体元件(14)和第二载体元件(16)，其中，第一载体元件(14)和第二载体元件(16)在第一连接区域(22)中和在第二连接区域(24)中相互连接，第一连接区域(22)和第二连接区域(24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)延伸，其特征在于，至少一个连接区域(22、24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)不是平行于载体纵轴线(L)延伸。
2.根据权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于，第一连接区域(22)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)关于包含载体纵轴线(L)的参考平面(E)倾斜地延伸，而第二连接区域(24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)关于参考平面(E)相对于第一连接区域(22)相反倾斜地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，所述载体主体(12)基本上构成为柱形，并且第一连接区域(22)和第二连接区域(24)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20)同向螺旋式地围绕载体主体(12)的周向延伸。
4.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，在第一连接区域(22)中和在第二连接区域(24)中，第一载体元件(14)和第二载体元件(16)分别包括一个关于载体纵轴线基本上径向向外延伸的连接区段(26、28、30、32)。
5.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，
所述第一载体元件(14)和第二载体元件(16)构成为板材成型件，和/或
所述第一载体元件(14)和第二载体元件(16)在第一连接区域(22)中和在第二连接区域(24)中通过焊接相互连接。
6.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，
至少一个排气处理元件(34)构成为碳黑颗粒过滤元件，和/或
至少一个排气处理元件(34)构成为催化元件。
7.根据权利要求1或2所述的排气处理装置，其特征在于，所述排气处理装置设置用于内燃机的排气流动路径。
8.根据权利要求3所述的排气处理装置，其特征在于，所述载体主体(12)构有圆形的周向轮廓。
9.根据权利要求5所述的排气处理装置，其特征在于，所述第一载体元件(14)和第二载体元件(16)构成为彼此基本上相同的板材成型件。
10.用于制造排气处理装置的方法，其中，排气处理装置(10a)包括构成为具有第一载体元件(14a)和第二载体元件(16a)的沿着载体纵轴线(L)延伸的管状的载体主体(12a)和至少一个在管状的载体主体(12a)中在之间设置至少一个纤维材料层(36a)的情况下支承的排气处理元件(34a)，该载体主体具有带有第一轴向端部区域(18a)和第二轴向端部区域(20a)的圆形的周向轮廓，所述方法包括如下措施：
a)提供带有第一连接区段(26a)和第二连接区段(28a)的作为半壳的第一载体元件(14a)，使得第一连接区段(26a)和第二连接区段(28a)基本上平行于载体纵轴线(L)从第一轴向端部区域(18a)向第二轴向端部区域(20a)延伸，
b)提供带有第三连接区段(30)和第四连接区段(32)的作为半壳的第二载体元件(16)，使得第三连接区段(30a)和第四连接区段(32a)基本上平行于载体纵轴线(L)从第一轴向端部区域(18)向第二轴向端部区域(20a)延伸，
其特征在于如下的进一步的措施：
c)设置第一载体元件(14a)，使得第一连接区段(26a)和第二连接区段(28a)沿聚拢运动方向(Z)彼此位错，
d)设置第二载体元件(16a)，使得第三连接区段(30a)和第四连接区段(32a)沿聚拢运动方向(Z)彼此位错，
e)使第一载体元件(14a)和第二载体元件(16a)沿聚拢运动方向(Z)相向运动，使得第一连接区段(26a)与第三连接区段(30a)进入接触并且第二连接区段(28a)与第四连接区段(32a)进入接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在执行措施b)时，第一连接区段(26a)与第三连接区段(30)以及第二连接区段(28a)与第四连接区段(32a)基本上同时进入接触。
12.根据权利要求10或11所述的方法，
在措施e)之前包括用于将至少一个被至少一层纤维材料(36a)包围的排气处理元件(34a)定位在第一载体元件(14)或第二载体元件(16a)中的措施f)，和/或
在措施e)之后包括用于将第一连接区段(26a)与第三连接区段(30a)以及第二连接区段(28a)与第四连接区段(32a)相连接的措施g)。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，措施a)和b)包括作为彼此基本上相同的板材成型件提供第一载体元件(14a)和第二载体元件(16)。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述排气处理装置设置用于内燃机的排气流动路径。
15.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，措施g)包括将第一连接区段(26a)与第三连接区段(30a)以及第二连接区段(28a)与第四连接区段(32a)通过焊接相连接。
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