DE102008063861A1 - Exhaust treatment device - Google Patents

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Wolfgang Dr. Hahnl
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Abstract

Eine Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine ist mit einem Gehäuse, das einen Eingang und einen Ausgang aufweist, und wenigstens einem im Gehäuse aufgenommenen, vostattet, das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei am Gehäuse wenigstens ein thermoelektrischer Generator vorgesehen ist.An exhaust treatment device, in particular for an internal combustion engine, is provided with a housing having an inlet and an outlet, and at least one accommodated in the housing, which is arranged in the flow path from the inlet to the outlet, wherein at least one thermoelectric generator is provided on the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs.The The invention relates to an exhaust gas treatment device, in particular for one Internal combustion engine of a vehicle.

Zur Behandlung, insbesondere zur Reinigung, von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, z. B. Dieselmotoren eines Personenkraftwagens, ist es bekannt, in einer Abgasleitung poröse, gasdurchlässige Substrate in einem geschlossenen, metallischen Gehäuse anzuordnen, so dass das Substrat vom Abgas durchströmt wird.to Treatment, in particular for cleaning, exhaust gases of internal combustion engines, z. B. diesel engines of a passenger car, it is known in an exhaust pipe porous, gas-permeable substrates to arrange in a closed, metallic housing, leaving the substrate flows through the exhaust gas becomes.

Derartige Abgasbehandlungsvorrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Dieselpartikelfilter oder um Katalysatoren, zum Beispiel zur NOx-Reduzierung, handeln kann, sind so in die Abgasleitung eingesetzt, dass das gesamte Abgas die Abgasbehandlungsvorrichtung durchströmen muss. Dabei wird das Abgas gezwungen, das poröse Substrat zu passieren, welches eine Filterwirkung hat und/oder mittels einer chemisch aktiven Beschichtung eine katalytisch aktivierte chemische Reaktion bewirkt. Eine Abgasbehandlung erfolgt dabei z. B. durch chemische Umsetzung, durch mechanische Abscheidung von mit dem Abgas mitgeführten Partikeln, z. B. Rußpartikeln, in den Poren des Substrats, oder einer Kombination verschiedener Verfahren.Such exhaust gas treatment devices, which may be, for example, diesel particulate filters or catalysts, for example for NO x reduction, are inserted into the exhaust gas line in such a way that the entire exhaust gas has to flow through the exhaust gas treatment device. In this case, the exhaust gas is forced to pass through the porous substrate, which has a filtering effect and / or causes a catalytically activated chemical reaction by means of a chemically active coating. An exhaust gas treatment takes place z. B. by chemical reaction, by mechanical separation of entrained with the exhaust particles, z. As soot particles, in the pores of the substrate, or a combination of different methods.

Es ist bekannt, das Substrat in die Form eines Hohlkörpers mit einer oder mehreren Wandungen zu bringen, wobei der Hohlkörper so im Gehäuse angeordnet ist, dass das Abgas auf jeden Fall mindestens eine Wand des Hohlkörpers durchströmen muss, um vom Eingang des Gehäuses zu dessen Ausgang zu gelangen.It is known to be in the form of a hollow body with the substrate to bring one or more walls, the hollow body so arranged in the housing is that the exhaust gas must in any case flow through at least one wall of the hollow body, from the entrance of the housing to get to its exit.

Der Abgasstrom, der das Gehäuse durchströmt, hat eine Temperatur von mehreren hundert Grad Celsius.Of the Exhaust flow, which is the housing flows through has a temperature of several hundred degrees Celsius.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Wärmeenergie des Abgasstroms zu nutzen.It Object of the invention, the heat energy to use the exhaust stream.

Hierzu sieht eine Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, das einen Eingang und einen Ausgang aufweist, und wenigstens einem im Gehäuse aufgenommenen, von einem Abgas durchströmten porösen Substrat, das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wenigstens einen am Gehäuse angeordneten thermoelektrischer Generator vor. Thermoelektrische Generatoren sind Vorrichtungen, die Wärmeenergie in elektrische Energie umsetzen. Sie beinhalten nach dem Seebeck-Effekt arbeitende Thermoelemente, in denen aufgrund der verwendeten spezifischen Materialpaarung sowie der über das Thermoelement herrschenden Temperaturdifferenz eine Thermospannung erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Wärmeenergie des Abgasstroms ausgenutzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Außerdem ergibt sich eine Kühlwirkung auf das Gehäuse, was z. B. eine Verringerung der Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Gehäuse und Substrat zur Folge hat.For this sees an exhaust treatment device, in particular for an internal combustion engine, with a housing, having an input and an output, and at least one in the case received, traversed by an exhaust gas porous substrate in the flow path from Input to the output is arranged, at least one arranged on the housing thermoelectric generator before. Thermoelectric generators are Devices that heat energy convert into electrical energy. They include the Seebeck effect working thermocouples, where due to the specific used Material pairing as well as the over the thermocouple prevailing temperature difference a thermoelectric voltage is produced. In this way, the heat energy of the exhaust gas flow be exploited to generate electrical energy. It also gives a cooling effect on the case, what for. B. a reduction in the differences in the thermal Expansion between housing and substrate result.

Als thermoelektrische Generatoren können bekannte, herkömmliche thermoelektrische Generatoren eingesetzt werden.When Thermoelectric generators can be known, conventional thermoelectric generators are used.

Der thermoelektrische Generator ist bevorzugt außenseitig auf das Gehäuse aufgebracht, um einen Großteil der vom Abgasstrom an das Gehäuse abgegebenen Wärmenergie nutzen zu können. Vorteilhaft werden thermoelektrische Generatoren in Platten- oder Streifenform verwendet, die bevorzugt so flexibel sind, dass sie sich gut an die Oberfläche des Gehäuses anpassen lassen. Es ist möglich, im Wesentlichen die gesamte Außenoberfläche des Gehäuses mit einem oder mehreren thermoelektrischen Generatoren zu bedecken.Of the thermoelectric generator is preferably applied to the outside of the housing, by a large part the discharged from the exhaust stream to the housing heat energy to be able to use. Advantageously, thermoelectric generators in plate or Strip form used, which are preferably so flexible that they good to the surface of the housing let adjust. It is possible, essentially the entire outer surface of the housing with one or more thermoelectric generators to cover.

Die thermoelektrischen Generatoren können am Gehäuse auf jede geeignete Weise befestigt werden, z. B. durch Löten, wobei es vorteilhaft ist, wenn eine direkte, gut wärmeleitende, großflächige Verbindung zwischen dem thermoelektrischen Generator und der Außenoberfläche des Gehäuses besteht.The thermoelectric generators can at casing be attached in any suitable manner, for. B. by soldering, wherein it is advantageous if a direct, good thermal conductivity, large-area connection between the thermoelectric generator and the outer surface of the housing consists.

Als vorteilhaft für die erfindungsgemäße Ausgestaltung erweisen sich Abgasbehandlungsvorrichtungen, bei denen eine Innenwand des Gehäuses vom Abgas unmittelbar angeströmt ist, da so ein direkter Wärmeübertrag vom Abgas auf das Gehäuse und somit eine hohe Ausbeute an thermischer Energie gewährleistet ist. Das Gehäuse ist beispielsweise in Form eines Zylinders mit eingangs und ausgangs angesetzten Anschlußtrichtern ausgebildet, wobei der zylindrische Abschnitt einen größeren Durchmesser hat als die angrenzende Abgasleitung. Die Innenwand ist dabei vorzugsweise die Innenseite der zylindrischen Umfangswand. Diese kann mit einer bekannten, z. B. katalytisch aktiven Beschichtung versehen sein, die normalerweise aufgrund ihrer geringen Dicke hinsichtlich der Wärmeleitung nicht ins Gewicht fällt.When advantageous for the embodiment of the invention prove exhaust treatment devices in which an inner wall of the housing From the exhaust flowed directly is, because such a direct heat transfer from the exhaust gas to the housing and thus ensures a high yield of thermal energy is. The housing is for example in the form of a cylinder with input and output attached connecting funnels formed, wherein the cylindrical portion has a larger diameter has as the adjacent exhaust pipe. The inner wall is preferably the inside of the cylindrical peripheral wall. This can with a known, for. B. catalytically active coating be provided normally due to their small thickness in terms of heat conduction does not matter.

Bevorzugt sind die abgasdurchströmten Substrate ohne Zwischenschaltung einer Lagermatte im Gehäuse gelagert, wodurch das Gehäuse von innen her unisoliert ist.Prefers are the exhaust gas flow through substrates stored without interposition of a bearing mat in the housing, whereby the housing of inside is uninsulated.

Mögliche Geometrien für den Hohlkörper sind z. B. die Verwendung von zwei umgekehrt ineinandergesteckten Kegelmänteln bzw. Kegelstumpfmänteln, vier- oder mehrseitigen Pyramidenmäntel bzw. Pyramidenstumpfmänteln oder auch von zwei konzentrisch zueinander angeordneten Zylindermänteln.Possible geometries for the Hollow body are z. B. the use of two inverted nested cone coats or Truncated cone shells, four- or more-sided Pyramidal coats or Truncated pyramid coats or also of two concentric cylinder jackets.

Solche Mäntel lassen sich einfach durch umgeformte Platten herstellen.Such Coats can be easily made by forming plates.

Vorzugsweise besteht das Substrat aus einem Metallschaum, Metallschwamm und/oder einer metallischen Hohlkugelstruktur, oder auch aus einem Drahtgestrick oder -gewirk. Im Gegensatz zu keramischen Substraten, die mit einer elastischen Lagermatte umwickelt im Gehäuse aufgenommen sind, ist bei einer Abgasbehandlungsvorrichtung mit einem Körper, insbesondere Hohlkörper, aus einem porösen Metallsubstrat kein solches thermisch isolierendes Material an der Innenwand des Gehäuses angeordnet, so dass eine hohe Ausbeute an Wärmeenergie gewährleistet ist. Dieses besondere Metallsubstrat bringt im Gegensatz zu keramischen Substraten eine Eigenelastizität mit, die einen Preßsitz oder eine anderweitige Befestigung im Gehäuse zulässt.Preferably the substrate consists of a metal foam, metal sponge and / or a metallic hollow ball structure, or from a wire mesh or -knit. Unlike ceramic substrates that come with a elastic bearing mat wrapped in the housing are included an exhaust gas treatment device with a body, in particular hollow body, from a porous one Metal substrate such a thermally insulating material on the Inner wall of the housing arranged so that ensures a high yield of heat energy is. This special metal substrate brings in contrast to ceramic Substrates an inherent elasticity with, that a press fit or otherwise allows attachment in the housing.

In einer anderen bekannten Form besteht das Substrat aus einem oder mehreren porösen Keramikblöcken.In another known form, the substrate consists of one or several porous Ceramic blocks.

Der zum Betrieb des oder der thermoelektrischen Generatoren notwendige Temperaturunterschied ist hier in radialer Richtung, also vom Inneren des Gehäuses nach außen, verwirklicht.Of the necessary for the operation of the thermoelectric generator (s) Temperature difference is here in the radial direction, ie from the interior of the housing outward, realized.

Um die Temperaturdifferenz zu vergrößern, können an der Abgasbehandlungsvorrichtung innenseitig und/oder außenseitig wärmeleitende Rippen vorgesehen sein, die vorzugsweise radial vom Gehäuse abstehen. Innenseitige Rippen dienen dabei dazu, dem Abgasstrom möglichst viel Wärme zu entziehen, um eine möglichst hohe Temperatur an der radial innenliegenden Seite des thermoeektrischen Generators zu schaffen, während außenseitige Rippen, vorzugsweise am thermoe lektrischen Generator, dazu dienen, möglichst viel Wärme von der radial äußeren Seite des thermoelektrischen Generators abzustrahlen, um dort eine möglichst geringe Temperatur zu schaffen.Around to increase the temperature difference can on the exhaust treatment device inside and / or outside thermally conductive Ribs may be provided, which preferably protrude radially from the housing. Internal ribs serve to the exhaust gas flow as possible a lot of heat to withdraw one as possible high temperature at the radially inner side of the thermoelectric generator to create while outside Ribs, preferably on the thermoelectric generator, serve preferably a lot of heat from the radially outer side to radiate the thermoelectric generator to there as possible to create low temperature.

Die Temperaturdifferenz lässt sich weiter vergrößern, indem eine Kühlvorrichtung für den thermoelektrischen Generator vorgesehen ist.The Temperature difference leaves to further enlarge by a cooling device for the thermoelectric generator is provided.

Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise aus einem Kühlkörper, z. B. mit daran ausgebildeten Kühlrippen, bestehen, der auf die Außenseite des oder der thermoelektrischen Generatoren aufgesetzt ist.The cooler For example, from a heat sink, z. B. with cooling fins formed thereon, exist on the outside of the one or more thermoelectric generators is placed.

Vorzugsweise umgibt die Kühlvorrichtung den thermoelektrischen Generator außenseitig, um Wärme in die Umgebung der Abgasbehandlungsvorrichtung abzuleiten.Preferably the cooling device surrounds the thermoelectric generator on the outside, for heat to divert into the environment of the exhaust treatment device.

Die Kühlvorrichtung kann wenigstens einen Kühlkanal aufweisen, der von einer Kühlmedium durchströmt ist. Der oder die Kühlkanäle sind bevorzugt zwischen dem thermoelektrischen Generator und einer Wandung der Kühlvorrichtung ausgebildet und können in Längsrichtung der Abgasbehandlungsvorrichtung verlaufen.The cooler can at least one cooling channel have, which is traversed by a cooling medium. The one or more cooling channels are preferably between the thermoelectric generator and a wall the cooling device trained and able longitudinal the exhaust treatment device run.

Es ist möglich, eine Kühlflüssigkeit einzusetzen, wobei die Kühlvorrichtung mit einem herkömmlich vorgesehenen Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein kann.It is possible, a cooling liquid to use, the cooling device with a conventional provided cooling circuit the internal combustion engine can be connected.

Es ist jedoch von Vorteil, als Kühlmedium Luft zu verwenden, da sich auf diese Weise das Gewicht der Abgasbehandlungsvorrichtung verringern lässt und die Vorrichtung einfacher aufgebaut sein kann.It However, it is advantageous as a cooling medium air to use, since in this way the weight of the exhaust treatment device reduce and the device can be simpler in design.

Die Kühlvorrichtung weist beispielsweise wenigstens eine Einlass mit einer Zuführöffnung auf. Luft aus der Umgebung der Abgasbehandlungsvorrichtung strömt durch die Zuführöffnung in die Kühlvorrichtung ein. Einlass und Zuführöffnung sind vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Gehäuses vorgesehen, um eine effektive Luftströmung durch die Kühlvorrichtung zu erzeugen.The cooler has, for example, at least one inlet with a feed opening. air from the environment of the exhaust treatment device flows through the feed opening in the cooling device one. Inlet and feed opening are preferably in the immediate vicinity of the housing provided an effective flow of air through the cooling device to create.

Der Einlass ist vorteilhaft in Fahrtrichtung eines Fahrzeugs, in dem die Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, ausgerichtet, da sich so der Fahrtwind zur Erzeugung der Luftströmung ausnutzen lässt.Of the Inlet is advantageous in the direction of travel of a vehicle in which the internal combustion engine is arranged, aligned, as itself so the airstream can be exploited to generate the air flow.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Einlass vorgesehen, der sich in Fahrtrichtung zum offenen Ende aufweitet. Es können mehrere, beliebig geformte Einlässe so wohl über den Umfang der Abgasbehandlungsvorrichtung als auch über deren Längserstreckung verteilt sein. Beispielsweise ist es möglich, mehrere hintereinander angeordnete, sich in Fahrtrichtung jeweils zum offenen Ende aufweitende Einlässe vorzusehen. Die Form der Einlässe kann dabei so ausgewählt sein, beispielsweise durch geschwungen oder schräg verlaufende Wandungen, dass eine Verwirbelung der Luft in der Kühlvorrichtung erzielt wird und gegebenenfalls in annähernd derselben Ebene Auslässe und nachfolgende Einlässe vorgesehen sein können. Dies ermöglicht es, längs der Baugruppe aus thermoelektischen Generatoren stets neue, kalte Kühlluftströmungen zuzuführen, so dass die Generatorenbaugruppe sozusagen in einzelne Kühlluftströmungen und Kühlluftkanäle unterteilt werden.Preferably At least one inlet is provided, which is in the direction of travel widens to the open end. It can several, arbitrarily shaped inlets so well over the scope of the exhaust treatment device as well as their longitudinal extension be distributed. For example, it is possible to have several consecutive arranged, widening in the direction of travel in each case to the open end inlets provided. The shape of the inlets can be selected be, for example, by curved or sloping walls, that a turbulence of the air is achieved in the cooling device and possibly in approximately same level outlets and subsequent inlets can be provided. this makes possible it, along The assembly of thermoelectric generators always new, cold Supply cooling air flows, so that the generator assembly so to speak into individual cooling air flows and Cooling air ducts divided become.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments with reference to the drawings. In these show:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic longitudinal section through an exhaust gas treatment according to the invention Device according to a first embodiment;

2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic longitudinal section through an exhaust gas treatment device according to the invention according to a second embodiment;

3 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 2; 3 a front view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 2 ;

4 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 2; 4 a plan view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 2 ;

5 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; 5 a schematic longitudinal section through an exhaust gas treatment device according to the invention according to a third embodiment;

6 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 5; 6 a front view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 5 ;

7 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; 7 a schematic longitudinal section through an exhaust gas treatment device according to a fourth embodiment of the invention;

8 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 7; 8th a front view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 7 ;

9 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 7; 9 a plan view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 7 ;

10 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; 10 a schematic longitudinal section through an exhaust gas treatment device according to a fifth embodiment of the invention;

11 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 10; 11 a plan view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 10 ;

12 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 10; und 12 a front view of the exhaust gas treatment device according to the invention according to 10 ; and

13 einen Querschnitt XIII-XIII durch die erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 10. 13 a cross section XIII-XIII by the exhaust gas treatment device according to the invention according to 10 ,

Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Abgasbehandlungsvorrichtung 10, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, mit einem Gehäuse 12, das einen Eingang 14 und einen Ausgang 16 aufweist, sowie einem im Gehäuse 12 aufgenommenen, von einem Abgas 18 durchströmten porösen Substrat 20, das im Strömungsweg vom Eingang 14 zum Ausgang 16 angeordnet ist, wobei am Gehäuse 12 wenigstens ein thermoelektrischer Generator 22 vorgesehen ist.The 1 shows a first embodiment of an exhaust treatment device 10 , in particular for an internal combustion engine of a vehicle, with a housing 12 that has an entrance 14 and an exit 16 has, as well as one in the housing 12 taken from an exhaust 18 flowed through porous substrate 20 that in the flow path from the entrance 14 to the exit 16 is arranged, wherein the housing 12 at least one thermoelectric generator 22 is provided.

Die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 ist insbesondere ein Katalysator für ein Kraftfahrzeug, ein Partikelfilter für ein Kraftfahrzeug oder eine Kombination aus Katalysator und Partikelfilter. Vorzugsweise besteht das verwendete poröse Substrat aus einem Metallschaum, einem Metallschwamm und/oder einer metallischen Hohlkugelstruktur und hat eine kegel- bzw. kegelstumpfförmige Innen- und Außenkontur.The exhaust treatment device 10 is in particular a catalyst for a motor vehicle, a particulate filter for a motor vehicle or a combination of catalyst and particulate filter. Preferably, the porous substrate used consists of a metal foam, a metal sponge and / or a metallic hollow spherical structure and has a conical or frusto-conical inner and outer contour.

Thermoelektrische Generatoren 22 nutzen einen Temperaturunterschied zwischen zwei Stellen eines Leiters, um eine elektrische Spannung zu erzeugen. Aufbau und Funktionsweise derartiger Generatoren 22 sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass darauf im folgenden nicht näher eingegangen wird. In den Figuren ist der thermoelektrische Generator 22 jeweils außenseitig auf das Gehäuse 12 aufgebracht und lediglich schematisch und stark vereinfacht dargestellt.Thermoelectric generators 22 use a temperature difference between two points of a conductor to generate an electrical voltage. Structure and mode of operation of such generators 22 are known from the prior art, so that it will not be discussed in detail below. In the figures, the thermoelectric generator 22 each outside of the housing 12 applied and shown only schematically and greatly simplified.

Desweiteren ist eine aktive Kühlvorrichtung 24 vorgesehen, die den thermoelektrischen Generator 22 außenseitig umgibt. Die Kühlvorrichtung 24 weist wenigstens einen Kühlkanal 26 auf, der von einem Kühlmedium 28 durchströmt wird, wobei das Kühlmedium 28 Flüssigkeit oder, vorzugsweise, Luft ist.Furthermore, it is an active cooling device 24 provided the thermoelectric generator 22 surrounds outside. The cooling device 24 has at least one cooling channel 26 up, that of a cooling medium 28 is flowed through, wherein the cooling medium 28 Liquid or, preferably, air.

Das Gehäuse 12 hat eine weitgehend zylindrische Form mit ovaler oder vieleckiger, insbesondere sechseckiger Grundfläche. Der thermoelektrische Generator 22 nutzt das Temperaturgefälle, welches sich in radialer Richtung zwischen dem Gehäuse 12 und der Kühlvorrichtung 24 einstellt, um eine elektrische Spannung zu erzeugen. Je größer das Temperaturgefälle zwischen Gehäuse 12 und Kühlvorrichtung ist, desto höher ist die vom Generator 22 erzeugte elektrische Spannung. Die Innenseite der Gehäusewand wird daher in einer bevorzugten Ausführungsvariante unmittelbar vom heißen Abgas 18 angeströmt, um eine möglichst hohe Gehäusetemperatur zu erreichen. Die Wärmeaufnahme ist besonders gut möglich, wenn das Gehäuse 12 innenseitig wärmeleitende Rippen 30 aufweist. Auch auf einer Außenseite des Gehäuses 12 und/oder einer Innenseite des Generators 22 können wärmeleitende Rippen 30 vorgesehen sein, um eine besonders effiziente Wärmeübertragung vom Gehäuse 12 auf die Innenseite des Generators 22 zu erzielen. In ähnlicher Weise kann der thermoelektrische Generator 22 auch auf seiner Außenseite mit wärmeleitenden Rippen 30 versehen sein, die in den Kühlkanal 26 ragen und eine besonders effiziente Kühlung der Außenseite des Generators 22 sicherstellen.The housing 12 has a largely cylindrical shape with oval or polygonal, in particular hexagonal base. The thermoelectric generator 22 Uses the temperature gradient, which is in the radial direction between the housing 12 and the cooling device 24 adjusted to generate an electrical voltage. The greater the temperature gradient between the housing 12 and cooling device is, the higher is the generator 22 generated electrical voltage. The inside of the housing wall is therefore in a preferred embodiment directly from the hot exhaust gas 18 flowed in order to achieve the highest possible housing temperature. The heat absorption is particularly well possible when the housing 12 thermally conductive ribs on the inside 30 having. Also on an outside of the case 12 and / or an inside of the generator 22 can heat conductive ribs 30 be provided to a particularly efficient heat transfer from the housing 12 on the inside of the generator 22 to achieve. Similarly, the thermoelectric generator 22 also on its outside with thermally conductive ribs 30 Be provided in the cooling channel 26 protrude and a particularly efficient cooling of the outside of the generator 22 to ensure.

Es können in Umfangsrichtung auch mehrere beabstandete Kühlkanäle vorgesehen sein.It can be provided in the circumferential direction and a plurality of spaced cooling channels.

In den 2 bis 13 sind weitere Ausführungsformen der Abgasbehandlungseinrichtung 10 dargestellt. Da hinsichtlich der prinzipiellen Konstruktion und Funktionsweise keine Unterschiede zur ersten Ausführungsform bestehen, wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung zu 1 verwiesen und lediglich auf die Besonderheiten dieser Ausführungsbeispiele eingegangen.In the 2 to 13 are other embodiments of the exhaust treatment device 10 shown. Since there are no differences with respect to the first embodiment with respect to the basic construction and mode of operation, in this regard, reference is made to the above description 1 directed and only on the specifics of these embodiments.

Die 2 zeigt die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der die Kühlvorrichtung 24 wenigstens einen in Fahrtrichtung zeigenden Einlass 32 mit einer Zufuhröffnung 34 aufweist, so dass Kühlmedium 28, vorzugsweise Luft aus der Umgebung der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 durch die Zuführöffnung 34 in die Kühlvorrichtung 24 einströmt. Gemäß 2 ist die Zuführöffnung 34 sehr groß ausgebildet, um eine gute Luftaufnahme zu ermöglichen, wobei sich der Einlass 32 zum Kühlkanal 26 hin verjüngt. Da der Einlass 32 im Bereich des kegeligen Gehäusestutzens 35 liegt, ist der Einströmquerschnitt extrem groß.The 2 shows the exhaust treatment device 10 according to a second embodiment, wherein the cooling device 24 at least one inlet pointing in the direction of travel 32 with a feed opening 34 has, so that cooling medium 28 , preferably air from the environment of the exhaust treatment device 10 through the feed opening 34 in the cooler 24 flows. According to 2 is the feed opening 34 designed to be large enough to allow a good aerial view, with the inlet 32 to the cooling channel 26 rejuvenated. Because the inlet 32 in the area of the conical housing neck 35 is, the inflow is extremely large.

Die 3 und 4 zeigen die Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 2 in Vorderansicht und Draufsicht. Das Gehäuse 12 ist in diesem Fall zylindrisch mit sechseckiger Grundfläche ausgebildet, wobei auf den Außenseiten der Zylindersei tenflächen jeweils ein ebener thermoelektrischer Generator 22 mit wärmeleitenden Rippen 30 befestigt ist.The 3 and 4 show the exhaust treatment device according to 2 in front view and top view. The housing 12 is cylindrical in this case with a hexagonal base, wherein tenflächen each on the outer sides of the Zylindersei a planar thermoelectric generator 22 with thermally conductive ribs 30 is attached.

Die 5 und 6 zeigen einen Längsschnitt und eine Vorderansicht der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform, die sich von der zweiten Ausführungsform lediglich dadurch unterscheidet, dass sich der Einlass 32 der Kühlvorrichtung 24 auf einer späteren Unterseite der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 in radialer Richtung nicht über den Kühlkanal 26 hinaus erstreckt. Der Einlass 32 ist in diesem Bereich nicht oder weniger aufgeweitet, um die Zuführöffnung 34 zu vergrößern, sondern abgeflacht (vgl. 6), um die Bodenfreiheit des Fahrzeugs, in dem die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 montiert ist, so wenig wie möglich einzuschränken.The 5 and 6 show a longitudinal section and a front view of the exhaust treatment device 10 according to a third embodiment, which differs from the second embodiment only in that the inlet 32 the cooling device 24 on a later underside of the exhaust treatment device 10 in the radial direction not over the cooling channel 26 extends beyond. The inlet 32 is not or less dilated in this area to the feed opening 34 to enlarge but flattened (cf. 6 ) to the ground clearance of the vehicle in which the exhaust treatment device 10 is mounted, as little as possible restrict.

Die 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Abgasbehandlungsvorrichtung 10, bei der die Kühlvorrichtung 24 mehrere, bezüglich einer Längsachse A hintereinander angeordnete Einlässe 32 aufweist. Die Einlässe 32 sind dabei jeweils so ausgebildet, dass sie sich in Fahrtrichtung zum offenen Ende, d. h. zur Zuführöffnung hin, radial aufweiten. In den 8 und 9 sind die zugehörige Vorderansicht und Draufsicht der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 dargestellt.The 7 shows a fourth embodiment of the exhaust treatment device 10 in which the cooling device 24 a plurality, with respect to a longitudinal axis A successively arranged inlets 32 having. The inlets 32 are each designed so that they expand radially in the direction of travel to the open end, ie towards the feed opening. In the 8th and 9 are the associated front view and top view of the exhaust treatment device 10 shown.

Die 10 bis 12 zeigen Längsschnitt, Draufsicht und Vorderansicht der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 gemäß einer fünften Ausführungsform, deren Kühlvorrichtung ebenfalls mehrere, bezüglich einer Längsachse A hintereinander angeordnete Einlässe 32, 32' aufweist. Der thermoelektrische Generator 22 ist in dieser Ausführungsform jedoch in zwei getrennte, axial voneinander beabstandete und hintereinander angeordnete Abschnitte 36, 38 unterteilt. Der Kühlkanal 26 ist, mit Bezug auf die Strömungsrichtung des Kühlmediums 28, am hinteren Ende eines vorderen Abschnitts 36 wellenartig geformt.The 10 to 12 show longitudinal section, plan view and front view of the exhaust treatment device 10 According to a fifth embodiment, the cooling device also several, with respect to a longitudinal axis A successively arranged inlets 32 . 32 ' having. The thermoelectric generator 22 However, in this embodiment, in two separate, axially spaced and arranged one behind the other sections 36 . 38 divided. The cooling channel 26 is, with respect to the flow direction of the cooling medium 28 at the rear end of a front section 36 wavy shaped.

Am vorderen Ende des hinteren Abschnitts 38 weist der Kühlkanal 26 einen hinteren Einlass 32' auf, der ebenfalls wellenartig geformt ist. Der vordere Einlass 32 ist gegenüber dem hinteren Einlass 32' in Umfangsrichtung verdreht, so dass immer ein Wellental und ein Wellenberg axial hintereinander liegen (vgl. 12). Dadurch kann zwischen den Abschnitten 36, 38 des thermoelektrischen Generators 22 bereits im vorderen Abschnitt 36 erwärmtes Kühlmedium aus dem Kühlkanal 26 in die Umgebung ausströmen und gleichzeitig „frisches” Kühlmedium aus der Umgebung in den Kühlkanal 26 einströmen, um den hinteren Abschnitt 38 des Generators 22 zu kühlen. Da die Effizienz des thermoelektrischen Generators 22 in diesem Einström- und Ausströmbereich sehr gering wäre, ist der Generator 22 in diesem Bereich ausgespart, so dass sich der axial vordere Abschnitt 36 und der axial hintere Abschnitt 38 ergibt.At the front end of the rear section 38 has the cooling channel 26 a rear inlet 32 ' which is also wavy. The front inlet 32 is opposite the rear inlet 32 ' twisted in the circumferential direction, so that always a wave trough and a wave crest are axially behind each other (see. 12 ). This can be done between the sections 36 . 38 of the thermoelectric generator 22 already in the front section 36 heated cooling medium from the cooling channel 26 flow into the environment and at the same time "fresh" cooling medium from the environment in the cooling channel 26 infuse to the rear section 38 of the generator 22 to cool. As the efficiency of the thermoelectric generator 22 would be very low in this inflow and outflow, is the generator 22 recessed in this area, so that the axial front section 36 and the axially rear portion 38 results.

Die 13 zeigt einen Querschnitt XIII-XIII durch die Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß 11, wobei der Schnitt zwischen den Abschnitten 36, 38 des thermoelektrischen Generators geführt ist und Abgas- sowie Kühlmediumströmungen durch Pfeile angedeutet sind.The 13 shows a cross section XIII-XIII through the exhaust treatment device according to 11 , where the section between the sections 36 . 38 the thermoelectric generator is guided and exhaust gas and cooling medium flows are indicated by arrows.

Das Abgas 18 strömt mit hoher Geschwindigkeit radial durch das Substrat 20 aus und trifft als turbulente Strömung auf das Gehäuse 12, insbesondere auf die Rippen 30 des Gehäuses 12. Aufgrund dieser turbulenten Strömung ergibt sich ein besonders guter Wärmeübertrag zwischen Abgas 18 und Gehäuse 12.The exhaust 18 flows radially through the substrate at high speed 20 and hits as a turbulent flow on the case 12 , especially on the ribs 30 of the housing 12 , Due to this turbulent flow, a particularly good heat transfer between exhaust gas results 18 and housing 12 ,

Mit Bezug auf die Strömung des Kühlmediums 28 ist in 13 nochmals veranschaulicht, dass zwischen den Abschnitten 36, 38 des Generators 22 bereits im vorderen Abschnitt 36 des Generators 22 erwärmtes Kühlmedium 28 aus dem Kühlkanal 26 austreten (gestrichelte Pfeile) und gleichzeitig frisches Kühlmedium 28 in den Kühlkanal 26 einströmen kann.With respect to the flow of the cooling medium 28 is in 13 once again demonstrates that between the sections 36 . 38 of the generator 22 already in the front section 36 of the generator 22 heated cooling medium 28 from the cooling channel 26 emerge (dashed arrows) and at the same time fresh cooling medium 28 in the cooling channel 26 can flow in.

Bei allen Ausführungsformen wird die Innenseite des Geäuses 12 direkt vom heißen Abgas angeströmt.In all embodiments, the inside of the casing 12 flowed directly from the hot exhaust gas.

Es ist keine elastische Lagermatte zur Lagerung des Substrats vorgesehen.It no elastic bearing mat for storage of the substrate is provided.

Das aus den Metallhohlkugeln oder dem Metallschwamm gebildete Substrat ist radial elastisch und kann auch direkt im Gehäuse radial geklemmt sein.The from the hollow metal balls or the metal sponge formed substrate is radially elastic and can also be clamped radially directly in the housing.

Das Substrat muß auch nicht zwingend ein Hohlkörper, sondern kann ein Vollkörper sein.The Substrate must too not necessarily a hollow body, but can be a solid body be.

Gemäß der dargestellten Ausführungsformen werden die Substrate an einem Gestänge oder einer Halterung im Bereich ihrer axialen Enden befestigt, wobei die Halterung wiederum am Gehäuse angebracht ist.According to the illustrated embodiments be the substrates on a linkage or a bracket in the Fixed portion of its axial ends, the holder in turn attached to the housing is.

Claims (12)

Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, das einen Eingang und einen Ausgang aufweist, und wenigstens einem im Gehäuse aufgenommenen, von einem Abgas durchströmten porösen Substrat, das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei am Gehäuse wenigstens ein thermoelektrischer Generator vorgesehen ist.Exhaust treatment device, in particular for an internal combustion engine, With a housing, having an input and an output, and at least one in the housing received, traversed by an exhaust gas porous substrate in the flow path arranged from the entrance to the exit, at least on the housing a thermoelectric generator is provided. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator außenseitig auf das Gehäuse aufgebracht ist.Exhaust treatment device according to claim 1, characterized characterized in that the thermoelectric generator is external on the case is applied. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Gehäuses vom Abgas angeströmt ist.Exhaust treatment device according to one of the preceding Claims, characterized in that the inner wall of the housing from Exhaust gas flowed is. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem Metallschaum, Metallschwamm und/oder einer metallischen Hohlkugelstruktur besteht.Exhaust treatment device according to one of the preceding Claims, characterized in that the substrate is made of a metal foam, Metal sponge and / or a metallic hollow sphere structure exists. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abgasbehandlungsvorrichtung innenseitig und/oder außenseitig wärmeleitende Rippen vorgesehen sind.Exhaust treatment device according to one of the preceding Claims, characterized in that on the exhaust gas treatment device inside and / or outside thermally conductive Ribs are provided. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung für den thermoelektrischen Generator vorgesehen ist.Exhaust treatment device according to one of the preceding Claims, characterized in that a cooling device for the thermoelectric Generator is provided. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung den thermoelektrischen Generator außenseitig umgibt.Exhaust treatment device according to claim 6, characterized in that the cooling device is the thermoelectric Generator on the outside surrounds. Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung wenigstens einen Kühlkanal aufweist, der von einem Kühlmedium durchströmt ist.Exhaust treatment device according to one of claims 6 and 7, characterized in that the cooling device at least one cooling channel that of a cooling medium is flowed through. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium Luft ist.Exhaust treatment device according to claim 8, characterized characterized in that the cooling medium is air is. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung wenigstens einen Einlass mit einer Zuführöffnung aufweist und Luft aus der Umgebung der Abgasbehandlungsvorrichtung durch die Zuführöffnung in die Kühlvorrichtung einströmt.Exhaust treatment device according to claim 9, characterized characterized in that the cooling device at least one inlet with a feed opening and air out the environment of the exhaust treatment device through the feed opening in the cooling device flows. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein sich in Fahrtrichtung zum offenen Ende aufweitender Einlass vorgesehen ist.Exhaust treatment device according to claim 10, characterized characterized in that at least one in the direction of travel to the open End widening inlet is provided. Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere hintereinander angeordnete, sich in Fahrtrichtung zum offenen Ende aufweitende Einlässe vorgesehen sind.Exhaust treatment device according to claim 11, characterized characterized in that several successively arranged, in Direction of travel to the open end widening inlets are provided.
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