DE102011003498A1 - exhaust aftertreatment arrangement - Google Patents

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Abstract

Eine Abgasnachbehandlungsanordnung (10) für einen Verbrennungsmotor umfasst ein hohles Gehäuse (12), das mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) enthält. Durch das hohle Gehäuse (12) wird eine Düse (24) zum Wegleiten von Abgasen von der mindestens einen Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) gebildet. Eine hohle zylindrische Abschirmung (30) umgibt das hohle Gehäuse (12) und ist davon beabstandet. Eine Venturi-Einheit (50) empfängt Abgase von der Düse (24) und empfängt Außenluft. Die Venturi-Einheit (50) wirkt dahingehend, Außenluft über eine Außenseite der hohlen zylindrischen Abschirmung (30) zu ziehen und die Außenluft mit durch die mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) strömenden Abgasen zu vermischen.An exhaust gas aftertreatment arrangement (10) for an internal combustion engine comprises a hollow housing (12) which contains at least one exhaust gas aftertreatment unit (16, 18). The hollow housing (12) forms a nozzle (24) for guiding exhaust gases away from the at least one exhaust gas aftertreatment unit (16, 18). A hollow cylindrical shield (30) surrounds the hollow housing (12) and is spaced therefrom. A venturi unit (50) receives exhaust gases from the nozzle (24) and receives outside air. The venturi unit (50) acts to draw outside air over an outside of the hollow cylindrical shield (30) and to mix the outside air with the exhaust gases flowing through the at least one exhaust gas aftertreatment unit (16, 18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsanordnung für einen Verbrennungsmotor.The present invention relates to an exhaust aftertreatment device for an internal combustion engine.

Eine Abgasbehandlungskomponenteanordnung für ein geländegängiges Fahrzeug, wie zum Beispiel einen Ackerschlepper, wird in der US 2008/0168764 A1 beschrieben. Diese Abgasbehandlungskomponentenanordnung soll Emissionsvorschriften gemäß Interim Tier 4 erfüllen, die erfordern, dass alle nicht straßengebundenen Fahrzeuge Partikel-(PM-) und NOx-Niveaus einhalten. Diese Abgasbehandlungskomponentenanordnung enthält Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) und einen Dieseloxidationskatalysator (DOC).An exhaust treatment component assembly for an all-terrain vehicle, such as an agricultural tractor, is disclosed in US-A US 2008/0168764 A1 described. This exhaust treatment component assembly is intended to comply with Interim Tier 4 emissions regulations which require that all off-highway vehicles comply with particulate (PM) and NOx levels. This exhaust treatment component assembly includes exhaust aftertreatment devices, such as a diesel particulate filter (DPF) and a diesel oxidation catalyst (DOC).

Es wird ein Regenerationsprozess mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen verwendet, bei dem Ruß und Partikel verbrannt werden, und Temperaturen innerhalb der Vorrichtungen können 630 Grad Celsius erreichen. Darüber hinaus können einige der Nachbehandlungsvorrichtungshauttemperaturen in bestimmten Bereichen höhere Temperaturen als erwünscht erreichen. Bei Fahrzeugbetrieb und insbesondere während Regenerierung solcher Nachbehandlungsvorrichtungen ist es erwünscht, die Erwärmung solch einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu begrenzen.A regeneration process is used with exhaust aftertreatment devices in which soot and particulates are burned and temperatures within the devices can reach 630 degrees Celsius. In addition, some of the aftertreatment skin temperatures in certain areas may reach higher temperatures than desired. In vehicle operation, and particularly during regeneration of such aftertreatment devices, it is desirable to limit the heating of such an exhaust aftertreatment device.

Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Abgasnachbehandlungsanordnung, die Abgasluft, die dort hindurch strömt, abkühlt.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exhaust aftertreatment assembly that cools exhaust air flowing therethrough.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Abgasnachbehandlungsanordnung, die die Abgasnachbehandlungskomponenten abkühlt.Another object of the invention is to provide an exhaust aftertreatment assembly that cools the exhaust aftertreatment components.

Diese und andere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, wobei eine Abgasnachbehandlungsanordnung für einen Verbrennungsmotor ein hohles Gehäuse umfasst, das mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit enthält. Durch das hohle Gehäuse wird eine Düse zum Wegleiten von Abgasen von der mindestens einen Abgasnachbehandlungseinheit gebildet. Eine hohle zylindrische Abschirmung umgibt das hohle Gehäuse und ist davon beabstandet. Eine Venturi-Einheit empfängt Abgase von der Düse und empfängt Außenluft. Die Venturi-Einheit wirkt dahingehend, Außenluft über eine Außenseite der hohlen zylindrischen Abschirmung zu ziehen und die Außenluft mit durch die mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit strömenden Abgasen zu vermischen.These and other objects are achieved by the present invention wherein an exhaust aftertreatment assembly for an internal combustion engine comprises a hollow housing containing at least one exhaust aftertreatment unit. Through the hollow housing, a nozzle is formed for the passage of exhaust gases from the at least one exhaust aftertreatment unit. A hollow cylindrical shield surrounds and is spaced from the hollow housing. A venturi unit receives exhaust gases from the nozzle and receives outside air. The venturi unit functions to draw outside air over an outside of the hollow cylindrical shield and to mix the outside air with exhaust gases flowing through the at least one exhaust aftertreatment unit.

Zum vollständigen Verständnis der Aufgaben, Techniken und der Struktur der Erfindung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen ähnliche Komponenten durch identische Bezugszahlen bezeichnet werden:For a full understanding of the objects, techniques, and structure of the invention, reference should be made to the ensuing detailed description and the accompanying drawings, in which like components are designated by like reference numerals:

1 ist eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Abgasnachbehandlungsanordnung gemäß der Erfindung, 1 is a sectional side view of an exhaust aftertreatment device according to the invention,

2 ist eine perspektivische Ansicht einer Abgasnachbehandlungsanordnung von 1 und 2 is a perspective view of an exhaust aftertreatment device of 1 and

3 ist eine Schnittansicht entlang den Linien 3-3 der Abgasnachbehandlungsanordnung von 1. 3 is a sectional view taken along lines 3-3 of the exhaust aftertreatment device of 1 ,

Auf die 1 und 2 Bezug nehmend, enthält eine Abgasnachbehandlungsanordnung 10 ein hohles Gehäuse 12, das einen zylindrischen Hauptteil 14 aufweist, welcher Abgasnachbehandlungseinheiten, wie zum Beispiel einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 16 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 18, enthält. Das hohle Gehäuse 12 weist ein Einlassende 20 auf, das Motorabgase von einem Abgasrohr 21 empfängt, das mit einer Abgasquelle, wie zum Beispiel einem (nicht gezeigten) Dieselmotor, verbunden ist. Das Einlassende 20 leitet Abgase zu den Abgasnachbehandlungseinheiten 16 und 18. Des Weiteren enthält das hohle Gehäuse 12 einen Auslass 22 zum Wegleiten von Abgasen von den Abgasnachbehandlungseinheiten 16 und 18. Der Auslass 22 enthält eine Düse 24 und einen konischen Teil 26, der die Düse 24 mit einem Ende des zylindrischen Hauptteils 14 verbindet.On the 1 and 2 Referring to Fig. 1, an exhaust aftertreatment arrangement is included 10 a hollow case 12 which has a cylindrical body 14 which exhaust aftertreatment units, such as a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 16 and a diesel particulate filter (DPF) 18 , contains. The hollow case 12 has an inlet end 20 on, the engine exhaust from an exhaust pipe 21 which is connected to an exhaust source, such as a diesel engine (not shown). The inlet end 20 Guides exhaust gases to the exhaust aftertreatment units 16 and 18 , Furthermore contains the hollow housing 12 an outlet 22 for routing exhaust gases from the exhaust aftertreatment units 16 and 18 , The outlet 22 contains a nozzle 24 and a conical part 26 , the nozzle 24 with one end of the cylindrical body 14 combines.

Wie am besten in 1 zu sehen, sind kreisförmige Bandklemmen 27 und 28 um das hohle Gehäuse 12 herum und an diesem angebracht. Mehrere Halter 29 sind an den kreisförmigen Bandklemmen 27 und 28 befestigt. Die Halter 29 stützen eine hohle zylindrische Abschirmung 30, die den zylindrischen Hauptteil 14 des hohlen Gehäuses 12 umgibt und davon beabstandet ist. Wie am besten in den 1 und 3 zu sehen, ist eine zusätzliche kreisförmige Bandklemme 32 um das obere Ende des hohlen Gehäuses 12 herum angebracht. Mehrere Halter 34 sind an der zusätzlichen Bandklemme 32 befestigt. Die Halter 34 stützen eine hohle Haube 40.How best in 1 to see are circular tape clamps 27 and 28 around the hollow case 12 around and attached to this. Several holders 29 are at the circular tape clamps 27 and 28 attached. The holders 29 support a hollow cylindrical shield 30 that the cylindrical main part 14 of the hollow case 12 surrounds and is spaced therefrom. How best in the 1 and 3 to see is an additional circular band clamp 32 around the top of the hollow case 12 attached around. Several holders 34 are at the additional band clamp 32 attached. The holders 34 support a hollow dome 40 ,

Die hohle Haube 40 weist ein Einlassende 42 auf, das sich neben einem stromabwärtigen Ende der hohlen zylindrischen Abschirmung 30 befindet und davon beabstandet ist (das Einlassende 42 umgibt das stromabwärtige Ende der hohlen zylindrischen Abschirmung 30), wodurch dazwischen ein Spalt 43 gebildet wird. Die hohle Haube 40 enthält des Weiteren einen konischen Teil 44, der mit dem Einlassende 42 verbunden ist und den konischen Teil 26 und die Düse 24 des hohlen Gehäuses 12 umgibt. Weiterhin enthält die hohle Haube 40 einen röhrenförmigen Teil oder ein Abgasrohr 46, das mit einem stromabwärtigen Ende des konischen Teils 44 verbunden ist und sich zu einem von dem konischen Teil 44 entfernten Auslassende 48 erstreckt.The hollow dome 40 has an inlet end 42 on, located next to a downstream end of the hollow cylindrical shield 30 is located and spaced therefrom (the inlet end 42 surrounds the downstream end of the hollow cylindrical shield 30 ), creating a gap between them 43 is formed. The hollow dome 40 also contains a conical part 44 that with the inlet end 42 is connected and the conical part 26 and the jet 24 of the hollow case 12 surrounds. Furthermore, the hollow hood contains 40 a tubular part or an exhaust pipe 46 connected to a downstream end of the conical part 44 is connected and become one of the conical part 44 distant outlet end 48 extends.

Das Abgasrohr 46 weist darin eine Venturi-Einheit 50 auf. Die Venturi-Einheit 50 weist einen einen größeren Durchmesser aufweisenden Eintritt 52, der ein stromabwärtiges Ende der Düse 24 umgibt und davon beabstandet ist, einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden Hals 54 stromabwärts des einen größeren Durchmesser aufweisenden Eintritts 52 und einen einen größeren Durchmesser aufweisenden Austritt 56 stromabwärts des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Halses 54 auf.The exhaust pipe 46 has a Venturi unit in it 50 on. The venturi unit 50 has a larger diameter inlet 52 , which is a downstream end of the nozzle 24 surrounds and is spaced therefrom, a smaller diameter neck 54 downstream of the larger diameter inlet 52 and a larger diameter exit 56 downstream of the smaller diameter neck 54 on.

Wenn heiße Abgase durch die Abgasnachbehandlungseinheiten 16 und 18, aus der Düse 24 und durch die Venturi-Einheit 50 strömen, erzeugt die erhöhte Geschwindigkeit der Abgase einen Druckabfall, der Außenluft in den ringförmigen Spalt 43 und durch den Raum zwischen dem konischen Teil 44 der hohlen Haube 40 und in die Venturi-Einheit 50 zieht. In der Venturi-Einheit 50 vermischt sich diese Außenluft mit den durch die Abgasnachbehandlungseinheiten 16 und 18 strömenden Abgasen und kühlt diese. Diese Außenluft wird weiterhin über eine Außenseite der hohlen zylindrischen Abschirmung 30 und über die Außenseite des konischen Teils 26 und der Düse 24 gezogen und beaufschlagt diese mit einer Kühlwirkung.When hot exhaust gases through the exhaust aftertreatment units 16 and 18 , from the nozzle 24 and through the venturi unit 50 flow, the increased velocity of the exhaust gases generates a pressure drop, the outside air in the annular gap 43 and through the space between the conical part 44 the hollow hood 40 and in the venturi unit 50 draws. In the venturi unit 50 This outside air mixes with those through the exhaust aftertreatment units 16 and 18 flowing exhaust gases and cools them. This outside air will continue over an outside of the hollow cylindrical shield 30 and over the outside of the conical part 26 and the nozzle 24 pulled and applied these with a cooling effect.

Die hohle Haube 40 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt, der tiefgezogen oder geschleudert wurde, um die gewünschte Form zu erreichen. Die hohle Haube 40 weist eine Glockenform auf, die mit der Form des konischen Teils 26 und der Düse 24 des zylindrischen Hauptteils 14 eng übereinstimmt, um Luftstrom zu maximieren (minimaler Widerstand) und das gewünschte Luftvolumen, den gewünschten Druck und die gewünschten Geschwindigkeiten zu erreichen, die die sich ergebende Abgastemperatur optimieren.The hollow dome 40 is preferably made of steel that has been deep-drawn or spun to achieve the desired shape. The hollow dome 40 has a bell shape with the shape of the conical part 26 and the nozzle 24 of the cylindrical body 14 to maximize airflow (minimum drag) and to achieve the desired air volume, pressure, and speeds that optimize the resulting exhaust gas temperature.

Mit dieser Ausführung werden die Abgasnachbehandlungseinheiten 16 und 18 verlassende heiße Abgase auf gewünschte Temperaturen, wie sie in einem unterschiedlichen Abstand von dem Auslassende 48 gemessen werden, abgekühlt. Die hohle Haube 40 wirkt des Weiteren als eine Abschirmung zum Schutz der Oberseite des zylindrischen Hauptteils 14 und hält Schmutzteilchen von den Oberflächen fern. Drittens passiert die kühle Luft, die am unteren Ende der hohlen Haube 40 angesaugt wird, die Oberseite des konischen Teils 26 und der Düse 24, wodurch ihre Hauttemperaturen reduziert werden.With this embodiment, the exhaust aftertreatment units 16 and 18 leaving hot exhaust gases at desired temperatures, as at a different distance from the outlet end 48 be measured, cooled. The hollow dome 40 further acts as a shield to protect the top of the cylindrical body 14 and keeps dirt particles away from the surfaces. Third, the cool air happens at the bottom of the hollow hood 40 is sucked in, the top of the conical part 26 and the nozzle 24 , which reduces their skin temperatures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (5)

Abgasnachbehandlungsanordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Anordnung (10) ein hohles Gehäuse (12), das mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) enthält; eine Düse (24), die durch das hohle Gehäuse (12) zum Wegleiten von Abgasen von der mindestens einen Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) gebildet wird; eine hohle zylindrische Abschirmung (30), die das hohle Gehäuse (12) umgibt und davon beabstandet ist; und eine Venturi-Einheit (50), die Abgase von der Düse (24) und Außenluft empfängt, umfasst, wobei die Venturi-Einheit (50) dahingehend wirkt, Außenluft über eine Außenseite der hohlen zylindrischen Abschirmung (30) zu ziehen und die Außenluft mit durch die mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) strömenden Abgasen zu vermischen.Exhaust after-treatment arrangement for an internal combustion engine, wherein the arrangement ( 10 ) a hollow housing ( 12 ), the at least one exhaust aftertreatment unit ( 16 . 18 ) contains; a nozzle ( 24 ) passing through the hollow housing ( 12 ) for discharging exhaust gases from the at least one exhaust aftertreatment unit ( 16 . 18 ) is formed; a hollow cylindrical shield ( 30 ), the hollow housing ( 12 ) and spaced therefrom; and a venturi unit ( 50 ), the exhaust gases from the nozzle ( 24 ) and outside air, wherein the venturi unit ( 50 ), outside air over an outside of the hollow cylindrical shield (FIG. 30 ) and the outside air with through the at least one exhaust aftertreatment unit ( 16 . 18 ) to mix flowing exhaust gases. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hohle Haube (40), die ein Einlassende (42), ein Auslassende (48) und ein Abgasrohr (46), das das Einlassende (42) mit dem Auslassende (48) verbindet, aufweist, wobei die Venturi-Einheit (50) in dem Abgasrohr (56) angebracht ist, wobei das Einlassende (42) von einem Ende der hohlen zylindrischen Abschirmung (30) beabstandet ist und es umgibt und dazwischen einen ringförmigen Spalt (43) bildet, wobei die Venturi-Einheit (50) Außenluft durch den ringförmigen Spalt (43) anzieht.Exhaust after-treatment arrangement according to claim 1, characterized by a hollow hood ( 40 ), an inlet end ( 42 ), an outlet end ( 48 ) and an exhaust pipe ( 46 ), the inlet end ( 42 ) with the outlet end ( 48 ), wherein the venturi unit ( 50 ) in the exhaust pipe ( 56 ), the inlet end ( 42 ) from one end of the hollow cylindrical shield ( 30 ) and surrounds it and therebetween an annular gap ( 43 ), the venturi unit ( 50 ) Outside air through the annular gap ( 43 ). Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Haube (40) einen konischen Teil (44) umfasst, der zwischen dem Einlassende (42) und dem Abgasrohr (46) verbunden ist.Exhaust gas after-treatment arrangement according to claim 2, characterized in that the hollow hood ( 40 ) a conical part ( 44 ) located between the inlet end ( 42 ) and the exhaust pipe ( 46 ) connected is. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle Gehäuse (12) einen zylindrischen Hauptteil (14), der die mindestens eine Abgasnachbehandlungseinheit (16, 18) umgibt, und einen konischen Teil (26), der den zylindrischen Hauptteil (14) mit der Düse (24) verbindet, enthält.Exhaust after-treatment arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow housing ( 12 ) a cylindrical body ( 14 ), the at least one exhaust aftertreatment unit ( 16 . 18 ) and a conical part ( 26 ), the cylindrical main part ( 14 ) with the nozzle ( 24 ) contains. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturi-Einheit (50) einen einen größeren Durchmesser aufweisenden Eintritt (52), der ein stromabwärtiges Ende der Düse (24) umgibt, einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden Hals (54) stromabwärts des einen größeren Durchmesser aufweisenden Eintritts (52) und einen einen größeren Durchmesser aufweisenden Austritt (56) stromabwärts des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Halses (54) aufweist.Exhaust after-treatment arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Venturi unit ( 50 ) has a larger diameter entrance ( 52 ), which has a downstream end of the nozzle ( 24 ) surrounds a smaller diameter neck ( 54 ) downstream of the larger diameter inlet ( 52 ) and a larger diameter exit ( 56 ) downstream of the smaller diameter neck ( 54 ) having.
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