DE102014105466B4

DE102014105466B4 - Kanalwand

Info

Publication number: DE102014105466B4
Application number: DE102014105466.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kohrs
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: DE102014105466A1; WO2015158474A1

Abstract

Abgasanlagenelement für Verbrennungsmotoren mit einem eine Außenwand (1.1), eine Innenwand (1.2) und eine Mittelachse (1.3) aufweisenden Gehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Abgasnachbehandlungselements (7.1, 7.2), wobei die Außenwand (1.1) mit einem Abstand a zur Innenwand (1.2) angeordnet ist und beide Wände (1.1, 1.2) einen Funktionsraum F zumindest teilweise begrenzen, mit einer ersten Aussparung (2.1) innerhalb der Außenwand (1.1) und mit einer zweiten Aussparung (2.2) innerhalb der Innenwand (1.2), wobei im Bereich der ersten Aussparung (2.1) eine Montagezone (2.3) für einen Sensorstutzen (3) zur Aufnahme eines Sensorelements (3.1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalwand (4) vorgesehen ist, die im Bereich der ersten Aussparung (2.1) direkt mit der Außenwand (1.1) und im Bereich der zweiten Aussparung (2.2) mit der Innenwand (1.2) verbunden ist, wobei die Kanalwand (4) einen Kanal (4.1) mit einer quer zur Mittelachse (1.3) verlaufenden Längsachse (4.2) begrenzt, in dem das Sensorelement (3.1) platzierbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasanlagenelement für Verbrennungsmotoren mit einem eine Außenwand und eine Innenwand und eine Mittelachse aufweisenden Gehäuse zur Aufnahme mindestens eines Abgasnachbehandlungselements, wobei die Außenwand mit einem Abstand a zur Innenwand angeordnet ist und beide Wände einen Funktionsraum F zumindest teilweise begrenzen, mit einer ersten Aussparung innerhalb der Außenwand und mit einer zweiten Aussparung innerhalb der Innenwand, wobei im Bereich der ersten Aussparung eine Montagezone für einen Sensorstutzen zur Aufnahme eines Sensorelements vorgesehen ist.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Abgasanlagenelement für Verbrennungsmotoren der vorgenannten Art, bei dem im Bereich der ersten Aussparung ein Sensorstutzen zur Aufnahme eines Sensorelements vorgesehen ist, der zumindest mittelbar an der Außenwand befestigt ist, wobei eine Kanalwand mit einer ersten Stirnseite und mit einer zweiten Stirnseite vorgesehen ist, die im Bereich der zweiten Aussparung mit der Innenwand verbunden ist und die gegenüberliegend im Bereich der ersten Stirnseite mit dem Sensorstutzen gekoppelt ist, wobei die Kanalwand einen Kanal mit einer quer zur Mittelachse verlaufenden Längsachse begrenzt, in dem das Sensorelement platzierbar ist.
Aus der DE 20 2007 008 249 U1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln der Abgase von Verbrennungsmotoren bekannt, die ein Gehäuse mit Eingangskonus und Ausgangskonus umfasst. Je nach Verwendungszweck enthält das Gehäuse einen Rußpartikelfilter, einen Katalysator oder beides, die in einem Innengehäuse platziert sind. Zudem ist ein Sensor vorgesehen, der den Sauerstoffgehalt, die Temperatur und/oder den Druck misst. Für den sicheren und auswechselbaren Einbau der Sensoren besitzt das Gehäuse üblicherweise einen Sensorstutzen. Der Sensorstutzen ist über einen Wellschlauch an das Innengehäuse gekoppelt.
Aus der JP 2002 16 17 40 A ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der ein Wellschlauch über einen Sensorstutzen an das Innengehäuse gekoppelt ist.
Die WO 2013/086358 A1 beschreibt einen am Gehäuse angeordneten Sensorstutzen sowie eine Hülse für das Sensorelement, wobei die Hülse über einen Schiebesitz mit dem Sensorstutzen verbunden ist.
Aufgabe ist es, ein Gehäuse mit Sensorstutzen derart auszubilden und anzuordnen, dass eine vereinfachte Fertigung und verbesserte Systemeigenschaften gewährleistet sind.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine Kanalwand vorgesehen ist, die im Bereich der ersten Aussparung direkt mit der Außenwand und im Bereich der zweiten Aussparung mit der Innenwand verbunden ist, wobei die Kanalwand einen Kanal mit einer quer zur Mittelachse verlaufenden Längsachse begrenzt, in dem das Sensorelement platzierbar ist.
Wenn die Kanalwand mit Bezug zur Längsachse nicht ausreichend flexibel ausgebildet ist, so ist eine flexible Anbindung der Kanalwand vorzugsweise in Form eines Schiebesitzes an der Innenwand vorgesehen, um Spannungen im Montagesystem zu begegnen.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass die Kanalwand als Hülse ausgebildet ist, wobei der Sensorstutzen und/oder die Kanalwand eine Schulter aufweisen, über die der Sensorstutzen und die Kanalwand in Richtung der Längsachse ineinander geführt sind, wobei im Bereich der zweiten Aussparung der Innenwand eine Halteschulter vorgesehen ist, an der die Kanalwand befestigt ist. Die Schulter bildet vorzugsweise einen Schiebesitz zwischen dem Sensorstutzen und der Kanalwand, so dass eine einfache Montage und ausreichende Dichtheit sowie Flexibilität gewährleistet sind. Die Schulter kann auch als Gewindeschulter ausgebildet sein. In diesem Fall ist eine flexible Anbindung der Kanalwand vorzugsweise in Form eines Schiebesitzes an der Innenwand vorgesehen, um Spannungen im Montagesystem zu begegnen.
Der Funktionsraum F ist somit über die Kanalwand vollständig gegenüber dem Kanal abgeschottet. Durch die Kanalwand bzw. die Abschottung wird ein Ausspülen oder Einsaugen von Materialien wie insbesondere Dämmmaterial aus dem Funktionsraum in das Innere des Gehäuses bzw. in den Bereich des Abgasnachbehandlungselements verhindert. Der Kanal für das Sensorelement erstreckt sich zwischen der Außenwand und der Innenwand entlang der Längsachse, mithin quer zur Mittelachse. Das Sensorelement wird ebenfalls der Längsachse nach im Kanal angeordnet. Bei rundem Gehäuse erfolgt die Ausrichtung in radialer Richtung zur Mittelachse. Durch die entlang der Längsachse verlaufende Steckverbindung und das in Richtung der Längsachse einhergehende Spiel wird eine ausreichende Flexibilität der Kanalwand im Hinblick auf eine Relativbewegung zwischen der Außenwand und der Innenwand gewährleistet. Ohne Steckverbindung muss das in Richtung der Längsachse einhergehende Spiel durch eine ausreichende Flexibilität der Kanalwand selbst gewährleistet werden, beispielsweise durch eine Stauchzone.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Kanalwand insgesamt als Wellschlauch ausgebildet oder aus Gewebe gebildet ist. Somit ist eine ausreichende Flexibilität der Kanalwand im Hinblick auf eine Relativbewegung zwischen der Außenwand und der Innenwand gewährleistet, letzteres insbesondere in radialer Richtung zur Mittelachse. Sowohl bei dem Wellschlauch als auch bei dem Gewebe handelt es sich vorzugsweise um Metall, so dass eine Verschweißung möglich ist.
Es ist in äquivalenter Ausgestaltung auch möglich, dass die Kanalwand zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil an dem Sensorstutzen oder an der Außenwand befestigt ist und ein zweiter Teil an der Innenwand befestigt ist, wobei beide Teile über eine entsprechende Schulter ineinander gesteckt sind, so dass ausreichende Abschottung gewährleistet ist. Dieser Schiebesitz gewährleistet die zuvor angesprochene Flexibilität der Kanalwand.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass im Bereich der ersten Aussparung der Außenwand und/oder im Bereich der zweiten Aussparung der Innenwand eine Halteschulter vorgesehen ist, an der die Kanalwand befestigt ist. Durch die Halteschulter sind Toleranzen hinsichtlich der Länge der Kanalwand besser handhabbar. Es bestehen mehr Möglichkeiten bzw. Positionen über die Höhe der Schulter, an denen die Kanalwand befestigt werden kann.
Vorteilhaft kann es sein, wenn sich die Halteschulter der Innenwand nach außen in den Funktionsraum F erstreckt.
Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb des Funktionsraums F Dämmmaterial vorgesehen ist.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn ein Sensorelement mit einer Symmetrieachse vorgesehen ist, das am Sensorstutzen gelagert ist und zumindest teilweise im Kanal angeordnet ist. Das Sensorelement ist in Bezug auf die Symmetrieachse quer zur Mittelachse angeordnet und erstreckt sich durch den Funktionsraum.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
1 eine Prinzipskizze einer Schnittdarstellung des Abgasanlagenelements;
2 eine Prinzipskizze nach 1 mit Halteschulter;
3 eine Prinzipskizze nach 1 mit Hülse.
Die Prinzipskizze nach 1 zeigt einen Teilausschnitt aus einem Abgasanlagenelement bestehend aus einem eine Mittelachse 1.3 aufweisenden Gehäuse 1 und einem am Gehäuse 1 befestigten Sensorstutzen 3 mit einem daran befestigten Sensorelement 3.1, wobei das Sensorelement 3.1 innerhalb eines Kanals 4.1 bzw. einer Kanalwand 4 aufgenommen ist.
Das Gehäuse 1 ist zweischalig aufgebaut mit einer Außenwand 1.1 und einer Innenwand 1.2, die mit einem Abstand a zueinander angeordnet sind. Die Innenwand 1.2 bildet einen Abgaskanal, mithin ein Gehäuse für Abgasnachbehandlungselemente 7.1, 7.2. Zwischen der Außenwand 1.1 und der Innenwand 1.2 ist ein Funktionsraum F gebildet, der mit Dämmmaterial 6 ausgefüllt ist.
Sowohl die Außenwand 1.1 als auch die Innenwand 1.2 weisen je eine Aussparung 2.1, 2.2 auf, die zur Aufnahme des Sensorelementes 3.1 dient. Hierzu ist an einer Außenseite der Außenwand 1.1 der Sensorstutzen 3 in einer Montagezone 2.3 im Bereich der Aussparung 2.1 befestigt. Die vorgenannte Kanalwand 4 weist eine radial zur Mittelachse 1.3 ausgerichtete Längsachse 4.2 auf und ist als Wellschlauch ausgebildet, welcher im Bereich der jeweiligen Aussparung 2.1, 2.2 mit der Außenwand 1.1 einerseits und mit der Innenwand 1.2 andererseits verbunden ist. Das Sensorelement 3.1 ist mit Bezug auf eine Symmetrieachse 3.2 koaxial zur Längsachse 4.2 ausgerichtet. Von einer koaxialen Ausrichtung kann im Rahmen der Platzverhältnisse in der Kanalwand 4 Abstand genommen werden.
Nach Ausführungsbeispiel 2 weist sowohl die Innenwand 1.2 als auch die Außenwand 1.1 jeweils eine Halteschulter 5.2, 5.1 auf, die sich in radialer Richtung zur Mittelachse 1.3 erstreckt. Somit kann die Länge bzw. die Position der Kanalwand 4 mit größeren Toleranzen ausgeführt werden, um dennoch eine sichere Anbindung an die jeweilige Wand 1.1, 1.2 zu gewährleisten. Grundsätzlich ist es auch möglich, nur die Außenwand 1.1 bzw. nur die Innenwand 1.2 mit einer entsprechenden Halteschulter 5.1, 5.2 zu versehen.
Nach Ausführungsbeispiel 3 ist die Kanalwand 4 als Hülse ausgebildet, welche an ihrer ersten Stirnseite 4.3 mit der Innenwand 1.2 verbunden ist und welche an ihrer zweiten Stirnseite 4.4 mit dem Sensorstutzen 3 verbunden ist. Hierzu weist die Kanalwand 4 eine über den Umfang ausgebildete Schulter 4.5 auf, die zusammen mit einer Schulter 3.3 des Sensorstutzens 3 einen rohrförmigen Schiebesitz zwischen dem Sensorstutzen 3 und der Kanalwand 4 bildet.
Die im Betrieb entstehende Relativbewegung zwischen der Innenwand 1.2 und der Außenwand 1.1 aufgrund unterschiedlicher Erwärmung durch das Abgasrohr 1.2 wird durch die beschriebene Kanalwand 4 kompensiert bzw. aufgenommen. Hierzu ist nach den Ausführungsbeispielen 1 und 2 ein Wellschlauch vorgesehen. Nach Ausführungsbeispiel 3 wird dies durch den Schiebesitz zwischen der Hülse 4 und dem Sensorstutzen 3 bewerkstelligt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1.1: Außenwand
1.2: Innenwand, Abgasrohr
1.3: Mittelachse
2.1: erste Aussparung
2.2: zweite Aussparung
2.3: Montagezone
3: Sensorstutzen
3.1: Sensorelement
3.2: Symmetrieachse
3.3: Schulter
4: Kanalwand, Hülse
4.1: Kanal
4.2: Längsachse
4.3: erste Stirnseite
4.4: zweite Stirnseite
4.5: Schulter
5.1: Halteschulter
5.2: Halteschulter
6: Dämmmaterial
7.1: Abgasnachbehandlungselement
7.2: Abgasnachbehandlungselement
a: Abstand
F: Funktionsraum

Claims

Abgasanlagenelement für Verbrennungsmotoren mit einem eine Außenwand (1.1), eine Innenwand (1.2) und eine Mittelachse (1.3) aufweisenden Gehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Abgasnachbehandlungselements (7.1, 7.2), wobei die Außenwand (1.1) mit einem Abstand a zur Innenwand (1.2) angeordnet ist und beide Wände (1.1, 1.2) einen Funktionsraum F zumindest teilweise begrenzen, mit einer ersten Aussparung (2.1) innerhalb der Außenwand (1.1) und mit einer zweiten Aussparung (2.2) innerhalb der Innenwand (1.2), wobei im Bereich der ersten Aussparung (2.1) eine Montagezone (2.3) für einen Sensorstutzen (3) zur Aufnahme eines Sensorelements (3.1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalwand (4) vorgesehen ist, die im Bereich der ersten Aussparung (2.1) direkt mit der Außenwand (1.1) und im Bereich der zweiten Aussparung (2.2) mit der Innenwand (1.2) verbunden ist, wobei die Kanalwand (4) einen Kanal (4.1) mit einer quer zur Mittelachse (1.3) verlaufenden Längsachse (4.2) begrenzt, in dem das Sensorelement (3.1) platzierbar ist.
Abgasanlagenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (4) als Wellschlauch ausgebildet oder aus Gewebe gebildet ist.
Abgasanlagenelement für Verbrennungsmotoren mit einem eine Außenwand (1.1), eine Innenwand (1.2) und eine Mittelachse (1.3) aufweisenden Gehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Abgasnachbehandlungselements (7.1, 7.2), wobei die Außenwand (1.1) mit einem Abstand a zur Innenwand (1.2) angeordnet ist und beide Wände (1.1, 1.2) einen Funktionsraum F zumindest teilweise begrenzen, mit einer ersten Aussparung (2.1) innerhalb der Außenwand (1.1) und mit einer zweiten Aussparung (2.2) innerhalb der Innenwand (1.2), wobei im Bereich der ersten Aussparung (2.1) ein Sensorstutzen (3) zur Aufnahme eines Sensorelements (3.1) vorgesehen ist, der zumindest mittelbar an der Außenwand (1.1) befestigt ist, wobei eine Kanalwand (4) mit einer ersten Stirnseite (4.3) und mit einer zweiten Stirnseite (4.4) vorgesehen ist, die im Bereich der zweiten Aussparung (2.2) mit der Innenwand (1.2) verbunden ist und die gegenüberliegend im Bereich der ersten Stirnseite (4.3) mit dem Sensorstutzen (3) gekoppelt ist, wobei die Kanalwand (4) einen Kanal (4.1) mit einer quer zur Mittelachse (1.3) verlaufenden Längsachse (4.2) begrenzt, in dem das Sensorelement (3.1) platzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (4) als Hülse ausgebildet ist, wobei der Sensorstutzen (3) und/oder die Kanalwand (4) eine Schulter (3.3, 4.5) aufweisen, über die der Sensorstutzen (3) und die Kanalwand (4) in Richtung der Längsachse (4.2) ineinander geführt sind, wobei im Bereich der zweiten Aussparung (2.2) der Innenwand (1.2) eine Halteschulter (5.1, 5.2) vorgesehen ist, an der die Kanalwand (4) befestigt ist.
Abgasanlagenelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der ersten Aussparung (2.1) der Außenwand (1.1) und/oder im Bereich der zweiten Aussparung (2.2) der Innenwand (1.2) eine Halteschulter (5.1, 5.2) vorgesehen ist, an der die Kanalwand (4) befestigt ist.
Abgasanlagenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Halteschulter (5.2) der Innenwand (1.2) nach außen in den Funktionsraum F erstreckt.
Abgasanlagenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Funktionsraums F Dämmmaterial 6 vorgesehen ist.
Abgasanlagenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (3.1) mit einer Symmetrieachse (3.2) vorgesehen ist, das am Sensorstutzen (3) gelagert ist und zumindest teilweise im Kanal (4.1) angeordnet ist.