DE102014111978A1

DE102014111978A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014111978A1
Application number: DE102014111978.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schliesche
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-08-22
Also published as: DE102014111978B4; WO2016026778A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kartusche 1 zum Einsetzen in eine Wechselaufnahme 2.1 einer Abgasbehandlungseinheit 2 eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kartusche 1 eine umseitig geschlossene Seitenwand 1.3, mindestens eine Stirnseite 1.5, 1.5' und ein Anschlussstück 1.4, 1.4' zum Festsetzen an der Wechselaufnahme 2.1 aufweist, wobei mindestens eine Einlassöffnung 1.1 und mindestens eine Auslassöffnung 1.2 für Abgas in der durch das Anschlussstück 1.4 zumindest teilweise begrenzten Stirnseite 1.5, 1.5' vorgesehen sind, wobei in der Kartusche 1 zwischen der Einlassöffnung 1.1 und der Auslassöffnung 1.2 mindestens eine Abgasbehandlungskomponente 4 enthalten ist, wobei die Abgasbehandlungskomponente 4 als rein akustische Komponente ausgebildet ist und mindestens eine oder mehrere Schalldämpferkomponenten 4.1 bis 4.5 aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren und ein System hierzu.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kartusche zum Einsetzen in eine Wechselaufnahme einer Abgasbehandlungseinheit eines Kraftfahrzeugs wie ein LKW, wobei die Kartusche eine umseitig geschlossene Seitenwand mit mindestens einer Stirnseite aufweist, die durch ein Anschlussstück wie einen Flansch und/oder einen Anschlag zum Festsetzen an der Wechselaufnahme zumindest teilweise begrenzt ist, wobei mindestens eine Einlassöffnung und mindestens eine Auslassöffnung für Abgas in der Stirnseite vorgesehen sind, wobei in der Kartusche zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung mindestens eine Abgasbehandlungskomponente enthalten ist.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass mindestens eine Abgasbehandlungseinheit vorgesehen wird, mittels derer eine chemische oder reinigende Nachbehandlung des Abgases möglich ist, wobei die Abgasbehandlungseinheit eine Wechselaufnahme für eine DOC- oder DPF-Reinigungskartusche aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug wie ein LKW bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass mindestens eine rein akustische, chemiefreie und filterfreie Abgasbehandlungseinheit vorgesehen ist, und auf ein System mit einer solchen Abgasnachbehandlungseinrichtung mit unterschiedlichen Kartuschen.
Es sind bereits Abgasnachbehandlungseinrichtungen aus der DE 20 2006 012 530 U1 und der EP 1 691 045 A1 bestehend aus einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass allgemein bekannt. Zwischen dem Einlass und dem Auslass sind in der Regel mehrere Abgasbehandlungseinheiten vorgesehen, mittels derer eine chemische oder reinigende Nachbehandlung des Abgases erfolgt. Soweit als Abgasbehandlungseinheit ein DOC (Diesel-Oxidations-Katalysator) oder ein DPF (Diesel-Partikel-Filter) vorgesehen ist, weist dieser eine Wechselaufnahme für eine entsprechende Reinigungskartusche auf. Die Reinigungskartusche ist mit einem Filter- und/oder Katalysatorkörper versehen, der die chemische oder reinigende Nachbehandlung gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kartusche zum Einsetzen in eine Wechselaufnahme sowie ein Verfahren zum Bereitstellen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass trotz geringerer Montage und Herstellungskosten eine flexible Anpassung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gewährleistet wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Abgasbehandlungskomponente frei von einer chemischen Komponente und frei von einer Filterkomponente als rein akustische Komponente ausgebildet ist und mindestens eine Schalldämpferkomponente aufweist, mithin frei von reinigender Wirkung ist. Die Abgasbehandlungskomponente hat weder eine chemische noch eine reinigende Wirkung.
Grundsätzlich haben Abgasbehandlungseinheiten mit chemischer und/oder reinigender Wirkung, durch die das Abgas geleitet bzw. geführt wird, zwar eine akustische Wirkung, mithin eine schalldämmende Wirkung. Zu unterscheiden sind diese aber von akustischen Abgasbehandlungseinheiten, denen weder eine reinigende noch eine chemische Wirkung zukommt. Akustische Abgasbehandlungseinheiten weisen ausschließlich Schalldämpferkomponenten wie Resonanzräume, Zwischenwände, Perforationen, Resonanzräume, Helmholtzresonatoren und Schallleitrohre sowie Dämpfungsmittel wie Wolle auf, die dazu dienen, die Schallemission zu reduzieren.
Gelöst wird die Aufgabe auch erfindungsgemäß dadurch, dass die akustische Abgasbehandlungseinheit eine Kartusche mit einer darin angeordneten Abgasbehandlungskomponente sowie eine Wechselaufnahme für die Kartusche aufweist und dass das Gehäuse mindestens eine Serviceöffnung aufweist, die einen Wechsel oder Austausch der Kartusche gewährleistet. Somit kann die akustische Abgasbehandlungseinheit ohne weiteren Aufwand nur durch Austausch der Kartusche umgewandelt werden in eine chemische Abgasbehandlungseinheit.
Gelöst wird die Aufgabe auch erfindungsgemäß dadurch, dass die Wechselaufnahme wahlweise zur Lagerung einer Reinigungskartusche oder einer rein akustisch wirkenden, chemiefreien und filterfreien Abgasbehandlungskomponente verwendet wird, wobei die Abgasbehandlungskomponente zwecks Montage in eine Kartusche integriert und als Akustik-Kartusche ausgebildet ist, wobei die jeweilige Kartusche eine umseitig geschlossene Seitenwand mit mindestens einer Stirnseite aufweist, die durch ein Anschlussstück wie einen Flansch oder einen Anschlag zum Festsetzen an der Wechselaufnahme begrenzt ist, wobei mindestens eine Einlassöffnung und mindestens eine Auslassöffnung für Abgas in der Stirnseite vorgesehen sind.
Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein System bestehend aus einer Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Gehäuse, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass mindestens eine Abgasbehandlungseinheit mit einer Wechselaufnahme für eine auswechselbare Kartusche vorgesehen ist, und einer DOC- oder DPF-Reinigungskartusche sowie einer chemiefreien und filterfreien Akustik-Kartusche, wobei die Akustik-Kartusche mindestens eine oder mehrere Schalldämpferkomponenten aufweist, wobei die jeweilige Kartusche eine umseitig geschlossene Seitenwand mit mindestens einer Stirnseite aufweist, die durch ein Anschlussstück wie einen Flansch oder Anschlag zum Festsetzen an der Wechselaufnahme begrenzt ist, wobei mindestens eine Einlassöffnung und mindestens eine Auslassöffnung für Abgas in der Stirnseite vorgesehen sind.
Hierdurch wird erreicht, dass bei der Montage der Abgasnachbehandlungseinrichtung wahlweise eine Kartusche mit akustischer Wirkung oder eine Reinigungskartusche eingesetzt werden kann, um so den Anforderungen an die Abgasnachbehandlung Rechnung zu tragen. Dies hat auch erhebliche Vorteile hinsichtlich der Konstruktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Das gleiche Gehäuse kann ohne weitere Maßnahmen verwendet werden, um zwei verschiedenen Anforderungen an die Abgasnachbehandlung Rechnung zu tragen.
Wenn eine DOC- oder eine DPF-Einheit notwendig ist, wird bei der Montage die entsprechende DOC- oder DPF-Kartusche verwendet. Wenn nicht, wird die akustische Komponente montiert. Auch nachträglich kann die eine gegen die andere Kartusche ausgetauscht werden. Das System bietet dem Anwender die Möglichkeit, wahlweise die Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer Reinigungseinheit oder einer akustischen Einheit zu versehen.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn eine Grundform G und eine mit dem Wechselgehäuse in Wirkkontakt bringbare Anschlusskontur vorgesehen sind, wobei die Grundform G und/oder die Anschlusskontur der einer DPF-Reinigungskartusche und/oder einer DOC-Reinigungskartusche entspricht.
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 der Abgasnachbehandlungseinrichtung;
2a–c verschiedene Ausführungsbeispiele der Kartusche inkl. Abgasbehandlungskomponente.
Eine in 1 dargestellte Abgasnachbehandlungseinrichtung 3 weist ein Gehäuse 3.1 mit einem Einlass 3.2 und einem Auslass 3.3 auf. Innerhalb des Gehäuses 3.1 sind eine Abgasbehandlungseinheit 2 sowie in Strömungsrichtung nachgeschaltet weitere Abgasbehandlungseinheiten 5, 6 vorgesehen. Zudem ist eine Überströmkammer 3.5 vorgesehen, über die das Abgas von der Abgasbehandlungseinheit 2 zur weiteren Abgasbehandlungseinheit 5 bzw. 6 strömt. Alternativ hierzu kann auch (hier nicht dargestellt) ein direkter Strömungskanal oder eine direkte Strömungsverbindung zwischen den beiden Abgasbehandlungseinheiten 2, 5 bestehen.
Die Abgasbehandlungseinheit 2 weist eine Wechselaufnahme 2.1 auf, die zur Aufnahme einer Kartusche 1 mit einer hier zylindrischen Grundform G dient. Zwecks Austausch und Handhabung der Kartusche 1 weist das Gehäuse 3.1 eine nach 1 gestrichelt dargestellte Serviceöffnung 3.4 auf, die sich in der Ansicht nach 1 auf der Rückseite befindet.
Zur besseren Darstellung ist das Gehäuse 3.1 in der Vorderansicht aufgebrochen, sodass die Abgasbehandlungseinheiten 2, 5, 6 sowie die Kammer 3.5 zu sehen sind.
Die einzusetzende Kartusche 1 weist nach den 2a bis 2c zwei Stirnseiten 1.5, 1.5' und eine Seitenwand 1.3 auf, in der eine Abgasbehandlungskomponente 4 aufgenommen ist, die nach Ausführungsbeispiel 2a als chemische Komponente ausgebildet ist und eine chemische Abgasnachbehandlung gewährleistet. Hierbei kann es sich um einen Diesel-Partikel-Filter (DPF) oder einen Diesel-Oxidations-Katalysator (DOC) handeln.
Das Abgas tritt an der Stirnseite 1.5 über eine Einlassöffnung 1.1 in die Kartusche 1 ein und an der Stirnseite 1.5' über eine Auslassöffnung 1.2 aus der Kartusche 1 aus. Die hier dargestellten Kartuschen weisen eine zylindrische Grundform G auf, die entsprechend der Wechselaufnahme 2.1 ausgebildet ist, die vorzugsweise als Anschlag bzw. Flansch ausgebildet ist.
Nach Ausführungsbeispiel 2b und 2c handelt es sich um eine rein akustisch wirkende Abgasbehandlungskomponente, die frei von einer chemischen Wirkung und frei von einer Filterwirkung ist. Nach Ausführungsform 2b sind folgende Schalldämpferkomponenten vorgesehen: ein erstes und ein zweites Abgasrohr 4.1, 4.2 sowie zwei Zwischenwände 4.3, 4.4 und eine hintere Stirnwand 4.5 mit Perforation an der Stirnseite 1.5' der Kartusche 1. Das Abgas strömt durch eine Perforation 4.1a des endseitig geschlossenen Abgasrohres 4.1 sowie unmittelbar durch das endseitig offene Abgasrohr 4.2 in die Abgasrohre 4.1, 4.2 ein und durch eine jeweilige Perforation 4.1b, 4.2a in die durch beide Zwischenwände 4.3, 4.4 begrenzte Zwischenkammer. Dort kommunizieren beide Rohre über die entsprechende Perforierung innerhalb der Zwischenkammer. Das Abgas tritt durch eine Perforation 4.1c des endseitig geschlossenen Abgasrohres 4.1 und das endseitig offene Abgasrohr 4.2 innerhalb der Kartusche 1 aus und verlässt diese durch die perforierte Stirnwand 4.5. Das Abgasrohr 4.1 ist eingangsseitig geschlossen, sodass das Abgas über die Perforation eintritt.
Nach Ausführungsbeispiel 2c tritt das Abgas ebenfalls über die Einlassöffnung 1.1 in die Kartusche 1 ein. Über das endseitig offene Abgasrohr 4.1 und dessen Perforation 4.1a tritt das Abgas in die durch beide Wände 4.3, 4.5 begrenzte Zwischenkammer ein. Von dort gelangt es über die Perforation 4.2a des Abgasrohres 4.2 zum Rohrende bzw. zur Auslassöffnung 1.2 im Bereich der Stirnseite 1.5'.
Die Kartusche 1 wird beidseitig im Bereich beider Stirnseiten 1.5, 1.5' über ein jeweiliges Anschlussstück 1.4, 1.4' bzw. den Flansch innerhalb der Wechselaufnahme 2.1 gasdicht montiert. Je nach Anwendungsfall handelt es sich um eine chemisch wirkende Kartusche nach Ausführungsbeispiel 2a oder eine rein akustisch wirkende Kartusche nach Ausführungsbeispiel 2b oder 2c.
Bezugszeichenliste

1: Kartusche, Reinigungskartusche, Akustik-Kartusche
1.1: Einlassöffnung
1.2: Auslassöffnung
1.3: Seitenwand
1.4: Anschlussstück, Flansch
1.4': Anschlussstück, Flansch
1.5: Stirnseite
1.5': Stirnseite
2: Abgasbehandlungseinheit
2.1: Wechselaufnahme
3: Abgasnachbehandlungseinrichtung
3.1: Gehäuse
3.2: Einlass
3.3: Auslass
3.4: Serviceöffnung
3.5: Kammer, Überströmkammer
4: Abgasbehandlungskomponente
4.1: Schalldämpferkomponente, Abgasrohr mit Perforation
4.1a: Perforation von 4.1
4.1b: Perforation von 4.1
4.1c: Perforation von 4.1
4.2: Schalldämpferkomponente, Abgasrohr mit Perforation
4.2a: Perforation von 4.2
4.3: Schalldämpferkomponente, Zwischenwand
4.4: Schalldämpferkomponente, Zwischenwand
4.5: Schalldämpferkomponente, Stirnwand mit Perforation
5: weitere Abgasbehandlungseinheit
6: weitere Abgasbehandlungseinheit
G: Grundform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202006012530 U1 [0004]
EP 1691045 A1 [0004]

Claims

Kartusche (1) zum Einsetzen in eine Wechselaufnahme (2.1) einer Abgasbehandlungseinheit (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kartusche (1) eine umseitig geschlossene Seitenwand (1.3), mindestens eine Stirnseite (1.5, 1.5') und ein Anschlussstück (1.4, 1.4') zum Festsetzen an der Wechselaufnahme (2.1) aufweist, wobei mindestens eine Einlassöffnung (1.1) und mindestens eine Auslassöffnung (1.2) für Abgas in der durch das Anschlussstück (1.4) zumindest teilweise begrenzten Stirnseite (1.5, 1.5') vorgesehen sind, wobei in der Kartusche (1) zwischen der Einlassöffnung (1.1) und der Auslassöffnung (1.2) mindestens eine Abgasbehandlungskomponente (4) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasbehandlungskomponente (4) als rein akustische Komponente ausgebildet ist und mindestens eine oder mehrere Schalldämpferkomponenten (4.1 bis 4.5) aufweist.
Kartusche (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische, ovale oder kubische Grundform G vorgesehen ist, wobei die Grundform G der Art und der Größe nach einer Reinigungskartusche (1) für die als DPF und/oder als DOC ausgebildete Abgasbehandlungseinheit (2) nachgebildet ist.
Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einem Gehäuse (3.1) mit einem Einlass (3.2) und einem Auslass (3.3), wobei zwischen dem Einlass (3.2) und dem Auslass (3.3) mindestens eine rein akustische Abgasbehandlungseinheit (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Abgasbehandlungseinheit (2) eine Kartusche (1) mit einer darin angeordneten Abgasbehandlungskomponente (4) sowie eine Wechselaufnahme (2.1) für die Kartusche (1) aufweist und dass das Gehäuse (3.1) mindestens eine Serviceöffnung (3.4) aufweist, die einen Wechsel oder Austausch der Kartusche (1) gewährleistet.
Verfahren zum Bereitstellen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) bestehend aus einem Gehäuse (3.1) mit einem Einlass (3.2) und einem Auslass (3.3), wobei zwischen dem Einlass (3.2) und dem Auslass (3.3) mindestens eine Abgasbehandlungseinheit (2) vorgesehen wird, mittels derer eine chemische oder reinigende Nachbehandlung des Abgases möglich ist, wobei die Abgasbehandlungseinheit (2) eine Wechselaufnahme (2.1) für eine DOC- oder DPF-Reinigungskartusche (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bereitstellen einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) mit zwei Ausstattungsvarianten die Wechselaufnahme (2.1) zur Lagerung der Reinigungskartusche (1) und alternativ zur Lagerung einer rein akustisch wirkenden Abgasbehandlungskomponente (4) verwendet wird, wobei die Abgasbehandlungskomponente (4) zwecks Montage in eine Kartusche integriert und als Akustik-Kartusche (1) ausgebildet ist, wobei die jeweilige Kartusche (1) eine umseitig geschlossene Seitenwand (1.3) mit mindestens einer Stirnseite (1.5, 1.5') aufweist, die durch ein Anschlussstück (1.4, 1.4') zum Festsetzen an der Wechselaufnahme (2.1) begrenzt ist, wobei mindestens eine Einlassöffnung (1.1) und mindestens eine Auslassöffnung (1.2) für Abgas in der Stirnseite (1.5, 1.5') vorgesehen sind.
System bestehend aus einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (3) mit einem einen Einlass (3.2) und einen Auslass (3.3) aufweisenden Gehäuse (3.1), wobei zwischen dem Einlass (3.2) und dem Auslass (3.3) mindestens eine Abgasbehandlungseinheit (2) mit einer Wechselaufnahme (2.1) für eine auswechselbare Kartusche (1) vorgesehen ist, und einer DOC- oder DPF-Reinigungskartusche (1) sowie einer chemiefreien und filterfreien Akustik-Kartusche (1), wobei die Akustik-Kartusche (1) mindestens eine oder mehrere Schalldämpferkomponenten (4.1 bis 4.5) aufweist, wobei die jeweilige Kartusche (1) eine umseitig geschlossene Seitenwand (1.3) mit mindestens einer Stirnseite (1.5, 1.5') aufweist, die durch ein Anschlussstück (1.4, 1.4') zum Festsetzen an der Wechselaufnahme (2.1) begrenzt ist, wobei mindestens eine Einlassöffnung (1.1) und mindestens eine Auslassöffnung (1.2) für Abgas in der Stirnseite (1.5, 1.5') vorgesehen ist.