DE102020007553A1

DE102020007553A1 - Abgasbox für ein Abgasnachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE102020007553A1
Application number: DE102020007553.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Pudlik; Christopher Glasmacher; Thomas Wilkes
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-03-18
Also published as: DE102021131774A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasbox für ein Abgasnachbehandlungssystem, wobei ein erstes Canning und ein zweites Canning von der Längsachse eines ersten Rohrs jeweils um die Länge l2beabstandet angeordnet sind, ein Montageverfahren und ein Abgasnachbehandlungssystem.Die erfindungsgemäße Abgasbox (1) für ein Abgasnachbehandlungssystem (2) umfasst ein erstes Canning (3), ein zweites Canning (4) und ein erstes Rohr (6), wobei- das erste Canning (3) und das zweite Canning (4) einen Radius r1oder einen Radius r2aufweisen und ausgebildet sind, jeweils eine Abgasnachbehandlungskomponente aufzunehmen,- das erste Rohr (6) einen Radius r3aufweist,- das erste Canning (3), das zweite Canning (4) und das erste Rohr (6) jeweils parallel zueinander angeordnet sind und- die Längsachsen des ersten Cannings (3) und des zweiten Cannings (4) von der Längsachse des ersten Rohrs (6) jeweils um die Länge l2beabstandet angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasbox für ein Abgasnachbehandlungssystem, wobei ein erstes Canning und ein zweites Canning von der Längsachse eines ersten Rohrs jeweils um die Länge I₂ beabstandet angeordnet sind, ein Montageverfahren und ein Abgasnachbehandlungssystem.
Aus der DE 10 2009 017 684 B4 ist eine gekapselte Abgasnachbehandlungsanlage bekannt, die kapselseitige Versorgungsanschlüsse aufweist und modular aus scheibenförmigen Baueinheiten aufgebaut ist.
Die erfindungsgemäße Abgasbox für ein Abgasnachbehandlungssystem umfasst ein erstes Canning, ein zweites Canning und ein erstes Rohr, wobei

- das erste Canning und das zweite Canning einen Radius r₁ oder einen Ra-dius r₂ aufweisen und ausgebildet sind, jeweils eine Abgasnachbehandlungskomponente aufzunehmen,
- das erste Rohr einen Radius r₃ aufweist,
- das erste Canning, das zweite Canning und das erste Rohr jeweils parallel zueinander angeordnet sind und
- die Längsachsen des ersten Cannings und des zweiten Cannings von der Längsachse des ersten Rohrs jeweils um die Länge I₂ beabstandet angeordnet sind.

Dadurch, dass die Längsachsen des ersten Cannings und des zweiten Cannings von der Längsachse des ersten Rohrs jeweils um die Länge I₂ beabstandet angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung, dass Symmetrien vorteilhaft genutzt werden, so dass ein Montageaufwand und/oder eine Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen reduziert werden können.
Als Canning wird ein Gehäuse, bevorzugt ein metallisches Gehäuse verstanden, das ausgebildet ist, eine Abgasnachbehandlungskomponente, insbesondere einen Fahrzeugkatalysator aufzunehmen.
Als Abgasnachbehandlungskomponenten werden Komponenten zum Reinigen eines Abgases verstanden. Diese können beispielsweise als ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein SCR Katalysator, ein Ammoniakschlupfkatalysator (ASK) und/oder ein Dieselpartikelfilter (DPF) ausgeführt sein. Auch Kombinationen verschiedener Fahrzeugkatalysatoren können als Abgasnachbehandlungskomponente aufgenommen werden. Weiterhin kann die Abgasbox Vorrichtungen zum Einbringen von Reduktionsmittel und/oder Kohlenwasserstoffen (HC) sowie Mischer und/oder Heizvorrichtungen umfassen.
Bevorzugt weisen das erste Canning und das zweite Canning einen identischen Radius auf. Dadurch kann eine Anzahl an identischen Bauteilen erhöht werden. Besonders bevorzugt sind das erste Canning und das zweite Canning in einer Ebene angeordnet. Durch eine solche Anordnung wird ein besonders bevorzugtes Ausnutzen von Symmetrien ermöglicht.
Weiterhin bevorzugt sind das erste Canning und das zweite Canning über das Rohr so verbunden, dass Abgas zunächst das erste Canning und dann das zweite Canning durchströmen kann. So wird eine platzsparende Anordnung von zumindest zwei Abgasnachbehandlungskomponenten ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst die Abgasbox ein drittes Canning und ein zweites Rohr, wobei

- das dritte Canning den Radius r₁ oder den Radius r₂ aufweist und ausgebildet ist, eine Abgasnachbehandlungskomponente aufzunehmen,
- das zweite Rohr den Radius r₃ aufweist,
- das dritte Canning und das zweite Rohr jeweils parallel zum ersten Canning, zum zweiten Canning und zum ersten Rohr angeordnet sind und
- die Längsachsen des zweiten und des dritten Cannings von der Längsachse des zweiten Rohrs jeweils um die Länge I₂ beabstandet angeordnet sind.

Dadurch, dass die Längsachsen des zweiten und des dritten Cannings von der Längsachse des zweiten Rohrs jeweils um die Länge I₂ beabstandet angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung, dass für die Nutzung mit drei Cannings Symmetrien vorteilhaft genutzt werden. So können ein Montageaufwand sowie eine Anzahl an unterschiedlichen Bauteilen reduziert werden.
Bevorzugt weisen das erste Canning, das zweite Canning und das dritte Canning einen identischen Radius auf, so dass eine Anzahl an identischen Bauteilen erhöht werden kann.
Für eine flache Ausführung der Abgasbox sind das erste Canning, das zweite Canning und das dritte Canning besonders bevorzugt in einer Ebene angeordnet. Für eine schmale Ausführung der Abgasbox sind das erste Canning und das zweite Canning in einer ersten Ebene und das dritte Canning in einer zweiten Ebene angeordnet. Die flache und die schmale Anordnung ermöglichen so ein besonders bevorzugtes Ausnutzen von Symmetrien.
Weiterhin bevorzugt sind das erste Canning, das zweite Canning und das dritte Canning über das erste Rohr und das zweite Rohr so verbunden, dass Abgas das erste Canning, das zweite Canning und das dritte Canning nacheinander durchströmen kann. So wird eine platzsparende Anordnung von zumindest drei Abgasnachbehandlungskomponenten ermöglicht. Die Reihenfolge des Durchströmens ist dabei im Rahmen einer Auslegung frei wählbar. Durch die symmetrische Anordnung kann durch Auswählen entsprechender Umlenkhauben eine gewünschte Reihenfolge definiert werden. Die Abgasbox ermöglicht damit eine Flexibilität hinsichtlich einer Anordnung von Abgasnachbehandlungskomponenten.
Vorzugsweise umfasst die.Abgasbox

- zwei identische Grundplatten,
- zwei identische Koni,
- n_U Umlenkhauben, wobei sich die Anzahl der Umlenkhauben n_U aus der Anzahl der Cannings nc gemäß folgendem Zusammenhang ergibt: n_U = 2*(n_C-1),
- zwei identische Verbindungselemente jeweils für das erste, das zweite und das dritte Canning und
- zwei identische Abschlusshauben, wobei

Dadurch, dass die Abgasbox die entsprechend ausgebildeten Grundplatten, Koni, Umlenkhauben, Verbindungselemente und Abschlusshauben umfasst, ermöglicht die Erfindung, dass die Abgasbox eine hohe Anzahl an Gleichteilen umfasst, wodurch Kosten reduziert und eine Montage sowie eine Wartung der Abgasbox vereinfacht werden können.
Durch Verwendung einer hohen Anzahl an Gleichteilen und Ausnutzen von Symmetrien kann die Abgasbox flexibel ausgelegt werden. So können beispielsweise die Positionen von Ein- und Auslass durch entsprechendes Positionieren der identischen Koni und eine Reihenfolge eines Durchströmens der Cannings mit Abgas bedarfsgerecht angepasst werden. Weiterhin ist der Aufbau der Abgasbox an Ein- und Auslassseite identisch, was hinsichtlich eines Einbauens in ein Fahrzeug vorteilhaft sein kann.
Bevorzugt sind die identischen Verbindungselemente als V-Band Schellen ausgeführt und umfassen je V-Band Schelle zwei V-Band Schellenflansche und eine V-Band Dichtung. So wird ein Positionieren der Cannings in den Grundplatten ermöglicht, indem je ein V-Band Schellenflansch an einer Grundplatte sowie einem Canning angebracht wird und die beiden V-Band Schellenflansche über die V-Band Dichtung verbunden und abgedichtet werden.
Vorzugsweise weisen alle Cannings den Radius r₁ auf und die n_C Umlenkhauben sowie alle Verbindungselemente sind identisch ausgeführt.
Dadurch, dass die n_C Umlenkhauben und alle Verbindungselemente identisch ausgeführt sind, ermöglicht die Erfindung, dass eine Anzahl an Gleichteilen gegenüber einer Ausführung mit Cannings unterschiedlichen Durchmessers weiter gesteigert werden kann. Insbesondere durch das Verwenden identischer Verbindungselemente kann ein Wartungsaufwand reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Montageverfahren für eine erfindungsgemäße Abgasbox umfasst die folgenden Schritte:

- Verbinden von ersten Flanschen der Verbindungselemente mit jeweils einer der Grundplatten,
- Verbinden der Koni und der Umlenkhauben mit jeweils einer der Grundplatten,
- Verbinden der Abschlusshauben mit jeweils einer der Grundplatten,
- Verbinden von zweiten Flanschen der Verbindungselemente mit jeweils einem Canning und Verbinden der Rohre mit jeweils einer der Grundplatten.

Dadurch, dass die ersten Flansche, die Koni, die Umlenkhauben und die Abschlusshauben mit der Grundplatte verbunden werden, ermöglicht die Erfindung, dass das Montageverfahren zumindest teilweise automatisiert durchgeführt werden kann.
Bevorzugt erfolgt das Verbinden zumindest teilweise durch Schweißen. Insbesondere das Verbinden der ersten Flansche, der Koni, der Umlenkhauben und der Abschlusshauben mit der Grundplatte kann so durch ein automatisiertes Schweißen erfolgen.
Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen ersten SCR Katalysator (SCR₁), einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen zweiten SCR Katalysator (SCR₂) und eine erfindungsgemäße Abgasbox, wobei

- der SCR₁ stromauf des DPF im ersten Canning der Abgasbox angeordnet ist,
- der DPF im zweiten Canning der Abgasbox angeordnet ist und
- der SCR₂ stromab des DPF im dritten Canning der Abgasbox angeordnet ist.

Dadurch, dass das Abgasnachbehandlungssystem den SCR₁, den DPF und den SCR₂ umfasst und diese in der Abgasbox angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung eine vorteilhafte Abgasreinigung, insbesondere eine Reduktion von NOx Emissionen, eine platzsparende Anordnung der Abgasnachbehandlungskomponenten und verringerte Fertigungskosten.
Bevorzugt umfasst das Abgasnachbehandlungssystem einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromauf der Abgasbox sowie zumindest eine Vorrichtung zum Einbringen von Reduktionsmittel und/oder HC. Besonders bevorzugt ist der DOC stromauf der Abgasbox elektrisch beheizbar ausgeführt. Elektrisch beheizbar bedeutet hier, dass entweder ein Heizkatalysator mit einer DOC-Beschichtung ausgeführt ist oder unmittelbar stromauf des DOC ein Heizelement im Abgasnachbehandlungssystem angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen DOC, einen DPF, einen SCR Katalysator und eine erfindungsgemäße Abgasbox, wobei

- der DOC stromauf des DPF im ersten Canning der Abgasbox angeordnet ist,
- der DPF im zweiten Canning der Abgasbox angeordnet ist und
- der SCR Katalysator stromab des DPF im dritten Canning der Abgasbox angeordnet ist.

Dadurch, dass das Abgasnachbehandlungssystem den DOC, den DPF und den SCR Katalysator umfasst und diese in der Abgasbox angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung eine vorteilhafte Abgasreinigung, insbesondere eine Reduktion von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid, eine platzsparende Anordnung der Abgasnachbehandlungskomponenten und verringerte Fertigungskosten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Abgasbox,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Cannings und Rohren in einer Abgasbox,
4 ein Ausführungsbeispiel von Dimensionen einer Anordnung von Cannings und Rohren in einer Abgasbox,
5 ein Ausführungsbeispiel eines Montageverfahrens für eine Abgasbox,
6 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Cannings und Rohren in einer Abgasbox,
7 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Cannings und Rohren in einer Abgasbox,
8 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Cannings und Rohren in einer Abgasbox,
9 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems,
10 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems,
11 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems und
12 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Abgasnachbehandlungssystems.

1 zeigt ein Abgasnachbehandlungssystem 2 umfassend einen ersten Dieseloxidationskatalysator (DOC₁) 20, einen ersten SCR Katalysator (SCR₁) 13, einen ersten Ammoniakschlupfkatalysator ASK₁ 16, einen zweiten Dieseloxidationskatalysator DOC₂ 17, einen Dieselpartikelfilter (DPF) 14, einen zweiten SCR Katalysator (SCR₂) 15 und einen zweiten Ammoniakschlupfkatalysator (ASK₂) 18.
Der erste SCR Katalysator (SCR₁) 13 und der erste Ammoniakschlupfkatalysator (ASK₁) 16, der zweite Dieseloxidationskatalysator (DOC₂) 17 und der DPF 14 sowie der zweite SCR Katalysator (SCR₂) 15 und der zweite Ammoniakschlupfkatalysator (ASK₂) 18 sind jeweils als eine Katalysatoreinheit ausgeführt.
Die Dieseloxidationskatalysatoren DOC₁ 20 und DOC₂ 17 sind ausgebildet unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenstoffmonoxide (CO) zu oxidieren und damit unschädlich zu machen. Die Oxidation läuft exotherm ab. Daher können der DOC₁ 20 und DOC₂ 17 insbesondere in Kaltstart- und Warmlaufbedingungen zum Aufheizen des Abgasnachbehandlungssystems 2 genutzt werden. Um dieses Aufheizen gezielt durchführen zu können, umfasst das Abgasnachbehandlungssystem 2 eine erste 21 und eine zweite 23 Vorrichtung, um Kohlenwasserstoffe jeweils stromauf des DOC₁ 20 und des DOC₂ 17 in das Abgasnachbehandlungssystem 2 einzubringen. Der DOC₁ ist, um ein schnelles Aufheizen zu erreichen, möglichst motornah angeordnet.
Die SCR Katalysatoren SCR₁ 13 und SCR₂ 15 sind ausgebildet Stickoxidemissionen (NOx) unter Nutzung eines Reduktionsmittels zu reduzieren. Zum Bereitstellen des Reduktionsmittels umfasst das Abgasnachbehandlungssystem 2 eine erste 22 und eine zweite 24 Vorrichtung zum Einbringen von Reduktionsmittel jeweils stromauf des SCR₁ 13 und des SCR₂ 15. Die unmittelbar stromab des SCR₁ 13 und des SCR₂ 15 angeordneten Ammoniakschlupfkatalysatoren ASK₁ 16 und ASK₂ 18 sind ausgebildet, einen Reduktionsmittelschlupf, insbesondere einen Schlupf von Ammoniak (NH3) und/oder Lachgas (N2O), zu reduzieren.
Der DPF 14 ist ausgebildet, Rußemissionen aus einem das Abgasnachbehandlungssystem 2 durchströmenden Abgas zu filtern. Zum Regenerieren des DPF 14 wird der gefilterte Ruß abgebrannt, indem über die zweite Vorrichtung 23 Kohlenwasserstoffe stromauf des DOC₂ 17 in das Abgasnachbehandlungssystem 2 eingebracht werden. Die eingebrachten HCs werden im DOC₂ 17 exotherm oxidiert. Die bei der Oxidation freigesetzte Wärmeenergie kann dann zum Regenerieren des DPF 14 verwendet werden.
Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst eine stromab des DOC₁ 20 angeordnete Abgasbox 1. 2 zeigt die Abgasbox 1 in einer Außenansicht. Dabei ist die Abgasbox 1 in zwei unterschiedlichen Ansichten gezeigt, einmal (links) mit der Einlassseite 31 sichtbar und einmal (rechts) mit der Auslassseite 32 sichtbar.
Die Einlass- 31 und die Auslassseite 32 umfassen jeweils eine identische Abschlusshaube 12. Die Einlass- 31 und die Auslassseite 32 unterscheiden sich nur dadurch, dass ein Einlassrohr 33 gerade und ein Auslassrohr 34 gekrümmt ausgeführt sind.
Die Außenseiten der Abgasbox 1 umfassen 4 Seitenverkleidungen 35,36,37,38, die teilweise nicht dargestellte Wartungsklappen umfassen.
3 zeigt zwei Ansichten der Abgasbox 1 ohne die Seitenverkleidungen 35,36,37,38 und die zwei Abschlusshauben 12. In der ersten Ansicht (links) ist die Einlassseite 31 sichtbar, in der zweiten Ansicht (rechts) die Auslassseite 32.
Die Abgasbox 1 umfasst ein erstes Canning 3, ein zweites Canning 4 und ein drittes Canning 5 sowie ein erstes Rohr 6 und ein zweites Rohr 7. Weiterhin umfasst die Abgasbox 1 zwei identische Grundplatten 8, zwei identische Koni 9, vier identische Umlenkhauben 10 und sechs identische Verbindungselemente 11. Damit umfasst die Abgasbox 1 eine sehr hohe Anzahl an Gleichteilen, wodurch Kosten gesenkt und eine Wartung vereinfacht wird.
Der SCR₁ 13 und der ASK₁ 16 sind stromauf des DPF 14 im ersten Canning 3 der Abgasbox 1 angeordnet. Der zweite DOC₂ 17 und der DPF 14 sind im zweiten Canning 4 der Abgasbox 1 angeordnet. Der SCR₂ 15 und der ASK₂ 18 sind stromab des DPF 14 im dritten Canning 5 der Abgasbox 1 angeordnet.
Das Abgas gelangt vom DOC₁ 20 über das Einlassrohr 33 und den einlassseitigen Konus 9 in das erste Canning 3. Stromab des ersten Cannings 3 wird das Abgas über eine erste Umlenkhaube 10 in das erste Rohr 6 umgelenkt und durch eine zweite Umlenkhaube 10 in das zweite Canning 4 geleitet. Stromab des zweiten Cannings 4 wird das Abgas durch eine dritte Umlenkhaube 10 in das zweite Rohr 7 umgelenkt und durch eine vierte Umlenkhaube 10 in das dritte Canning 5 geführt. Stromab des dritten Cannings 5 verlässt das Abgas die Abgasbox 1 durch den auslassseitigen Konus 8 und das Auslassrohr 34.
Die Abgasbox 1 umfasst auch die hier nicht gezeigten Vorrichtungen 21,22,23,24 zum Einbringen von HC und Reduktionsmittel. Die Anbringung der Vorrichtungen 21,22,23,24 erfolgt durch einen zusätzlichen Stanzvorgang, um eine erforderliche Öffnung in eine Umlenkhaube 10 einzuarbeiten. In einem alternativen Ausführungsbeispiel erfolgt das Einarbeiten der Öffnung durch einen Laserschnitt.
Die Radien r₁ der Cannings 3,4,5 sind hier identisch und basierend auf einem Minimalradius für den DPF 14 ausgelegt, um einen Abgasgegendruck über den DPF 14 zu senken. Dadurch sind der SCR₁ 13 und der SCR₂ 15 etwas überdimensioniert, was allerdings einen niedrigen Abgasgegendruck begünstigt.
In alternativen Ausführungsbeispielen weist das zweite Canning 4 einen gegenüber dem ersten Canning 3 und dem dritten Canning 5 vergrößerten Durchmesser auf. Dadurch kann eine optimalere Dimensionierung des SCR₁ 13 und des SCR₂ 15 erfolgen, allerdings reduziert sich die Anzahl der Gleichteile entsprechend.
4 zeigt schematisch, wie die Cannings 3,4,5 und die Rohre 6,7 in der Abgasbox 1 angeordnet sind. Hierzu ist eine Ansicht einer Grundplatte 8 gezeigt, mit den Aussparungen, in denen die Cannings 3,4,5 und die Rohre 6,7 positioniert werden. Die Cannings 3,4,5 und die Rohre 6,7 sind jeweils parallel zueinander angeordnet. Die Längsachsen des ersten Cannings 3 und des zweiten Cannings 4 sind von der Längsachse des ersten Rohrs 6 jeweils um die Länge I₂ beabstandet. Die Längsachsen des zweiten Cannings 4 und des dritten Cannings 5 sind von der Längsachse des zweiten Rohrs 7 jeweils um die Länge I₂ beabstandet.
Ein Abstand I₁ zwischen den Längsachsen der Cannings 3,4,5 ist durch diese Anordnung identisch. Der Abstand a zwischen den Außenseiten der Cannings 3,4,5 kann frei gewählt werden, wird aber limitiert durch einen Platzbedarf, der ein Anbringen der Cannings 3,4,5 auf einer Grundplatte 8 und der Umlenkhauben 10 auf einer Grundplatte 8 erfordert. Der Abstand I₁ ergibt sich hier zu l₁ = 2r₁ + α.
Wenn, wie für das in 4 gezeigt Ausführungsbeispiel, die Außenfläche des Rohrs 6 mit der Außenfläche des Cannings 3 in einer Flucht angeordnet ist und die Außenfläche des Rohrs 7 mit der Außenfläche des Cannings 5 in einer Flucht angeordnet ist, ergeben sich die in 4 gezeigten Abstände aus folgenden Zusammenhängen: $y - 2 r_{1} + α, y' = r_{1} - r_{3}, y'' = \frac{y}{2} + y',$
$h = \sqrt{\frac{3}{4} l_{1}^{2}} = h_{1} + h_{2}, h_{1} = \frac{h^{2} + y''^{2} - y'^{2}}{2 h} .$
Die Länge I₂ ergibt sich dann zu $l_{2} = \sqrt{h_{1}^{2} + y'^{2}} .$
In einem alternativen Ausführungsbeispiel entspricht der Radius des zweiten Cannings 4 einem Radius r₂, der vom Radius r₁ verschieden ist. Das erste Canning 3 und das dritte Canning 5 sind dann um den Abstand y, das zweite Canning 4 vom ersten Canning 3 und dritten Canning 5 jeweils um den Abstand l1 beabstandet. Für die Abstände l₁ und h ergeben sich dann folgende Zusammenhänge: $l_{1} = r_{1} + r_{3} + α,$
$h = \sqrt{h_{1}^{2} + y'^{2}} .$
5 zeigt einen Teil der Abgasbox 1 in einer Explosionsdarstellung. Das Montieren der Abgasbox 1 umfasst die folgenden Schritte:

- Verschweißen von ersten Flanschen 41 der Verbindungselemente 11 mit jeweils einer der Grundplatten 8,
- Verschweißen der Koni 9 und der Umlenkhauben 10 mit jeweils einer der Grundplatten 8,
- Verschweißen der Abschlusshauben 12 mit jeweils einer der Grundplatten 8,
- Verschweißen von zweiten Flanschen der Verbindungselemente 11 mit jeweils einem Canning 3,4,5 und Verbinden der Rohre 6,7 mit jeweils einer der Grundplatten 8.

Das Verschweißen der ersten Flansche 41, der Koni 9, der Umlenkhauben 10 und der Abschlusshauben 12 mit den Grundplatten 8 erfolgt hier automatisiert, so dass eine zeit- und kostensparende Produktion erfolgen kann. Da das Montageverfahren für die Einlass- 31 und die Auslassseite 32 identisch angewendet wird, resultieren weitere Vorteile hinsichtlich Aufwand und damit Kosten.
6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel von zwei Ansichten der Abgasbox 1 ohne die Seitenverkleidungen 35,36,37,38 und die zwei Abschlusshauben 12. In der ersten Ansicht (links) ist die Einlassseite 31 sichtbar, in der zweiten Ansicht (rechts) die Auslassseite 32.
Gegenüber dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Einlassrohr 33 und das Auslassrohr 34, die Koni 9 sowie die Umlenkhauben 10 unterschiedlich positioniert. Dies zeigt, dass die Abgasbox 1 eine Flexibilität hinsichtlich einer Anordnung der Bauteile und/oder einer Reihenfolge der Durchströmung von Abgasnachbehandlungskomponenten ermöglicht.
Durch die geänderte Anordnung des Einlassrohrs 33 und des Auslassrohrs 34 werden spezifische Einbauanforderungen wie beispielsweise ein vorhandener Bauraum berücksichtigt. Zudem kann die Reihenfolge der Durchströmung der Abgasnachbehandlungskomponenten je nach Anforderung geändert werden. Die Anzahl der Gleichteile und der Aufwand bei der Montage bleiben dabei unverändert. Es kann also ohne zusätzlichen Zeitbedarf oder spezifische Bauteile eine Abgasbox 1 flexibel gestaltet werden.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abgasbox 1. Hier sind die drei Cannings 3,4,5 nebeneinander angeordnet, so dass eine flache Bauweise der Abgasbox 1 ermöglicht wird. Auch hier werden die vorteilhaften Symmetrien genutzt, so dass das erste Canning 3, das zweite Canning 4 und das erste Rohr 6 sowie das dritte Canning 5, das zweite Canning 4 und das zweite Rohr 7 um die Länge l₂ beabstandet sind. Die Cannings 3,4,5 sind zueinander um den Abstand y beabstandet. Auch in dieser Ausführung kann daher ein großer Anteil an Gleichteilen verwendet und ein zumindest teilweise automatisiertes Montageverfahren genutzt werden.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abgasbox 1. Hier umfasst die Abgasbox 1 ein erstes Canning 3 und ein zweites Canning 4. Auch hier werden die vorteilhaften Symmetrien genutzt, so dass das erste Canning 3, das zweite Canning 4 und das erste Rohr 6 um die Länge l₂ beabstandet sind. Die Cannings 3,4 sind zueinander um den Abstand y beabstandet. Auch in dieser Ausführung kann daher ein großer Anteil an Gleichteilen verwendet und ein zumindest teilweise automatisiertes Montageverfahren genutzt werden.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 2. Hier umfasst das Abgasnachbehandlungssystem 2 einen durch ein Heizelement 53 elektrisch beheizbaren DOC 19, einen mit einer SCR Beschichtung ausgeführten DPF 51 (SDPF) und einen SCR Katalysator 15 mit einem unmittelbar stromab angeordneten ASK 18.
Der DOC 19 ist stromauf des SDPF 51 in einem ersten Canning 3 einer Abgasbox 1 angeordnet, der SDPF 51 ist in einem zweiten Canning 4 der Abgasbox 1 angeordnet und der SCR 15 ist zusammen mit dem ASK 18 stromab des SDPF 51 in einem dritten Canning 5 der Abgasbox 1 angeordnet.
Zum Bereitstellen von Reduktionsmittel für den SDPF 51 und den SCR Katalysator 15 sowie zum Bereitstellen von HC für den DOC 19 umfasst das Abgasnachbehandlungssystem 2 eine erste 22 und eine zweite 24 Vorrichtung zum Einbringen von Reduktionsmittel jeweils stromauf des SDPF 51 und des SCR 15 sowie eine Vorrichtung 23 zum Einbringen von HC stromauf des DOC 19.
10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 2. Gegenüber dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erste Canning zusätzlich zum DOC 19 einen DPF 52. Das zweite Canning 4 umfasst einen SCR Katalysator 51 anstelle des SDPF.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 2. Gegenüber dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erste Canning einen durch das Heizelement 53 elektrisch beheizbaren DPF 52. Der im zweiten Canning 4 angeordnete SCR Katalysator 51 ist hier durch ein weiteres Heizelement 54 elektrisch beheizbar ausgeführt. Weiterhin umfasst das Abgasnachbehandlungssystem nur die erste Vorrichtung 22 zum Einbringen von Reduktionsmittel stromauf des SCR Katalysators 51. Der SCR Katalysator 51 und der SCR Katalysator 15 werden beide über die Vorrichtung 22 mit Reduktionsmittel versorgt.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 2. Gegenüber dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der stromauf der Abgasbox 1 angeordnete DOC 20 und der im zweiten Canning 4 angeordnete DPF 14 elektrisch beheizbar ausgeführt. Hierzu ist der DOC 20 als Heizkatalysator mit DOC Beschichtung ausgeführt und im zweiten Canning 4 ist unmittelbar stromauf des DPF 14 ein Heizelement 55 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009017684 B4 [0002]

Claims

Abgasbox (1) für ein Abgasnachbehandlungssystem (2), umfassend ein erstes Canning (3), ein zweites Canning (4) und ein erstes Rohr (6), wobei - das erste Canning (3) und das zweite Canning (4) einen Radius r₁ oder einen Radius r₂ aufweisen und ausgebildet sind, jeweils eine Abgasnachbehandlungskomponente aufzunehmen, - das erste Rohr (6) einen Radius r₃ aufweist, - das erste Canning (3), das zweite Canning (4) und das erste Rohr (6) jeweils parallel zueinander angeordnet sind und - die Längsachsen des ersten Cannings (3) und des zweiten Cannings (4) von der Längsachse des ersten Rohrs (6) jeweils um die Länge l₂ beabstandet angeordnet sind.
Abgasbox (1) nach Anspruch 1, umfassend ein drittes Canning (5) und ein zweites Rohr (7), wobei - das dritte Canning (5) den Radius r₁ oder den Radius r₂ aufweist und ausgebildet ist, eine Abgasnachbehandlungskomponente aufzunehmen, - das zweite Rohr (7) den Radius r₃ aufweist, - das dritte Canning (5) und das zweite Rohr (7) jeweils parallel zum ersten Canning (3), zum zweiten Canning (4) und zum ersten Rohr (6) angeordnet sind und - die Längsachsen des zweiten Cannings (4) und des dritten Cannings (5) von der Längsachse des zweiten Rohrs (7) jeweils um die Länge l₂ beabstandet angeordnet sind.
Abgasbox (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - zwei identische Grundplatten (8), - zwei identische Koni (9), - n_U Umlenkhauben (10), wobei sich die Anzahl der Umlenkhauben (10) nu aus der Anzahl der Cannings (3,4,5) nc gemäß folgendem Zusammenhang ergibt: n_U = 2*(n_C-1), - zwei identische Verbindungselemente (11) jeweils für das erste Canning (3), das zweite Canning (4) und das dritte Canning (5) und - zwei identische Abschlusshauben (12), wobei die zwei identischen Grundplatten (8) ausgebildet sind die Cannings (3,4,5) und die Rohre (6,7) zu positionieren, einer der zwei Koni (9) als Einlass und der andere der zwei Koni (10) als Auslass ausgebildet sind, die Umlenkhauben (10) ausgebildet sind ein die Cannings (3,4,5) und Rohre (6,7) durchströmendes Fluid umzulenken und zwei Cannings (3,4,5) miteinander oder ein Canning (3,4,5) und ein Rohr (6,7) miteinander zu verbinden, die Verbindungselemente (11) ausgebildet sind, die Cannings (3,4,5) mit den Grundplatten (8) zu verbinden und die Verbindungsstellen abzudichten, und die Abschlusshauben (12) ausgebildet sind, für eine Luftspaltisolierung der Abgasbox (1) zu sorgen.
Abgasbox (1) nach Anspruch 3, wobei alle Cannings (3,4,5) den Radius r₁ aufweisen und die nc Umlenkhauben (10) sowie alle Verbindungselemente (11) identisch ausgeführt sind.
Montageverfahren für eine Abgasbox (1) nach Anspruch 3 oder 4, umfassend die folgenden Schritte: - Verbinden von ersten Flanschen der Verbindungselemente (11) mit jeweils einer der Grundplatten (8), - Verbinden der Koni (9) und der Umlenkhauben (10) mit jeweils einer der Grundplatten (8), - Verbinden der Abschlusshauben (12) mit jeweils einer der Grundplatten (8), - Verbinden von zweiten Flanschen der Verbindungselemente (11) mit jeweils einem Canning (3,4,5) und Verbinden der Rohre (6,7) mit jeweils einer der Grundplatten (8).
Abgasnachbehandlungssystem (2), umfassend einen ersten SCR Katalysator (SCR₁, 13), einen Dieselpartikelfilter (DPF, 14), einen zweiten SCR Katalysator (SCR₂, 15) und eine Abgasbox (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei - der SCR₁ (13) stromauf des DPF (14) im ersten Canning (3) der Abgasbox (1) angeordnet ist, - der DPF (14) im zweiten Canning (4) der Abgasbox (1) angeordnet ist und - der SCR₂ (15) stromab des DPF (14) im dritten Canning (5) der Abgasbox (1) angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem (2) nach Anspruch 6, wobei im ersten Canning (3) zusätzlich zum SCR₁ (13) ein erster Ammoniakschlupfkatalysator (ASK₁, 16) angeordnet ist, im zweiten Canning (4) zusätzlich zum DPF (14) ein DOC (17) angeordnet ist, der DPF (14) elektrisch beheizbar ausgeführt ist und/oder im dritten Canning (5) zusätzlich zum SCR₂ (15) ein zweiter ASK₂ (18) angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem (2), umfassend einen Dieseloxidationskatalysator (DOC, 19), einen ersten SCR Katalysator SCR₁ (51), einen zweiten SCR₂ Katalysator (15) und eine Abgasbox (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei - der DOC (19) stromauf des SCR₁ (51) im ersten Canning (3) der Abgasbox (1) angeordnet ist, - der SCR₁ (51) im zweiten Canning (4) der Abgasbox (1) angeordnet ist und - der SCR₂ (15) stromab des SCR₁ (51) im dritten Canning (5) der Abgasbox (1) angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem (2) nach Anspruch 8, wobei - der DOC (19) im ersten Canning (3) elektrisch beheizbar ausgeführt ist, - im ersten Canning (3) zusätzlich zum DOC (19) ein Dieselpartikelfilter angeordnet ist, - der SCR₁ (14) im zweiten Canning (4) als Dieselpartikelfilter (DPF) mit einer SCR Beschichtung ausgeführt ist, - der SCR₁ (14) im zweiten Canning (4) elektrisch beheizbar ausgeführt ist und/oder - im dritten Canning (5) zusätzlich zum SCR₂ (15) ein ASK (18) angeordnet ist.