DE102020212845A1 - Device for exhaust aftertreatment - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1, 10, 20, 40) zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, mit einem von einem Abgasstrom von einer Einlassseite zu einer Auslassseite entlang einer Strömungsstrecke durchströmbaren Gehäuse (10, 20, 40), wobei zumindest eine der nachfolgenden Abgasnachbehandlungskomponenten (2, 6, 21, 30) innerhalb der Strömungsstrecke in dem Gehäuse (10, 20, 40) angeordnet ist, ein Katalysator, ein Partikelfilter, eine Heizvorrichtung, ein Schalldämpfer, eine Kohlenwasserstofffalle, eine Stickoxidfalle, eine Verdampfungsvorrichtung oder eine Injektionsvorrichtung zur Eindüsung eines Fluids in eine abgasführende Strömungsstrecke, wobei das Gehäuse (10, 20, 40) die räumliche Begrenzung der Strömungsstrecke bildet. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The invention relates to a device (1, 10, 20, 40) for the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, having a housing (10, 20, 40) through which an exhaust gas flow can flow from an inlet side to an outlet side along a flow path, wherein at least one of the following exhaust gas aftertreatment components (2, 6, 21, 30) is arranged within the flow path in the housing (10, 20, 40), a catalytic converter, a particle filter, a heating device, a muffler, a hydrocarbon trap, a nitrogen oxide trap, an evaporation device or an injection device for Injection of a fluid into an exhaust gas flow path, the housing (10, 20, 40) forming the spatial boundary of the flow path. The invention also relates to a motor vehicle with a device according to the invention.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, mit einem von einem Abgasstrom von einer Einlassseite zu einer Auslassseite entlang einer Strömungsstrecke durchströmbaren Gehäuse, wobei zumindest eine der nachfolgenden Abgasnachbehandlungskomponenten innerhalb der Strömungsstrecke in dem Gehäuse angeordnet ist, ein Katalysator, ein Partikelfilter, eine Heizvorrichtung, ein Schalldämpfer, eine Kohlenwasserstofffalle, eine Stickoxidfalle, eine Verdampfungsvorrichtung oder eine Injektionsvorrichtung zur Eindüsung eines Fluids in eine abgasführende Strömungsstrecke. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The invention relates to a device for exhaust gas aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, with a housing through which an exhaust gas flow can flow from an inlet side to an outlet side along a flow path, with at least one of the following exhaust gas aftertreatment components being arranged within the flow path in the housing, a catalytic converter, a particle filter, a heating device, a silencer, a hydrocarbon trap, a nitrogen oxide trap, an evaporation device or an injection device for injecting a fluid into an exhaust gas-carrying flow path. The invention also relates to a motor vehicle with a device according to the invention.
Stand der TechnikState of the art
Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung, wie insbesondere Katalysatoren, werden regelmäßig sehr motornah angeordnet, oder in einem tunnelförmigen Bereich am Unterboden des Fahrzeugs verbaut.Devices for exhaust aftertreatment, such as catalytic converters in particular, are regularly installed very close to the engine or in a tunnel-shaped area on the underbody of the vehicle.
Nachteilig an den Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung, welche im Stand der Technik bekannt sind, ist insbesondere, dass diese Vorrichtungen nicht optimal an neue Fahrzeuggruppen, wie beispielsweise Hybridfahrzeuge angepasst sind. Neuartige Hybridfahrzeuge weisen insbesondere keine tunnelartige Struktur am Unterboden auf, die vom Verbrennungsmotor unter dem Fahrzeugboden ans Fahrzeugende führt. Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung der Fahrzeuge wird immer mehr Bauraum für die Unterbringung der Energiespeicher benötigt. Die Bodengruppe der Fahrzeuge weist hierzu einzelne kastenartige Segmente auf, die je nach der geplanten Größe des Energiespeichers mit Batteriezellen bestückt werden. Mit zunehmender Verbreitung solch hochelektrifizierter Fahrzeuge werden die Anforderungen an die noch notwendige Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung immer größer. Vorrangiges Ziel ist es dabei die Abgasnachbehandlung möglichst kompakt darzustellen und möglichst ohne weitere Anpassungen an der Fahrzeugstruktur in das Fahrzeug und insbesondere in die kastenartigen Segmente in der Bodengruppe des Fahrzeugs zu integrieren.A disadvantage of the devices for exhaust gas aftertreatment, which are known in the prior art, is in particular that these devices are not optimally adapted to new vehicle groups, such as hybrid vehicles. In particular, new hybrid vehicles do not have a tunnel-like structure on the underbody that leads from the internal combustion engine under the vehicle floor to the end of the vehicle. Due to the increasing electrification of vehicles, more and more space is required for accommodating the energy storage devices. For this purpose, the floor assembly of the vehicles has individual box-like segments that are fitted with battery cells depending on the planned size of the energy storage system. With the increasing spread of such highly electrified vehicles, the demands on the device that is still necessary for exhaust gas aftertreatment are becoming ever greater. The primary goal is to make the exhaust aftertreatment as compact as possible and to integrate it into the vehicle and in particular into the box-like segments in the underbody of the vehicle without further adjustments to the vehicle structure.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention, task, solution, advantages
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu schaffen, welche eine möglichst kompakte Bauform aufweist und die Integration in standardisierte kastenartige Segmente in elektrifizierten Fahrzeugen, insbesondere in Hybridfahrzeugen, zu ermöglichen. Außerdem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to create a device for exhaust gas aftertreatment which has the most compact possible design and enables integration into standardized box-like segments in electrified vehicles, in particular in hybrid vehicles. In addition, it is the object of the present invention to create a motor vehicle with a device according to the invention.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung wird durch eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object with regard to the device for exhaust gas aftertreatment is achieved by a device for exhaust gas aftertreatment having the features of claim 1 .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung von Abgasen eines Verbrennungsmotors, mit einem von einem Abgasstrom von einer Einlassseite zu einer Auslassseite entlang einer Strömungsstrecke durchströmbaren Gehäuse, wobei zumindest eine der nachfolgenden Abgasnachbehandlungskomponenten innerhalb der Strömungsstrecke in dem Gehäuse angeordnet ist, ein Katalysator, ein Partikelfilter, eine Heizvorrichtung, ein Schalldämpfer, eine Kohlenwasserstofffalle, eine Stickoxidfalle, eine Verdampfungsvorrichtung oder eine Injektionsvorrichtung zur Eindüsung eines Fluids in eine abgasführende Strömungsstrecke, wobei das Gehäuse die räumliche Begrenzung der Strömungsstrecke bildet.One exemplary embodiment of the invention relates to a device for exhaust gas aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, having a housing through which an exhaust gas flow can flow from an inlet side to an outlet side along a flow path, with at least one of the following exhaust gas aftertreatment components being arranged within the flow path in the housing, a catalytic converter, a Particulate filter, a heating device, a silencer, a hydrocarbon trap, a nitrogen oxide trap, an evaporation device or an injection device for injecting a fluid into an exhaust gas-carrying flow path, the housing forming the spatial boundary of the flow path.
Die Vorrichtung kann beliebig viele, jedoch mindestens eine Komponente zur Abgasnachbehandlung aufweisen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Komponenten zur Abgasnachbehandlung können an die gewünschte Einbausituation angepasst werden und in das Gehäuse integriert werden. Hierzu zählen beispielsweise Dieseloxidationskatalysatoren (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF), Katalysatoren für einen selektive katalytische Reduktion (SCR) beispielsweise einer wässrigen Harnstofflösung, Drei-Wege-Katalysatoren (TWC), Benzinpartikelfilter (GPF), Stickoxidfallen (NSK), oder Adsorber zur Speicherung überschüssiger Stickoxide, beispielsweise beim Fahren mit magerem Gemisch, und/oder von Kohlenwasserstoffen, welche beim Kaltstart oder beim Fahren mit fettem Gemisch gebildet werden.The device can have any number, but at least one component for exhaust gas aftertreatment. The components known from the prior art for exhaust aftertreatment can be adapted to the desired installation situation and integrated into the housing. These include, for example, diesel oxidation catalytic converters (DOC), diesel particulate filters (DPF), catalytic converters for selective catalytic reduction (SCR), for example an aqueous urea solution, three-way catalytic converters (TWC), gasoline particulate filters (GPF), nitrogen oxide traps (NSK), or adsorbers for storage excess nitrogen oxides, for example when driving with a lean mixture, and/or hydrocarbons, which are formed during a cold start or when driving with a rich mixture.
Erfindungsgemäß bildet das Gehäuse die räumliche Begrenzung der Strömungsstrecke aus. Mit der Strömungsstrecke ist insbesondere der jeweilige Strömungsweg gemeint, der von dem Abgas durchströmt wird. Innerhalb der Strömungsstrecke sind die Komponenten zur Abgasnachbehandlung angeordnet, welche bevorzugt durch metallische Wabenkörper mit einer Mehrzahl von durchströmbaren Strömungskanälen gebildet sind.According to the invention, the housing forms the spatial delimitation of the flow path. The flow section means, in particular, the respective flow path through which the exhaust gas flows. The components for exhaust gas aftertreatment, which are preferably formed by metallic honeycomb bodies with a plurality of flow channels through which flow can flow, are arranged within the flow path.
Im Gegensatz zu Systemen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird das Abgas nicht mittels einer Rohrleitung von einer Abgasnachbehandlungskomponente zur nächsten geführt. Die Abgasführung findet vollständig durch das Gehäuse der Vorrichtung und die darin angeordneten Komponenten zur Abgasnachbehandlung statt.In contrast to systems known from the prior art, the exhaust gas is not routed from one exhaust gas aftertreatment component to the next by means of a pipeline. The exhaust gas routing takes place completely through the housing of the device and the components for exhaust gas aftertreatment arranged therein.
Das Gehäuse ist hierbei entweder eine gesonderte Komponente oder Teil der Bodengruppe des Fahrzeugs, in welche die Vorrichtung integriert wird. Stark elektrifizierte Fahrzeuge, wie moderne Hybridfahrzeuge, weisen eine Bodengruppe auf, welche vornehmlich die Leistungselektronik und die Energiespeicher aufnimmt. Die Bodengruppe weist hierzu oft eine Sandwichbauweise auf, wobei zwischen dem oberen und dem unterem Sandwichboden kastenartige Bereiche ausgebildet sind. Dadurch weisen die Fahrzeuge ein modulares Design auf, welche entsprechend dem jeweiligen Fahrzeugmodell genutzt werden kann. In einem Fahrzeug ohne Verbrennungsmotor können die kastenartigen Bereiche vollständig mit Leistungselektronik und Batteriezellen belegt werden, während in einem Hybridfahrzeug zumindest einzelne dieser kastenartigen Bereiche zur Aufnahme der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung dienen.In this case, the housing is either a separate component or part of the underbody of the vehicle, into which the device is integrated. Highly electrified vehicles, such as modern hybrid vehicles, have a floor assembly that primarily accommodates the power electronics and the energy storage. For this purpose, the floor assembly often has a sandwich construction, with box-like areas being formed between the upper and lower sandwich floor. As a result, the vehicles have a modular design that can be used according to the respective vehicle model. In a vehicle without an internal combustion engine, the box-like areas can be completely occupied by power electronics and battery cells, while in a hybrid vehicle at least some of these box-like areas are used to accommodate the exhaust gas aftertreatment device.
Um eine einfache Integration der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung in eine solche Bodengruppe zu ermöglichen, soll die Vorrichtung passend für diese kastenartigen Bereiche ausgebildet sein. Je nach Größe der Vorrichtung können auch mehrere zueinander benachbarte angeordnete kastenartige Bereiche miteinander verbunden sein, um den zur Verfügung stehenden Bauraum zu vergrößern.In order to enable the device for exhaust gas aftertreatment to be easily integrated into such a floor assembly, the device should be designed to fit these box-like areas. Depending on the size of the device, several box-like areas arranged adjacent to one another can also be connected to one another in order to increase the available installation space.
Die räumliche Begrenzung des kastenartigen Bereichs, der die erfindungsgemäße Vorrichtung aufnimmt, bildet, sofern die Vorrichtung nicht in einem eigenen zusätzlichen Gehäuse angeordnet ist, die räumliche Begrenzung der Strömungsstrecke für das Abgas, also das Gehäuse.Unless the device is arranged in its own additional housing, the spatial delimitation of the box-like area which accommodates the device according to the invention forms the spatial delimitation of the flow path for the exhaust gas, ie the housing.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitung der Abgasströmung innerhalb der Vorrichtung zwischen den Abgasnachbehandlungskomponenten durch das Gehäuse erzielt wird. Die Strömungsleitung wird innerhalb der Vorrichtung insbesondere zwischen den Komponenten durch im Gehäuse angeordnete Leerräume, welche den jeweiligen Einströmquerschnitten und Ausströmquerschnitten der einzelnen Komponenten vor- und nachgelagert sind, gebildet.It is particularly advantageous if the exhaust gas flow is routed within the device between the exhaust gas aftertreatment components through the housing. The flow line is formed within the device, in particular between the components, by empty spaces arranged in the housing, which are upstream and downstream of the respective inflow cross sections and outflow cross sections of the individual components.
Durch die Leerräume kann im einfachsten Fall eine Strömungsweiterleitung entlang einer Hauptströmungsrichtung in einer der drei Raumrichtungen erreicht werden. Die Leerräume können jedoch vorteilhaft auch derart ausgestaltet sein, dass die Strömungsweiterleitung entlang mehrere Raumrichtungen stattfindet. Auch ist es vorsehbar, dass eine Aufteilung der Abgasströmung auf mehrere Komponenten durch die Leerräume stattfindet.In the simplest case, the voids can be used to transfer the flow along a main flow direction in one of the three spatial directions. However, the empty spaces can advantageously also be designed in such a way that the flow is passed on along several spatial directions. It is also possible for the exhaust gas flow to be divided up into a number of components through the empty spaces.
Hierzu können an den Rändern der Leerräume Umlenkbleche vorgesehen werden, die die Strömungsführung in die nächste Abgaskomponenten erleichtern und somit den Druckverlust reduzieren. Auch eine Aufteilung der Abgasströmung kann über Umlenkbleche erreicht werden.For this purpose, baffle plates can be provided at the edges of the empty spaces, which facilitate the flow guidance into the next exhaust gas components and thus reduce the pressure loss. The flow of exhaust gas can also be divided using baffles.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Abgasströmung innerhalb der Vorrichtung dreidimensional stattfindet. Je nach Anordnung der einzelnen Komponenten kann die Hauptströmungsrichtung des Abgases in einer der drei Raumrichtungen, oder in mehreren Raumrichtungen erfolgen. Insbesondere können mehrere Strömungsumlenkungen nacheinander stattfinden.It is also advantageous if the exhaust gas flow takes place in three dimensions within the device. Depending on the arrangement of the individual components, the main flow direction of the exhaust gas can be in one of the three spatial directions, or in several spatial directions. In particular, several flow deflections can take place one after the other.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrom durch eine Einströmvorrichtung in das Gehäuse einströmbar ist und durch eine Ausströmvorrichtung aus dem Gehäuse ausströmbar ist. Insbesondere können hier Diffusoren, Düsen, konische Rohre mit runden oder eckigen Querschnitt oder auch Metallflexrohre vorgesehen werden, um das Abgas von dem Verbrennungsmotor in das Gehäuse der Vorrichtung zu führen.A preferred exemplary embodiment is characterized in that the exhaust gas stream can flow into the housing through an inflow device and can flow out of the housing through an outflow device. In particular, diffusers, nozzles, conical tubes with a round or square cross section or metal flexible tubes can be provided here in order to guide the exhaust gas from the internal combustion engine into the housing of the device.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn zumindest eine elektrische Heizvorrichtung vorgesehen ist, die durch einen elektrisch beheizbaren Wabenkörper gebildet ist. Elektrisch beheizbare Wabenkörper sind im Stand der Technik bekannt. Sie erzeugen unter Ausnutzung des Ohmschen Widerstands Wärme. Solche Wabenkörper können gleichzeitig auch eine weitere Funktion zur Abgasnachbehandlung wahrnehmen. Innerhalb der Vorrichtung können auch mehrere Heizvorrichtungen angeordnet sein, um eine optimierte Aufheizung der Vorrichtung zu gewährleisten.It is also preferable if at least one electrical heating device is provided, which is formed by an electrically heatable honeycomb body. Electrically heatable honeycomb bodies are known in the prior art. They generate heat using the ohmic resistance. At the same time, such honeycomb bodies can also perform an additional function for exhaust gas aftertreatment. Several heating devices can also be arranged within the device in order to ensure optimized heating of the device.
Das Gehäuse an sich und/oder einzelne Komponenten können eine elektrische Isolationsschicht aufweisen, die den zur Beheizung einzelner Komponenten benötigen Strom auf diese Komponenten begrenzt. Insbesondere sollen hier Kurzschlüsse vermieden werden und weiterhin soll der Stromfluss in Bereiche, die vom Menschen berührt werden können, vermieden werden, da insbesondere im Lichte der erhöhten Bordspannungen im Bereich der modernen Hybridfahrzeuge eine erhöhte Gefahr für den Menschen entsteht.The housing itself and/or individual components can have an electrical insulation layer that limits the current required to heat individual components to these components. In particular, short circuits should be avoided here and the current flow in areas that can be touched by people should be avoided, since there is an increased risk for people, especially in the light of the increased on-board voltages in the area of modern hybrid vehicles.
Elektrischen Durchführungen zur Kontaktierung der Heizvorrichtungen und Sensoren werden bevorzugt durch Bohrungen in der Gehäusewand geführt. Insbesondere können die elektrischen Durchführungen je nach Einbausituation auch gewinkelt ausgebildet sein.Electrical bushings for contacting the heating devices and sensors are preferably routed through bores in the housing wall. In particular, the electrical feedthroughs can also be angled, depending on the installation situation.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Abgasnachbehandlungskomponenten durch Wabenkörper gebildet sind, wobei die einzelnen Wabenkörper innerhalb des Gehäuses aufeinander und/oder nebeneinander gestapelt sind.In addition, it is advantageous if the individual exhaust gas aftertreatment components are formed by honeycomb bodies, the individual honeycomb bodies being stacked on top of one another and/or next to one another within the housing.
Die einzelnen Wabenkörper können ohne mechanische Verbindung miteinander im Gehäuse angeordnet sein, wobei sie in diesem Fall gegenüber dem Gehäuse verklemmt sind, so dass eine Fixierung innerhalb des Gehäuses erreicht wird. Alternativ können die Wabenkörper mechanisch miteinander verbunden werden. Bevorzugt werden die Wabenkörper miteinander verlötet. Insbesondere können die Wabenkörper an ihren jeweils die äußere Randschicht bildenden Metallfolien miteinander verbunden werden. Regelmäßig ist die äußerste Randschicht der Wabenkörper durch eine Glattlage gebildet, welche strömungsdicht ist.The individual honeycomb bodies can be arranged in the housing without being mechanically connected to one another, in which case they are clamped relative to the housing so that they are fixed inside the housing. Alternatively, the honeycomb bodies can be mechanically connected to one another. The honeycomb bodies are preferably soldered to one another. In particular, the honeycomb bodies can be connected to one another at their respective metal foils, which form the outer edge layer. The outermost edge layer of the honeycomb body is regularly formed by a smooth layer which is flow-tight.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen den einzelnen Abgasnachbehandlungskomponenten strömungsdichte metallische Platten angeordnet sind.Furthermore, it is advantageous if flow-tight metallic plates are arranged between the individual exhaust gas aftertreatment components.
Zusätzliche strömungsdichte Platten, oder dickere Metallfolien sind vorteilhaft, um eine höhere Stabilität der Vorrichtung zu erzeugen. Weiterhin kann der in dem Gehäuse ausgebildete Innenraum durch die Platten weiter unterteilt werden, um einzelne Aufnahmebereiche für die einzelnen Komponenten auszubilden. Die Platten können dabei über die gesamte Breite, Länge und/oder Tiefe des Gehäuses verlaufen, und so auch eine strömungsdichte Unterteilung des Gehäuses erzeugen. Alternativ können die Platten jedoch auch in jeder der Richtungen eine kürzere Erstreckung aufweisen, so dass keine strömungsdichte Abgrenzung erreicht wird,Additional flow-tight plates or thicker metal foils are advantageous in order to generate greater stability of the device. Furthermore, the interior formed in the housing can be further subdivided by the plates in order to form individual receiving areas for the individual components. The plates can run over the entire width, length and/or depth of the housing and thus create a flow-tight subdivision of the housing. Alternatively, however, the plates can also have a shorter extension in each of the directions, so that no flow-tight delimitation is achieved.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse eine quaderförmige Wandung aufweist, wobei innerhalb der Wandung ein ebenfalls quaderförmiges Innenrohr angeordnet ist, wodurch eine rohrförmige Strömungsstrecke mit rechteckigem Querschnitt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist und eine ringförmige Strömungsstrecke mit rechteckigem Querschnitt, wobei die ringförmige Strömungsstrecke zwischen dem Innenrohr und dem Gehäuse ausgebildet ist.It is also expedient if the housing has a cuboid wall, with a likewise cuboid inner tube being arranged inside the wall, as a result of which a tubular flow path with a rectangular cross section is formed inside the housing and an annular flow path with a rectangular cross section, with the annular flow path between the Inner tube and the housing is formed.
Innerhalb des kastenartigen Bereichs wird somit eine Art Ringkatalysator ausgebildet. Über einen Leerraum, welcher innerhalb des kastenartigen Bereichs ausgebildet ist, wird ein Umlenkbereich ausgebildet, so dass ein Überströmen von der rohrförmigen in die ringförmige Strömungsstrecke ermöglicht wird. Das Innenrohr hat hierzu bevorzugt eine kürzere Erstreckung als das Gehäuse, wobei in diesem Bereich die Umlenkkammer ausgebildet wird.A type of ring catalytic converter is thus formed within the box-like area. A deflection area is formed via an empty space, which is formed within the box-like area, so that an overflow from the tubular to the annular flow path is made possible. For this purpose, the inner tube preferably has a shorter extent than the housing, with the deflection chamber being formed in this area.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn innerhalb des Gehäuses zwei parallel durchströmbare Strömungsstrecken ausgebildet sind, wobei jede der Strömungsstrecken zumindest eine Abgasnachbehandlungskomponente aufweist.In addition, it is advantageous if two flow paths through which flow can flow in parallel are formed within the housing, each of the flow paths having at least one exhaust gas aftertreatment component.
Insbesondere kann die Strömungsstrecke eine horizontale Aufteilung oder eine vertikale Aufteilung aufweisen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Mittel zum Beeinflussen der Abgasströmung vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise eine Klappe, ein verstellbares Leitelement oder ein Ventil sein. Über ein solches Element lässt sich die Abgasströmung auf die ausgebildeten Strömungsstrecken verteilen. So kann ein zeitlich begrenztes Durchströmen einzelner Strömungsstrecken erreicht werden oder auch eine Begrenzung des Abgasvolumenstroms innerhalb eine Strömungsstrecke.In particular, the flow path can have a horizontal division or a vertical division. In an advantageous embodiment, a means for influencing the flow of exhaust gas can be provided. This can be a flap, an adjustable guide element or a valve, for example. The flow of exhaust gas can be distributed over the flow sections formed via such an element. In this way, a time-limited flow through individual flow paths can be achieved, or the exhaust gas volume flow can also be limited within a flow path.
Die Aufgabe hinsichtlich des Kraftfahrzeugs wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.The object with regard to the motor vehicle is solved by a motor vehicle having the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, wobei die Vorrichtung innerhalb einer Bodengruppe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Bodengruppe eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten kastenartigen Bereichen aufweist, wobei die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung vollständig in einem oder mehreren dieser kastenartigen Bereiche integriert ist.One embodiment of the invention relates to a motor vehicle with a device for exhaust gas aftertreatment, the device being arranged within an underbody of the motor vehicle, the underbody having a plurality of spatially separate box-like areas, the device for exhaust gas aftertreatment completely in one or more of these box-like areas is integrated.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist zumindest einen Verbrennungsmotor auf. Dieser kann sowohl als eigene Antriebsquelle genutzt werden als auch als stationärer Generator zur Erzeugung von Strom genutzt werden. Das Fahrzeug weist eine in Sandwichbauweise aufgebaute Bodengruppe auf, wobei die Bodengruppe kastenartige Bereich aufweist, in welche unter anderem die notwendigen Komponenten zum elektrischen Betrieb beziehungsweise zur Abgasnachbehandlung untergebracht werden können.A motor vehicle according to the invention has at least one internal combustion engine. This can be used both as a separate drive source and as a stationary generator to generate electricity. The vehicle has an underbody constructed in a sandwich construction, the underbody having a box-like area in which, among other things, the necessary components for electrical operation or for exhaust gas aftertreatment can be accommodated.
Durch das Integrieren der Komponenten zur Abgasnachbehandlung in einen dieser kastenartigen Bereiche wird ein kompaktes Abgassystem konzipiert. Dadurch kann auf einen Abgastunnel am Unterboden des Fahrzeugs verzichtet werden. Die gesamte Vorrichtung kann thermisch isoliert werden, so dass Wärmeverluste und Kaltstartemissionen vermindert werden. Bei guter Strömungsumlenkung kann der Druckverlust aufgrund des kompakten Aufbaus reduziert werden.By integrating the exhaust aftertreatment components into one of these box-like areas, a compact exhaust system is designed. This eliminates the need for an exhaust gas tunnel on the underbody of the vehicle. The entire device can be thermally insulated so that heat losses and cold start emissions are reduced. With good flow deflection, the pressure loss can be reduced due to the compact design.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.Advantageous developments of the present invention are set out in the dependent claims and in described in the following figure description.
Figurenlistecharacter list
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer Cat-Box, wobei mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten in Reihe hintereinander angeordnet wurden, wobei die Wabenkörper durch das Gehäuse der Cat-Box gehalten sind und der Abgaseintritt durch einen Diffusor und der Abgasaustritt durch eine Düse gebildet ist, -
2 eine schematische Ansicht einer Cat-Box, wobei der durch ein zentrales Rohr ein sogenannter Ringkatalysator ausgebildet ist, mit einer ringförmigen Strömungsstrecke, einer rohrförmigen Strömungsstrecke und einer Umlenkkammer zum Übergang der Abgasströmung aus der ringförmigen Strömungsstrecke in die Rohrförmige Strömungsstrecke,3 einen Querschnitt durch die Cat-Box der 2 , -
4 eine schematische Schnittansicht durch eine Cat-Box mit aufeinander gestapelten Abgasnachbehandlungskomponenten, welche entlang einer Raumrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und mäanderartig nacheinander durchströmt werden, -
5 eine schematische Ansicht einer Abgasnachbehandlungskomponente, wobei die Komponente beheizte und nicht beheizte Bereiche aufweist, welche durch Isolationsmittel voneinander elektrisch beabstandet sind, und -
6 eine perspektivische Ansicht einer Cat-Box mit Blick auf die Gaseintrittsseite und die Gasaustrittsseite.
-
1 a schematic view of a cat box, with several exhaust gas aftertreatment components being arranged in a row one behind the other, with the honeycomb bodies being held by the housing of the cat box and the exhaust gas inlet being formed by a diffuser and the exhaust gas outlet being formed by a nozzle, -
2 a schematic view of a cat box, in which a so-called ring catalyst is formed by a central pipe, with an annular flow section, a tubular flow section and a deflection chamber for the transition of the exhaust gas flow from the annular flow section into the tubular flow section,3 a cross section through the cat box of2 , -
4 a schematic sectional view through a cat box with exhaust gas aftertreatment components stacked on top of one another, which are arranged offset to one another along a spatial direction and are flown through one after the other in a meandering manner, -
5 a schematic view of an exhaust gas aftertreatment component, the component having heated and unheated regions which are electrically spaced apart from one another by insulating means, and -
6 a perspective view of a cat box looking at the gas inlet side and the gas outlet side.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Die
Im Beispiel der
Der Strömungseingang 4 ist durch einen Diffusor gebildet. Der Strömungsausgang 5 ist durch eine Düse gebildet.The flow inlet 4 is formed by a diffuser. The flow outlet 5 is formed by a nozzle.
Die
Das Innenrohr 11 weist eine kürzere Erstreckung auf als das Gehäuse 10, wodurch ein Bereich 15 entsteht, in welchen das Innenrohr 11 nicht hineinragt. Dieser Bereich 15 ist der Umlenkbereich, in welchem die Abgasströmung von der ringförmigen Strömungsstrecke 14 in die rohrförmige Strömungsstrecke 13 umgelenkt wird.The
Das Gehäuse 10 weist einen Strömungseingang 16 auf, welcher in einer radialen Richtung zur Mittelachse des Innenrohrs 11 ausgerichtet ist. Der Strömungsausgang 17 ist durch eine sich an das Innenrohr 11 anschließende Düse gebildet.The
Innerhalb des Gehäuses 10 kann eine Mehrzahl unterschiedlicher Komponenten 18 zur Abgasnachbehandlung angeordnet werden. Elektrische Durchführungen 19 können von außen hin in die ringförmige Strömungsstrecke 14 oder die rohrförmige Strömungsstrecke 13 geführt werden und dort elektrisch aufheizbare Strukturen kontaktieren. Das Innenrohr kann entsprechend dem Querschnitt des Gehäuses 10 auch rechteckig sein, wodurch auch eine rechteckige ringförmige Strömungsstrecke erzeugt wird.A plurality of
In die rohrförmige Strömungsstrecke 13 und/oder die ringförmige Strömungsstrecke 14 können elektrische Durchführungen 19 und/oder Sensoren 18 hineingeführt sein.
Die
Zwischen dem Gehäuse 20 und dem Wabenkörper B ist aufgrund der kürzeren Erstreckung des Wabenkörpers B im Vergleich zum Gehäuse 20 entlang der Raumrichtung X ein weiterer Leerraum 23 ausgebildet, in welchem das Abgas von Wabenkörper B in den Wabenkörper C umgelenkt wird. Der Wabenkörper C wird schließlich wieder in der gleichen Hauptdurchströmungsrichtung wie der Wabenkörper A durchströmt. Aus dem Wabenkörper C strömt das Abgas an dem Strömungsaustritt 25 aus dem Gehäuse 20 aus.Another
Die Wabenkörper A, B und C können eine Erstreckung in der Raumrichtung Z, welche als Flächennormale zur Zeichnungsebene steht, über die gesamte Tiefe des Gehäuses 20 aufweisen. Alternativ können mehrere Wabenkörper entlang der Raumrichtung Z hintereinander angeordnet sein, die dann beispielsweise parallel zu den dargestellten Wabenkörpern A, B und C durchströmt werden.The honeycomb bodies A, B and C can extend over the entire depth of the
Die Strömungsleitung im Gehäuse 20 wird vollständig durch die Gehäusewandung und die Wabenkörper A, B und C erreicht. Die jeweils in radialer Richtung der Wabenkörper äußeren Folien, welche bevorzugt glatte oder wenig strukturierte fluiddichte Folien sind, begrenzen die Abgasströmung nach außen. Zusammen mit der Gehäusewandung kann so einen effektive Strömungslenkung erzeugt werden. The flow line in the
Die
Die
Die Trennebene 41 kann durch die eingesetzten Wabenkörper selbst gebildet werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Trennebene 41 auch durch eine Trennplatte gebildet werden, welche als zusätzliches Element zur Strömungslenkung vorgesehen wird.The parting
Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden.The different features of the individual exemplary embodiments can also be combined with one another.
Die Ausführungsbeispiele der
Claims (10)
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2020
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2021
- 2021-08-25 WO PCT/EP2021/073494 patent/WO2022078662A1/en active Application Filing
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Also Published As
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