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Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und einen Abgasschalldämpfer.
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Aus der
US 7,552,585 B2 geht eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, nämlich ein Partikelfilter für einen Dieselmotor hervor, der mehrere Durchströmungseinheiten mit unterschiedlichen Mengen katalytischer Beschichtung umfasst. Die Durchströmungseinheit mit geringerer Menge an katalytischer Beschichtung umgibt die Durchströmungseinheit mit größerer Menge katalytischer Beschichtung. Dadurch ergibt sich ein vergleichsweise aufwändiger Aufbau.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abgasschalldämpfer mit einfachem Aufbau zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bezüglich der Abgasnachbehandlungseinrichtung durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des Abgasschalldämpfers wird die Aufgabe durch einen Abgasschalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Es ist vorgesehen, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine erste und eine zweite Durchströmungseinheit aufweist. Die erste Durchströmungseinheit weist katalytische Beschichtung auf, und die zweite Durchströmungseinheit weist keine katalytische Beschichtung oder eine geringere Masse katalytischer Beschichtung je Volumeneinheit auf als die erste Durchströmungseinheit. Die erste Durchströmungseinheit weist eine Ausströmfläche auf, und die zweite Durchströmungseinheit weist eine Einströmfläche auf. Es ist vorgesehen, dass die Einströmfläche der zweiten Durchströmungseinheit nicht über eine die Ausströmfläche enthaltende Ebene ragt. Die Einströmfläche der zweiten Durchströmungseinheit ragt insbesondere nicht entgegen der Ausströmrichtung über die die Ausströmfläche enthaltende Ebene.
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Die Ausströmrichtung ist eine Richtung, die senkrecht zur Ausströmfläche der ersten Durchströmungseinheit von der ersten Durchströmungseinheit zur zweiten Durchströmungseinheit gerichtet ist. Die tatsächliche Richtung, in der Abgase aus der ersten Durchströmungseinheit ausströmen, kann mit der genannten Ausströmrichtung zusammenfallen oder von dieser abweichen. Die zweite Durchströmungseinheit ragt in Richtung entgegen der Ausströmrichtung nicht über die durch die Ausströmfläche definierte Ebene in Richtung zu einer Einströmfläche der ersten Durchströmungseinheit. Die zweite Durchströmungseinheit ist bezogen auf die Ausströmrichtung vollständig stromab der ersten Durchströmungseinheit angeordnet.
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Das Gehäuse weist mindestens eine erste Einströmöffnung in die erste Durchströmungseinheit, mindestens eine zweite Einströmöffnung in die zweite Durchströmungseinheit und mindestens eine Übertrittsöffnung aus der ersten Durchströmungseinheit in die zweite Durchströmungseinheit auf. Ein in die Abgasnachbehandlungseinrichtung einströmender Teilstrom von Abgasen kann demnach in die erste Durchströmungseinheit einströmen und von dort über die mindestens eine Übertrittsöffnung in die zweite Durchströmungseinheit eintreten. Ein anderer Teilstrom des Abgasstroms kann unmittelbar durch die mindestens eine zweite Einströmöffnung in die zweite Durchströmungseinheit einströmen. Die mindestens eine zweite Einströmöffnung bildet einen Bypass zur ersten Durchströmungseinheit. Abgas, das durch die mindestens eine zweite Einströmöffnung in die Abgasnachbehandlungseinrichtung einströmt, umgeht die erste Durchströmungseinheit.
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In der ersten Durchströmungseinheit erfolgt aufgrund der katalytischen Beschichtung bei der chemischen Umsetzung der Abgaskomponenten im Betrieb eine schnelle und starke Erhitzung. Dadurch, dass die zweite Durchströmungseinheit nicht über die die Ausströmfläche der ersten Durchströmungseinheit enthaltende Ebene ragt, ist die erste Durchströmungseinheit an ihrem Umfang nicht von der zweiten Durchströmungseinheit umgeben, so dass hier keine zusätzliche Aufheizung aufgrund von in der zweiten Durchströmungseinheit erzeugter Wärme erfolgt, wenn die zweite Durchströmungseinheit ebenfalls katalytisch wirkende Beschichtung aufweist.
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Querströmungen aus der zweiten Durchströmungseinheit in die erste Durchströmungseinheit sind aufgrund der Anordnung der zweiten Durchströmungseinheit stromab der ersten Durchströmungseinheit auf einfache Weise vermieden. Eine aufwändige konstruktive Trennung der Durchströmungseinheiten kann dadurch entfallen. Der Anteil der beiden Teilströme am gesamten Abgasstrom kann auf einfache Weise über die geometrische Auslegung der Abgasnachbehandlungseinrichtung festgelegt werden. Dadurch, dass der Anteil des Abgasstroms, der durch die erste Durchströmungseinheit strömt, konstruktiv in engen Grenzen vorgegeben werden kann, kann auch die Erwärmung des Abgasstroms und damit die Austrittstemperatur des Abgases aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung für unterschiedliche Betriebszustände eines Verbrennungsmotors in vergleichsweise engen Grenzen vorgegeben werden. Dadurch kann eine unerwünschte Überhitzung der Abgasnachbehandlungseinrichtung und der austretenden Abgase auf einfache Weise konstruktiv verhindert werden.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die zweite Durchströmungseinheit bezogen auf eine Hauptströmungsrichtung durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung vollständig stromab der ersten Durchströmungseinheit angeordnet ist.
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Die Hauptströmungsrichtung ist vorteilhaft eine Strömungsrichtung, die in jeder Einströmfläche der Durchströmungseinheiten senkrecht zu der jeweiligen Einströmfläche gerichtet ist. Die Hauptströmungsrichtung ist insbesondere eine Strömungsrichtung, die in jeder Ausströmfläche der Durchströmungseinheiten senkrecht zu der jeweiligen Ausströmfläche gerichtet ist.
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Der größte Querschnitt der zweiten Durchströmungseinheit ist vorteilhaft größer als der größte Querschnitt der ersten Durchströmungseinheit. Der größte Querschnitt der zweiten Durchströmungseinheit beträgt vorteilhaft mindestens 130%, insbesondere mindestens 150% des größten Querschnitts der ersten Durchströmungseinheit. Die Querschnitte liegen dabei senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der größte Querschnitt ist der größte Querschnitt der jeweiligen Durchströmungseinheit senkrecht zur Hauptströmungsrichtung. Bevorzugt liegen die Querschnitte senkrecht zu der Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit. Vorzugsweise sind die erste Durchströmungseinheit und die zweite Durchströmungseinheit so angeordnet, dass lediglich ein Teilstrom des Abgasstroms durch die erste Durchströmungseinheit strömt, und dass der gesamte Abgasstrom durch die zweite Durchströmungseinheit strömt. Bevorzugt ist die Einströmfläche der zweiten Durchströmungseinheit im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen eben. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau, und die zweite Durchströmungseinheit kann auf einfache Weise bezogen auf die Hauptströmungsrichtung vollständig stromab der ersten Durchströmungseinheit angeordnet werden.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Übertrittsöffnung die einzige die erste Durchströmungseinheit mit der zweiten Durchströmungseinheit fluidisch verbindende Öffnung. Aus der ersten Durchströmungseinheit führen demnach keine Öffnungen, die nicht zur zweiten Durchströmungseinheit führen. Dabei können eine oder mehrere Übertrittsöffnungen vorgesehen sein, die die erste Durchströmungseinheit und die zweite Durchströmungseinheit fluidisch verbinden. Abgase, die aus der ersten Durchströmungseinheit strömen, müssen dadurch zwangsweise durch die zweite Durchströmungseinheit strömen, bevor sie die Abgasnachbehandlungseinrichtung verlassen können.
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Vorteilhaft weist die erste Durchströmungseinheit eine der Ausströmfläche gegenüberliegende Einströmfläche auf. Vorteilhaft sind nur an der Einströmfläche der ersten Durchströmungseinheit erste Eintrittsöffnungen angeordnet. Weitere Eintrittsöffnungen, beispielsweise an einer Umfangsseite der ersten Durchströmungseinheit, sind vorteilhaft nicht vorgesehen. Dadurch, dass die Abgasnachbehandlungseinheit nur an der Einströmfläche der ersten Durchströmungseinheit erste Eintrittsöffnungen aufweist, kann der Anteil des Abgasstroms, der durch die erste Durchströmungseinheit strömt, bezogen auf den Gesamtabgasstrom auf einfache Weise über die größten Querschnitte der Durchströmungseinheiten eingestellt werden. Bypassströme durch Eintrittsöffnungen, die nicht an der bezogen auf die Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit stromauf, insbesondere bezogen auf die in Hauptströmungsrichtung vorne liegenden Stirnseite, angeordnet sind, sind vermieden.
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Vorteilhaft weist die erste Durchströmungseinheit nur an der bezogen auf die Hauptströmungsrichtung stromauf liegenden Stirnseite der ersten Durchströmungseinheit erste Eintrittsöffnungen auf.
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Vorteilhaft weist die erste Durchströmungseinheit über mindestens 80%, insbesondere über mindestens 90% ihres größten Querschnitts eine konstante, in Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit gemessene Dicke auf. Bevorzugt weist die zweite Durchströmungseinheit über mindestens 80%, insbesondere über mindestens 90% ihres größten Querschnitts eine konstante, in Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit gemessene Dicke auf. Die Dicke ist dabei im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen konstant. Die erste Durchströmungseinheit und/oder die zweite Durchströmungseinheit sind vorteilhaft näherungsweise scheibenförmig ausgebildet. In den Randbereichen können die Durchströmungseinheiten Rundungen oder Fasen aufweisen, so dass eine gute Fixierung der Durchströmungseinheiten ermöglicht wird. Alternativ können auch andere Formen der ersten und/oder der zweiten Durchströmungseinheit vorteilhaft sein, beispielsweise eine Quaderform.
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Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn das Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens zwei miteinander verbundene Teilschalen umfasst. Die Teilschalen sind insbesondere aus Blechen, beispielsweise als Tiefziehteile, gebildet. Eine der Teilschalen kann einteilig mit einer Trennwand eines Abgasschalldämpfers ausgebildet sein. Alternativ können beide Teilschalen mit einer Trennwand des Abgasschalldämpfers verbunden sein. Auch eine andere Anordnung des Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann vorteilhaft sein.
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Vorteilhaft ist die erste Durchströmungseinheit zumindest teilweise, insbesondere überwiegend in einer ersten Teilschale angeordnet. Die zweite Durchströmungseinheit ist vorteilhaft zumindest teilweise, insbesondere überwiegend in einer zweiten Teilschale angeordnet. Bevorzugt sind die Durchströmungseinheiten in die Teilschalen eingepresst. Zusätzliche Befestigungselemente können dadurch entfallen.
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Bevorzugt weist die erste Teilschale alle Einströmöffnungen auf, und die zweite Teilschale weist alle Ausströmöffnungen auf. Vorteilhaft liegen die ersten Einströmöffnungen und die zweiten Einströmöffnungen in Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit gesehen nicht in Überdeckung mit den Ausströmöffnungen. Dadurch ist sichergestellt, dass Abgase in der Abgasnachbehandlungseinrichtung ausreichend lange verweilen.
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Bevorzugt weist das Gehäuse eine Stufe auf. Die Stufe ergibt sich dabei vorteilhaft in einem Querschnitt des Gehäuses parallel zur Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit. Die Stufe wird insbesondere durch einen Querschnittssprung des Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung gebildet. Bevorzugt sind an der Stufe die zweiten Einströmöffnungen angeordnet. Die Stufe dient bevorzugt zur Fixierung beider Durchströmungseinheiten und zur Ausrichtung der Durchströmungseinheiten zueinander. Ein Stufenabschnitt liegt vorteilhaft an der ersten Durchströmungseinheit an, und ein weiterer Stufenabschnitt, der quer, insbesondere senkrecht zu dem ersten Stufenabschnitt verläuft, liegt vorteilhaft an der zweiten Durchströmungseinheit an.
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Vorteilhaft ist mindestens eine Durchströmungseinheit mindestens teilweise aus Metalldraht gebildet. Bevorzugt liegt der Metalldraht in Form von Drahtgestrick vor. In bevorzugter Gestaltung sind beide Durchströmungseinheiten mindestens teilweise aus Metalldraht, insbesondere aus Drahtgestrick, gebildet. In alternativer Ausführungsvariante ist mindestens eine Durchströmungseinheit aus einem Trägermaterial mit definierten, länglichen Kanälen gebildet. Insbesondere ist die erste Durchströmungseinheit aus Trägermaterial mit definierten Kanälen gebildet.
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Vorteilhaft ist mindestens eine Durchströmungseinheit, insbesondere beide Durchströmungseinheiten jeweils durch mindestens einen Durchströmungskörper gebildet. Als Durchströmungskörper wird dabei vorliegend ein in sich formstabiler Körper betrachtet, der so ausgebildet ist, dass Abgas hindurchströmen kann. In besonders bevorzugter Gestaltung ist jede Durchströmungseinheit durch genau einen Durchströmungskörper gebildet. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die Abgasnachbehandlungseinheit weist in besonders bevorzugter Gestaltung genau zwei Durchströmungskörper, nämlich einen ersten Durchströmungskörper, der die erste Durchströmungseinheit bildet, und einen zweiten Durchströmungskörper, der die zweite Durchströmungseinheit bildet, auf.
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Die erste Durchströmungseinheit und die zweite Durchströmungseinheit können demnach durch einen oder mehrere voneinander getrennte Körper gebildet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Durchströmungseinheit einteilig miteinander ausgebildet sind. Die erste Durchströmungseinheit kann durch einen ersten Bereich eines Körpers und die zweite Durchströmungseinheit durch einen anderen, zweiten Bereich des gleichen Körpers gebildet sind.
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Für einen Abgasschalldämpfer ist vorgesehen, dass der Abgasschalldämpfer einen ersten Schalldämpferraum und einen zweiten Schalldämpferraum umfasst, die von einer Trennwand getrennt sind. In einer Verbindungsöffnung zwischen dem ersten Schalldämpferraum und dem zweiten Schalldämpferraum ist eine Abgasnachbehandlungseinheit angeordnet. Der Abgasschalldämpfer ist insbesondere der Abgasschalldämpfer eines gemischgeschmierten Verbrennungsmotors, insbesondere eines Zweitaktmotors oder eines gemischgeschmierten Viertaktmotors. Insbesondere für gemischgeschmierte Verbrennungsmotoren ist eine Kombination aus erster Durchströmungseinheit und zweiter Durchströmungseinheit bei einer Nachbehandlungseinrichtung vorteilhaft.
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Vorteilhaft ist die Abgasnachbehandlungseinheit derart angeordnet, dass durch eine Eintrittsöffnung in den Schalldämpferraum einströmende Abgase nicht unmittelbar in die Abgasnachbehandlungseinheit einströmen. Hierzu ist vorteilhaft vorgesehen, dass eine Eintrittsöffnung in den ersten Schalldämpferraum in Richtung parallel zur Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit durch die Abgasnachbehandlungseinheit zu keiner Einströmöffnung der Abgasnachbehandlungseinheit in Überdeckung liegt. Bevorzugt liegt eine Projektion der Eintrittsöffnung in Richtung parallel zur Ausströmrichtung der ersten Durchströmungseinheit durch die Abgasnachbehandlungseinheit nicht in Überdeckung mit der Abgasnachbehandlungseinheit. Abgase, die durch die Eintrittsöffnung in den ersten Schalldämpferraum einströmen, werden dadurch zunächst umgelenkt, bevor sie in die Abgasnachbehandlungseinheit einströmen können.
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Es kann vorteilhaft sein, dass nicht der gesamte Abgasstrom durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung strömt. Vorteilhaft weist der Abgasschalldämpfer einen Bypasskanal auf, der einen Strömungsweg durch den Abgasschalldämpfer bildet, der die Abgasnachbehandlungseinrichtung umgeht. Abgas, das durch den Bypasskanal strömt, strömt demnach nicht durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Bypasskanal mündet in bevorzugter Gestaltung nicht in den zweiten Schalldämpferraum. Vorteilhaft weist der Abgasschalldämpfer eine Austrittsöffnung für Abgas, das durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung geströmt ist, auf. Besonders bevorzugt weist der Abgasschalldämpfer eine weitere Austrittsöffnung für Abgas, das durch den Bypasskanal geströmt ist, auf. Bevorzugt mündet der Bypasskanal an der weiteren Auslassöffnung. Ein Bypasskanal kann auch für einen Abgasschalldämpfer vorteilhaft sein, der keine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung, sondern eine anders aufgebaute Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist. Ein Bypasskanal ist insbesondere für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung vorteilhaft, bei der der gesamte durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung strömende Abgasstrom durch eine Durchströmungseinheit strömt, die mit katalytisch wirkendem Material beschichtet ist.
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Einen Abgasschalldämpfer mit einem Bypasskanal zu versehen, stellt einen eigenständigen erfinderischen Gedanken dar, der von der Gestaltung der Abgasnachbehandlungseinrichtung unabhängig ist. Ein Abgasschalldämpfer umfasst vorteilhaft einen ersten Schalldämpferraum und einen zweiten Schalldämpferraum, die von einer Trennwand getrennt sind, wobei in einer Verbindungsöffnung zwischen dem ersten Schalldämpferraum und dem zweiten Schalldämpferraum eine Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist, die mindestens eine Durchströmungseinheit umfasst, wobei der Abgasschalldämpfer einen Bypasskanal aufweist, der einen Strömungsweg durch den Abgasschalldämpfer bildet, der die Abgasnachbehandlungseinrichtung umgeht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines handgeführten Arbeitsgeräts mit einem Abgasschalldämpfer mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung,
- 2 eine Schnittdarstellung durch die Abgasnachbehandlungseinheit des Arbeitsgeräts aus 1,
- 3 eine schematische Seitenansicht der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus 2 in Richtung des Pfeils III in 2,
- 4 eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus eines Durchströmungskörpers einer Durchströmungseinheit,
- 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Gestaltung eines Abgasschalldämpfers.
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1 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät eine Motorsäge 1. Anstatt einer Motorsäge 1 kann das Arbeitsgerät auch ein Freischneider, Trennschleifer, Blasgerät, Rasenmäher oder dergleichen Arbeitsgerät sein. Das handgeführte Arbeitsgerät ist insbesondere ein handgetragenes Arbeitsgerät. Die Motorsäge 1 weist ein Gehäuse 2 auf, an dem ein Handgriff 3 gehalten ist. Am Handgriff 3 sind Bedienelemente für die Motorsäge 1, im Ausführungsbeispiel ein Gashebel 4 und eine Gashebelsperre 5, angeordnet. Die Motorsäge 1 weist eine Führungsschiene 6 auf, an der eine Sägekette 7 umlaufend angeordnet ist. Im Betrieb ist die Sägekette 7 von einem im Gehäuse 2 angeordneten Verbrennungsmotor, im Ausführungsbeispiel von einem Zweitaktmotor 8, angetrieben. Der Verbrennungsmotor kann auch ein anderer gemischgeschmierter Verbrennungsmotor, insbesondere ein gemischgeschmierter Viertaktmotor, sein.
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Der Zweitaktmotor 8 umfasst einen Luftfilter 9, über den im Betrieb Luft angesaugt wird. Die Luft gelangt über einen Ansaugkanal 11 zu einem Kurbelgehäuse 15 des Zweitaktmotors 8. Ein Abschnitt des Ansaugkanals 11 ist in einer Kraftstoffzuführeinrichtung 10, beispielsweise einem Vergaser, ausgebildet. Auch eine andere Art der Zufuhr des Kraftstoffs, beispielsweise über ein Kraftstoffventil, kann vorgesehen sein. Auch ein anderer Ort der Kraftstoffeinbringung, beispielsweise ins Kurbelgehäuse 15, kann vorgesehen sein.
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Der Zweitaktmotor 8 umfasst einen Zylinder 12, in dem ein Kolben 13 hin- und hergehend gelagert ist. Der Kolben 13 begrenzt einen im Zylinder 12 ausgebildeten Brennraum 14. Der Brennraum 14 ist über Überströmkanäle 19 im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens 13, der in 1 dargestellt ist, mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 15 verbunden. Der Kolben 13 treibt über ein Pleuel 16 eine im Kurbelgehäuse 15 drehbar gelagerte Kurbelwelle 17 an. Die Kurbelwelle 17 ist um eine Drehachse 18 drehbar gelagert. In den Brennraum 14 ragt eine Zündkerze 20. Aus dem Brennraum 14 führt eine Auslassöffnung 21, die über einen Auslasskanal 22 mit einer Eintrittsöffnung 24 eines Abgasschalldämpfers 23 verbunden ist.
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Im Betrieb saugt der Zweitaktmotor 8 beim Aufwärtshub des Kolbens 13 Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Ansaugkanal 11 in den Innenraum des Kurbelgehäuses 15 an. Beim Abwärtshub des Kolbens 15 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Kurbelgehäuse 15 verdichtet. Sobald die Überströmkanäle 19 vom Kolben 13 zum Brennraum 14 geöffnet werden, strömt das Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem Innenraum des Kurbelgehäuses 15 in den Brennraum 14 ein. Im Bereich des oberen Totpunkts zündet die Zündkerze 20 das Gemisch im Brennraum. Aufgrund der darauffolgenden Verbrennung wird der Kolben 13 wieder zurück in Richtung auf das Kurbelgehäuse 15 beschleunigt. Sobald der Kolben 13 die Auslassöffnung 21 öffnet, können Abgase aus dem Brennraum 14 ausströmen und zum Abgasschalldämpfer 23 strömen. Sobald die Überströmkanäle 19 vom Kolben 13 zum Brennraum 14 geöffnet werden, strömt frisches Kraftstoff/LuftGemisch für die nächste Verbrennung nach.
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Alternativ kann der Zweitaktmotor 8 auch mit Spülvorlage arbeiten und zusätzlich zum Ansaugkanal 11 einen oder mehrere Luftkanäle umfassen, die in den Überströmkanälen 19 weitgehend kraftstofffreie Luft vorlagern. Die vorgelagerte Luft trennt beim Abwärtshub des Kolbens 13 Abgase aus der vorangegangenen Verbrennung von in den Brennraum 14 einströmendem Kraftstoff/Luft-Gemisch.
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Der Abgasschalldämpfer 23 weist ein Gehäuse 27 auf, in dem ein erster Schalldämpferraum 47 und ein zweiter Schalldämpferraum 48 ausgebildet sind. Der erste Schalldämpferraum 47 ist stromauf des zweiten Schalldämpferraums 48 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel mündet die Eintrittsöffnung 24 in den ersten Schalldämpferraum 47. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass stromauf des ersten Schalldämpferraums weitere Schalldämpferräume im Gehäuse 27 oder in einer anderen Einheit ausgebildet sind. Der Abgasschalldämpfer 23 weist eine Austrittsöffnung 25 auf, aus der Abgase aus dem Abgasschalldämpfer 23 in die Umgebung ausströmen. Im Ausführungsbeispiel führt die Austrittsöffnung 25 aus dem zweiten Schalldämpferraum 48. In alternativer Ausführung können weitere Schalldämpferräume stromab des zweiten Schalldämpferraums 48 vorgesehen sein.
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Der erste Schalldämpferraum 47 und der zweite Schalldämpferraum 48 sind von einer Trennwand 28 getrennt. Im Ausführungsbeispiel ist an der Trennwand 28 eine Abgasnachbehandlungseinheit 26 gehalten, durch die Abgase aus dem ersten Schalldämpferraum 47 in den zweiten Schalldämpferraum 48 strömen können. Die Trennwand 28 weist hierzu im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 eine Verbindungsöffnung 50 auf. Die Abgasnachbehandlungseinheit 26 umfasst eine erste Durchströmungseinheit 29 und eine zweite Durchströmungseinheit 30, die im Folgenden noch näher beschrieben werden.
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1 zeigt schematisch die Anordnung der Eintrittsöffnung 24 in den Abgasschalldämpfer 23 bezogen auf die Anordnung der Abgasnachbehandlungseinheit 26. Die Abgase strömen in einer Hauptströmungsrichtung 35 durch die Abgasnachbehandlungseinheit 26. Im Ausführungsbeispiel liegt die Hauptströmungsrichtung 35 etwa senkrecht zur Trennwand 28. Die Hauptströmungsrichtung 35 entspricht vorzugsweise einer im Folgenden noch näher beschriebenen Ausströmrichtung 67 aus der ersten Durchströmungseinheit 29. In 1 ist schematisch eine Projektion 49 der Eintrittsöffnung 24 parallel zur Hauptströmungsrichtung 35 auf die Trennwand 28 eingezeichnet. Wie 1 zeigt, liegt die Projektion 49 außerhalb der Abgasnachbehandlungseinheit 26. Die Projektion 49 und die Abgasnachbehandlungseinheit 26 überdecken sich nicht. Dadurch müssen Abgase, die in den Abgasschalldämpfer 23 einströmen, umgelenkt werden, bevor sie durch die Abgasnachbehandlungseinheit 26 strömen können. Dadurch wird eine gleichmäßigere Verteilung der Abgase erreicht, und die Abgasnachbehandlungseinheit 26 wird weitgehend gleichmäßig mit Abgas beaufschlagt.
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Der Aufbau der Abgasnachbehandlungseinheit 26 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert. Wie 2 zeigt, umfasst die Abgasnachbehandlungseinheit 26 ein Gehäuse 37. Das Gehäuse 37 ist im Ausführungsbeispiel aus zwei Teilschalen 38 und 39 gebildet. Die Teilschalen 38 und 39 sind vorzugsweise aus gebogenem Blech, beispielsweise als Tiefziehteile hergestellt. Die Teilschalen 38 und 39 sind im Ausführungsbeispiel an einem umlaufenden Rand 43 der Abgasnachbehandlungseinheit 26 dichtend miteinander verbunden.
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Die erste Teilschale 38 des Gehäuses 37 ist angrenzend an den ersten Schalldämpferraum 47 angeordnet. Die erste Teilschale 38 weist alle Einströmöffnungen der Abgasnachbehandlungseinheit 26 auf. Die Abgasnachbehandlungseinheit 26 umfasst erste Einströmöffnungen 31, durch die Abgas in die erste Durchströmungseinheit 29 strömt. Die erste Teilschale 38 weist außerdem zweite Einströmöffnungen 32 auf, durch die das Abgas unmittelbar in die zweite Durchströmungseinheit 30 gelangt.
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Die erste Durchströmungseinheit 29 weist eine Einströmfläche 42 auf, durch die Abgas in die erste Durchströmungseinheit 29 einströmen kann. Die Einströmfläche 42 ist an einer stromauf liegenden Stirnseite 40 der ersten Durchströmungseinheit 29 ausgebildet. Die erste Durchströmungseinheit 29 weist eine stromab liegende Ausströmfläche 57 auf, durch die Abgas aus der ersten Durchströmungseinheit 29 austreten kann. Im Ausführungsbeispiel liegen die Einströmfläche 42 und die Ausströmfläche 57 parallel zueinander. Auch eine andere Anordnung von Einströmfläche 42 und Ausströmfläche 57 kann jedoch vorteilhaft sein.
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Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist eine Einströmfläche 58 auf. Die Einströmfläche 58 ist an einer stromauf liegenden Stirnseite 46 der zweiten Durchströmungseinheit 30 ausgebildet. Die Einströmfläche 58 ist im Ausführungsbeispiel eben ausgebildet. Der Begriff „eben“ meint vorliegend eben im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen. Die zweiten Einströmöffnungen 32 münden an der Stirnseite 46 der zweiten Durchströmungseinheit 30. Auch eine Übertrittsöffnung 34 mündet an der Einströmfläche 58. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist eine stromab liegende Ausströmfläche 64 auf. Die Ausströmfläche 64 ist im Ausführungsbeispiel parallel zur Einströmfläche 58 ausgerichtet. Auch eine andere Lage kann jedoch vorteilhaft sein.
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Die Ausströmfläche 57 der ersten Durchströmungseinheit 29 weist eine Ausströmrichtung 67 auf. Die Ausströmrichtung 67 ist senkrecht zur Ausströmfläche 57 und von der ersten Durchströmungseinheit 29 zur zweiten Durchströmungseinheit 30 gerichtet.
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In 3 ist die Anordnung der ersten Einströmöffnungen 31 und der zweiten Einströmöffnungen 32 gezeigt. Die erste Teilschale 38 umfasst einen mittleren Bereich 44, der erste Einströmöffnungen 31 aufweist. Im Ausführungsbeispiel sind fünf erste Einströmöffnungen 31 vorgesehen. Auch eine andere Anzahl erster Einströmöffnungen 31 kann vorteilhaft sein. Der mittlere Bereich 44 ist in der in 3 dargestellten Draufsicht, also bei Blickrichtung in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29, vollständig von einem umgebenden Bereich 45 umgeben. Im Ausführungsbeispiel ist der mittlere Bereich 44 etwa kreisförmig, und der umgebende Bereich 45 bildet einen Ring um den mittleren Bereich 44. Der umgebende Bereich 45 weist die zweiten Einströmöffnungen 32 auf. Im Ausführungsbeispiel sind acht zweite Einströmöffnungen 32 vorgesehen. Auch eine andere Anzahl zweiter Einströmöffnungen 32 kann vorteilhaft sein.
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Wie 2 zeigt, weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 zwei in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 hintereinander liegende Abschnitte 51 und 52 auf. Im ersten Abschnitt 51 ist die erste Durchströmungseinheit 29 angeordnet, und im zweiten Abschnitt 52 ist die zweite Durchströmungseinheit 30 angeordnet. Die zweite Durchströmungseinheit 30 ragt nicht in den ersten Abschnitt 51. Die erste Durchströmungseinheit 29 ragt nicht in den zweiten Abschnitt 52. Die zweite Durchströmungseinheit 30 ist demnach vollständig bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 35 bzw. bezogen auf die Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 stromab der ersten Durchströmungseinheit 29 angeordnet.
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Die Ausströmfläche 57 der ersten Durchströmungseinheit 29 liegt in einer gedachten Ebene 66, die in 2 mit gestrichelter Linie dargestellt ist. Die Ebene 66 ist senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 35 angeordnet. Die zweite Durchströmungseinheit 30 ragt, insbesondere entgegen der Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29, nicht über die Ebene 66, sondern liegt vollständig stromab der Ebene 66 oder berührt diese. Die Ebene 66 schneidet die zweite Durchströmungseinheit 30 nicht. Die erste Durchströmungseinheit 29 liegt vollständig stromauf der Ebene 66 und ragt in Ausströmrichtung 67 nicht über die Ebene 66. Die Durchströmungseinheiten 29 und 30 erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene 66.
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Die erste Durchströmungseinheit 29 weist einen größten Querschnitt 69 auf. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist einen größten Querschnitt 70 auf. Die größte Querschnitte 69 und 70 liegen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 35 und senkrecht zur Ausströmrichtung 67. Im Ausführungsbeispiel entspricht der größte Querschnitt 69 dem Quadrat des halben Außendurchmessers f der ersten Durchströmungseinheit 29 multipliziert mit π. Entsprechend entspricht der größte Querschnitt 70 dem Quadrat des halben Außendurchmessers g der zweiten Durchströmungseinheit 30 multipliziert mit π.
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Der erste Abschnitt 51 erstreckt sich von der Einströmfläche 42 der ersten Durchströmungseinheit 29 bis zur Ausströmfläche 57 der ersten Durchströmungseinheit 29. Der zweite Abschnitt 52 erstreckt sich von der Einströmfläche 58 der zweiten Durchströmungseinheit 30 bis zur Ausströmfläche 64 der zweiten Durchströmungseinheit 30.
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Die ersten Einströmöffnungen 31 münden an der ersten Durchströmungseinheit 29. Die ersten Einströmöffnungen 31 führen in den ersten Abschnitt 51. Die zweiten Einströmöffnungen 32 führen in den zweiten Abschnitt 52. Die Einströmöffnungen 31 und 32 sind bezogen auf die Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 zueinander versetzt, und zwar um eine in Richtung der Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 gemessene Dicke a des ersten Abschnitts 51. Die Dicke des ersten Abschnitts 51 entspricht der Dicke a der ersten Durchströmungseinheit 29 in einem mittleren Bereich. An ihren stromauf liegenden Randbereichen weist die erste Durchströmungseinheit 29 abgerundete Ecken auf, so dass sich hier eine etwas geringere Dicke ergibt. Die erste Durchströmungseinheit 29 weist über mindestens 80%, insbesondere über mindestens 90% ihres größten Querschnitts 69 die gleiche Dicke a auf. Die Dicke a ist dabei im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen über mindestens 80%, insbesondere über mindestens 90% ihres größten Querschnitts konstant.
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Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist in ihrem mittleren Bereich eine in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 gemessene Dicke b auf. An ihren stromab liegenden Randbereichen weist die zweite Durchströmungseinheit 30 Fasen auf, so dass sich hier eine etwas geringere Dicke ergibt. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist über mindestens 80%, insbesondere über mindestens 90% ihres größten Querschnitts 70 die gleiche Dicke b auf.
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Die erste Durchströmungseinheit 29 weist vorteilhaft über mindestens 80% ihres größten Querschnitts 69 eine konstante, in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 gemessene Dicke a auf. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist vorteilhaft über mindestens 80% ihres größten Querschnitts eine konstante, in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 gemessene Dicke b auf.
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Die Dicken a und b können näherungsweise gleich groß sein. Vorteilhaft beträgt die Dicke a die Hälfte bis das Doppelte der Dicke b. Die Abschnitte 51 und 52 sind im Gehäuse 37 miteinander verbunden, so dass Abgase, die aus der Ausströmfläche 57 der ersten Durchströmungseinheit 29 ausströmen, in die Einströmfläche 58 der zweiten Durchströmungseinheit 30 einströmen können. Hierzu ist die Übertrittsöffnung 34 des Gehäuses 37 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Übertrittsöffnung 34 über den gesamten größten Querschnitt 69 der ersten Durchströmungseinheit 29. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere kleinere Übertrittsöffnungen 34 die beiden Durchströmungseinheiten 29 und 30 fluidisch miteinander verbinden.
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An der ersten Teilschale 38 ist eine Stufe 36 ausgebildet, die mit einem ersten Stufenabschnitt 53 am Außenumfang der ersten Durchströmungseinheit 29 anliegt. Im zweiten Stufenabschnitt 54 sind die zweiten Einströmöffnungen 32 ausgebildet. Der zweite Stufenabschnitt 54 verläuft quer, insbesondere senkrecht zum ersten Stufenabschnitt 53. Bevorzugt verläuft der erste Stufenabschnitt 53 näherungsweise parallel zur Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 bzw. zur Hauptströmungsrichtung 35, und der zweite Stufenabschnitt 54 verläuft näherungsweise senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 35 bzw. zur Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29. Die Stufe 36 wird im Ausführungsbeispiel durch einen Querschnittssprung des Gehäuses 37 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 gebildet. Im ersten Abschnitt weist das Gehäuse 37 einen Außendurchmesser d auf, wie 3 zeigt. An der Stufe 36 vergrößert sich der Außendurchmesser des Gehäuses 37 auf einen Außendurchmesser e im zweiten Abschnitt 52. Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 37 in Hauptströmungsrichtung 35 gesehen mit rundem Querschnitt ausgebildet. Auch andere Querschnittsformen können vorteilhaft sein. Die Stufe 36 kann entsprechend durch eine sprunghafte Vergrößerung der Außenabmessungen des Gehäuses 37 gebildet sein.
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Der erste Abschnitt 51 ist vollständig in der ersten Teilschale 38 gebildet. Der zweite Abschnitt 52 ist von der ersten Teilschale 38 und der zweiten Teilschale 39 gebildet. Die erste Durchströmungseinheit 29 ist im Ausführungsbeispiel vollständig in der ersten Teilschale 38 angeordnet. Die zweite Durchströmungseinheit 30 ist überwiegend in der zweiten Teilschale 39 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ragt die zweite Durchströmungseinheit 30 über einen Abschnitt in die erste Teilschale 38, der weniger als 50 %, insbesondere weniger als 80% der Dicke b der zweiten Durchströmungseinheit 30 beträgt. Auch eine andere Anordnung der Durchströmungseinheiten 29 und 30 in den Teilschalen 38 und 39 kann vorteilhaft sein. In alternativer Gestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erste Durchströmungseinheit 29 in die zweite Teilschale 39 ragt. Auch ein anderer Aufbau des Gehäuses 37, beispielsweise aus einem einzigen Blech oder aus einem schalenförmigen Blechteil und einem Deckel, kann vorteilhaft sein.
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Die Stirnseite 40 der ersten Durchströmungseinheit 29 ist bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 35 die stromauf liegende Seite der ersten Durchströmungseinheit 29. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 weist nur an der Stirnseite 40 erste Eintrittsöffnungen 31 auf.
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Der größte Querschnitt 70 der zweiten Durchströmungseinheit 30 ist vorteilhaft größer als der größte Querschnitt 69 der ersten Durchströmungseinheit 29. Der größte Querschnitt 70 der zweiten Durchströmungseinheit 30 beträgt vorteilhaft mindestens 130%, insbesondere mindestens 150% des größten Querschnitts 69 der ersten Durchströmungseinheit 29.
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Wie 2 zeigt, steht die zweite Durchströmungseinheit 30 bei Blickrichtung in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 über die erste Durchströmungseinheit 29 über. Der Überstand c, über den die zweite Durchströmungseinheit 30 über die erste Durchströmungseinheit 29 übersteht, beträgt vorteilhaft mindestens 3 mm, insbesondere mindestens 5 mm. Vorzugsweise verläuft der Überstand c bei Blickrichtung in Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 über den gesamten Umfang der ersten Durchströmungseinheit 29. Die Größe des Überstands c kann dabei konstant sein oder über den Umfang variieren. Der Überstand c beträgt jedoch bevorzugt an jeder Stelle des Umfangs der ersten Durchströmungseinheit 29 mindestens 3 mm.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Durchströmungseinheiten 29 und 30 jeweils zylindrisch ausgebildet. Die zylindrischen Außenkonturen der Durchströmungseinheiten 29 und 30 sind in 3 mit gestrichelter Linie dargestellt. Die erste Durchströmungseinheit 29 weist einen Außendurchmesser f (2) auf. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist einen Außendurchmesser g (2) auf. Die Durchströmungseinheiten 29 und 30 sind jeweils durch einen Durchströmungskörper 41 (4) gebildet. Die Durchströmungskörper 41 weisen eine Vielzahl von Hohlräumen auf, die ein Durchströmen erlauben. Dies ist in 4 schematisch dargestellt. Die Durchströmungskörper 41 weisen zumindest an ihren Einströmflächen 42 und 58 und an ihren Ausströmflächen 57 und 64 (2) keine geschlossenen Oberflächen auf. Die Durchströmungseinheiten 29 und 30 umfassen im Ausführungsbeispiel jeweils den Draht des zugeordneten Durchströmungskörpers 41 und die Hohlräume, die zwischen den Abschnitten des Drahts gebildet sind. Die Durchströmungseinheiten 29 und 30 bezeichnen die Hüllkörper, die die Durchströmungskörper 41 umgeben und an denen die Durchströmungskörper 41 im Rahmen der Fertigungsgenauigkeit und der Gleichmäßigkeit von Größe und Verteilung der Hohlräume gleichmäßig anliegen.
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Aus der Abgasnachbehandlungseinheit 26 führen Ausströmöffnungen 33. Die Ausströmöffnungen 33 sind so angeordnet, dass Abgas zunächst durch die zweite Durchströmungseinheit 30 strömen muss, um zu den Ausströmöffnungen 33 zu gelangen. Im Ausführungsbeispiel sind die Ausströmöffnungen 33 in der zweiten Teilschale 39 ausgebildet. Die Ausströmöffnungen 33 können bei Blickrichtung entgegen der Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 in Überdeckung mit den Einströmöffnungen 31, 32 liegen oder zu diesen versetzt angeordnet sein.
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Im Ausführungsbeispiel sind die erste Durchströmungseinheit 29 und die zweite Durchströmungseinheit 30 jeweils durch einen Durchströmungskörper 41 gebildet. Ein möglicher Aufbau für einen Durchströmungskörper 41 ist in 4 dargestellt. Der Durchströmungskörper 41 ist im Ausführungsbeispiel aus einem Metalldraht gebildet. Der Durchströmungskörper 41 ist formstabil. Zwischen den Schlingen des Metalldrahts sind Öffnungen gebildet, durch die Abgas durch den Durchströmungskörper 41 strömen kann. Der Durchströmungskörper 41 ist insbesondere ein Drahtgestrick. Im Ausführungsbeispiel ist jede Durchströmungseinheit 29, 30 durch genau einen Durchströmungskörper 41 gebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mindestens eine Durchströmungseinheit 29, 30 durch mehr als einen Durchströmungskörper 41 gebildet ist.
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Die mindestens eine Übertrittsöffnung 34 ist vorteilhaft die einzige Öffnung, die die erste Durchströmungseinheit 29 fluidisch mit der zweiten Durchströmungseinheit 30 verbindet. Abgas kann dadurch durch die Abgasnachbehandlungseinheit 26 entweder über die ersten Einströmöffnungen 31 in die erste Durchströmungseinheit 29, von dort über die Übertrittsöffnung 34 in die zweite Durchströmungseinheit 30 und von dort durch die Ausströmöffnungen 33 in den zweiten Schalldämpferraum 48 strömen. Dies ist in 3 durch den Pfeil 55 verdeutlicht. Alternativ kann ein Teilstrom des Abgases durch die zweiten Einströmöffnungen 32 unmittelbar in die zweite Durchströmungseinheit 30 und von dort durch die Ausströmöffnungen 33 in den zweiten Schalldämpferraum 48 strömen, wie der Pfeil 56 in 3 zeigt. Weitere Strömungswege durch die Abgasnachbehandlungseinheit 26 sind nicht vorgesehen.
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Die erste Durchströmungseinheit 29 ist mit katalytischem Material beschichtet. Ergänzend kann eine Beschichtung mit einem sogenannten Washcoat vorgesehen sein. In der ersten Durchströmungseinheit 29 findet demnach eine katalytische Umsetzung von Abgasen statt. Die zweite Durchströmungseinheit 30 weist keine katalytische Beschichtung oder eine geringere Masse katalytischer Beschichtung je Volumeneinheit auf als die erste Durchströmungseinheit 29. Die zweite Durchströmungseinheit 30 wirkt daher überwiegend als Partikelfilter. Dadurch, dass die erste Durchströmungseinheit 29 stromauf der zweiten Durchströmungseinheit 30 angeordnet ist, wird das Abgas in der ersten Durchströmungseinheit 29 aufgrund der katalytischen Umsetzung stark erwärmt. Die zweite Durchströmungseinheit 30 dient vorzugsweise überwiegend zur Partikelreduktion. In Abgasen von gemischgeschmierten Verbrennungsmotoren ist Schmieröl in Tröpfchenform enthalten. Diese Tröpfchen bilden Partikel im Abgasstrom. Das tröpfchenförmige Schmieröl wird in der zweiten Durchströmungseinheit 30 konvertiert. Hierzu ist eine ausreichend hohe Temperatur der zweiten Durchströmungseinheit 30 notwendig. Zudem ist eine ausreichend lange Verweildauer der Öltröpfchen in der zweiten Durchströmungseinheit 30 notwendig. Die zweite Durchströmungseinheit 30 wird von der ersten Durchströmungseinheit 29 vorzugsweise schnell erhitzt. Dadurch verbessert sich die partikelreduzierende Wirkung der zweiten Durchströmungseinheit 30. Öltröpfchen werden konvertiert, sobald die hierfür benötigten Temperaturen erreicht sind. Bei heutzutage üblicherweise verwendeten Schmierölen kann die für die Konvertierung benötigte Temperatur beispielsweise in der Größenordnung von 600° bis 700° liegen.
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Die erste Durchströmungseinheit 29, die mit katalytisch wirkender Beschichtung, insbesondere mit Edelmetall beschichtet ist, dient vorzugsweise überwiegend zum Konvertieren von Kohlenwasserstoffen und/oder Stickoxiden. Die zweite Durchströmungseinheit 30 kann ohne katalytisch wirkende Beschichtung ausgebildet sein oder eine geringere Menge katalytischer Beschichtung je Volumeneinheit aufweisen als die erste Durchströmungseinheit 29.
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Eine katalytisch wirkende Beschichtung ist dabei vorliegend eine Beschichtung, die als Katalysator wirkt, die also die Aktivierungsenergie für die chemische Umsetzung der Abgase senkt und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Die zweite Durchströmungseinheit 30 kann insbesondere mit einem Washcoat beschichtet sein. Ein Washcoat wird vorliegend nicht als katalytische Beschichtung betrachtet. Als Washcoat wird eine Beschichtung angesehen, die die Oberfläche vergrößert, ohne die Aktivierungsenergie für die chemische Umsetzung zu senken.
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Dadurch, dass die zweite Durchströmungseinheit 30 bezogen auf die Ausströmrichtung 67 der ersten Durchströmungseinheit 29 durch die Abgasnachbehandlungseinheit 26 vollständig hinter der ersten Durchströmungseinheit 29 angeordnet ist, ist eine Querströmung zwischen der ersten Durchströmungseinheit 29 und der zweiten Durchströmungseinheit 30 nicht möglich. Abgas, das in die zweite Durchströmungseinheit 30 eingeströmt ist, strömt aufgrund der Anordnung vorteilhaft nicht zurück in die erste Durchströmungseinheit 29. Dadurch kann über die Gestaltung der größten Querschnitte 69 und 70 und über die Gestaltung der Einströmöffnungen 31 und 32 der Anteil des Abgasstroms, der durch die erste Durchströmungseinheit 29 einströmt, sehr gut gesteuert werden. Der Anteil des durch die erste Durchströmungseinheit 29 strömenden Abgasstroms hat wesentlichen Einfluss auf die Temperatur des aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 ausströmenden Abgases.
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Für die Strömung durch beide Durchströmungseinheiten 29, 30 ergibt sich ein höherer strömungsmechanischer Widerstand für das Abgas als für die Durchströmung nur der zweiten Durchströmungseinheit 30. Über die Dicken a und b und die größten Querschnitte 69 und 70 der Durchströmungseinheiten 29 und 30 kann die Aufteilung des Abgasstroms auf die ersten und zweiten Einströmöffnungen 31 und 32 auf einfache Weise vorgegeben werden.
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5 zeigt eine alternative Ausführung für einen Abgasschalldämpfer 23. Der Abgasschalldämpfer 23 weist ein Gehäuse 27 auf, in dem ein erster Schalldämpferraum 47 und ein zweiter Schalldämpferraum 48 ausgebildet sind. Die Schalldämpferräume 47 und 48 sind durch eine Trennwand 28 getrennt. In einer Verbindungsöffnung 50 der Trennwand 28 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 angeordnet. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei in allen Ausführungsbeispielen einander entsprechende Elemente. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 kann wie in den 1 bis 3 dargestellt durch zwei Durchströmungseinheiten 29 und 30 ausgebildet sein. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 kann so ausgebildet sein, dass ein Teilstrom des Abgasstroms durch beide Durchströmungseinheiten 29 und 30 strömt und ein weiterer Teilstrom des Abgasstroms nur durch eine Durchströmungseinheit 30. Alternativ kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 so ausgebildet sein, dass der gesamte durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömende Abgasstrom durch alle Durchströmungseinheiten 29, 30 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 nur eine einzige Durchströmungseinheit aufweist.
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In vorteilhafter Gestaltung weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 in allen Bereichen der mindestens einen Durchströmungseinheit die gleiche Menge katalytisch wirkender Beschichtung je Volumeneinheit auf, so dass der gesamte durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömende Abgasstrom an katalytisch wirkender Beschichtung vorbeiströmt.
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Um eine übermäßige Erhitzung des Abgasstroms zu verhindern, ist beim Ausführungsbeispiel nach 5 vorgesehen, dass ein Teilstrom des Abgasstroms nicht durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömt. Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist ein Bypasskanal 61 vorgesehen, durch den ein Teilstrom des Abgasstroms strömt. Der durch den Bypasskanal 61 strömende Abgasteilstrom ist durch Pfeile 63 verdeutlicht. Dieser Teilstrom strömt nicht durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26.
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Der durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömende Teilstrom des Abgasstroms ist durch Pfeile 62 verdeutlicht. Im Ausführungsbeispiel weist der Bypasskanal 61 eine Verbindungsöffnung 59 auf, die den ersten Schalldämpferraum 27 mit dem Bypasskanal 61 verbindet und durch die Abgase in den Bypasskanal 61 einströmen. Der Bypasskanal 61 weist außerdem eine Austrittsöffnung 60 auf, durch die Abgase aus dem Bypasskanal 61 den Abgasschalldämpfer 23 verlassen. Abgase, die durch den Bypasskanal 61 strömen, strömen im Ausführungsbeispiel demnach nicht durch den Innenraum des zweiten Schalldämpferraums 48. Der Bypasskanal 61 ist im Ausführungsbeispiel räumlich durch den zweiten Schalldämpferraum 48 geführt, jedoch von diesem fluidisch getrennt. Dadurch findet zwischen dem durch den Bypasskanal 61 strömenden Teilstrom (Pfeile 63) und dem durch den zweiten Schalldämpferraum 48 strömenden Teilstrom (Pfeile 62) des Abgasstroms keine Vermischung statt. Der Bypasskanal 61 ist so angeordnet, dass er von den im Schalldämpferraum 48 angeordneten Abgasen erhitzt wird. Dadurch ist eine Konvertierung von Abgasbestandteilen im Bypasskanal 61 auch ohne katalytisch wirkendes Material möglich.
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Der Bypasskanal 61 ist bevorzugt benachbart zu einer Außenwand des Abgasschalldämpfers 23 geführt. Der durch den Bypasskanal 61 strömende Teilstrom ist vorteilhaft kleiner als der durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 strömende Teilstrom. Vorteilhaft beträgt der durch den Bypasskanal 61 strömende Teilstrom weniger als 40%, insbesondere weniger als 30%, bevorzugt weniger als 20% des gesamten Abgasstroms. Die durch den Bypasskanal 61 strömende Menge von Abgas wird bevorzugt über die Strömungsquerschnitte von Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 und Bypasskanal 61 eingestellt.
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Im Ausführungsbeispiel weisen die Durchströmungseinheiten 29, 30 Durchströmungskörper 41 aus Metalldraht auf. Der Metalldraht, aus dem die erste und/oder die zweite Durchströmungseinheit 29, 30 bestehen kann, ist insbesondere aus Stahl oder aus einer Nickellegierung. Auch andere Träger, beispielsweise Metallfasern, geschäumte Materialien oder Träger, die längliche, geometrisch definierte Kanäle bilden, beispielsweise Träger aus Sinterkeramik, können vorteilhaft sein.
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Die Begriffe „konstant“ und „eben“ meinen vorliegend durchgehend eine im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen konstante oder ebene Gestalt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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