DE10311236A1

DE10311236A1 - Platzsparende Abgasnachbehandlungseinheit mit ineinanderliegenden Hin- und Rückströmbereichen bei gleichseitigem Gasein- und -austritt

Info

Publication number: DE10311236A1
Application number: DE2003111236
Authority: DE
Inventors: Rolf BRÜCK
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-09-23

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Abgasnachbehandlungseinheit mit einer ersten Stirnfläche (4), einer zweiten Stirnfläche (5) und mit einer sich zwischen der ersten (4) und der zweiten Stirnfläche (5) erstreckenden für Abgas durchströmbaren Wabenstruktur (2) in einem Mantelrohr (3), wobei an die erste Stirnfläche (4) Anschlussmittel (7) zumindest nahezu dichtend angeschlossen sind, durch die das Abgas in einen Hinströmbereich (8) der Wabenstruktur (2) einströmen kann, wobei es nach Umlenkung hinter der zweiten Stirnfläche (5) durch einen Rückströmbereich (9) zurückströmen kann. DOLLAR A Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit (1) ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Abgasnachbehandlung auch bei nur wenig Einbauplatz. Besonders gut kann dadurch ein im Bereich eines Turboladers seitlich vorhandene Sackraum genutzt werden. Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit (1) ist preiswert herstellbar und zuverlässig unter thermischen Wechselbelastungen, so dass eine gute Dauerhaltbarkeit erreicht wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Abgasnachbehandlungseinheit mit einer Wabenstruktur und Anschlussmitteln.
Bei weltweit steigenden Zulassungszahlen von Automobilen sind in einer Vielzahl von Ländern zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Automobile gesetzliche Abgasgrenzwerte eingeführt worden, die die Zusammensetzung des durch die Automobile emittierte Abgas erfüllen muss. Die hierzu nötige Verringerung der Emission von schädlichen Bestandteilen erfolgt durch den Einsatz von Edelmetallkatalysatoren, die gute Umsetzungsraten bei relativ niedrigen Umsetzungstemperaturen zu ermöglichen. Eine effektive Umsetzung beruht ferner auf einer möglichst großen Reaktionsoberfläche, die bereitgestellt werden muss. Hierbei hat es sich im Automobilbau weitestgehend durchgesetzt, Wabenkörper als Katalysator-Trägerkörper einzusetzen. Wabenkörper weisen eine Vielzahl von für ein Fluid beströmbaren oder durchströmbaren Hohkäumen wie zum Beispiel Kanäle auf und lassen sich als keramischer Monolith oder als metallische Struktur ausbilden.
Man unterscheidet vor allem zwei typische Bauformen für metallische Wabenkörper. Eine frühe Bauform, für die die DE 29 02 779 A1 typische Beispiele zeigt, ist die spiralige Bauform, bei der im wesentlichen eine glatte und eine gewellte Blechlage aufeinandergelegt und spiralförmig aufgewickelt werden. Bei einer anderen Bauform wird der Wabenkörper aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten glatten und gewellten oder unterschiedlich gewellten Blechen aufgebaut, wobei die Bleche zunächst einen oder mehrere Stapel bilden, die miteinan der verschlungen werden. Dabei kommen die Enden aller Bleche außen zu liegen und können mit einem Gehäuse oder Mantelrohr verbunden werden, wodurch zahlreiche Verbindungen entstehen, die die Haltbarkeit des Wabenkörpers erhöhen. Typische Beispiele dieser Bauformen sind in der EP 0 245 737 B1 oder der WO 90/03220 beschrieben. Auch seit langem bekannt ist es, die Bleche mit zusätzlichen Strukturen auszustatten, um die Strömung zu beeinflussen und/oder eine Quervermischung zwischen den einzelnen Strömungskanälen zu erreichen. Typische Beispiele für solche Ausgestaltungen sind die WO 91/01178, die WO 91/01807 und die WO 90/08249. Schließlich gibt es auch Wabenkörper in konischer Bauform, gegebenenfalls auch mit weiteren zusätzlichen Strukturen zur Strömungsbeeinflussung. Ein solcher Wabenkörper ist beispielsweise in der WO 97/49905 beschrieben. Darüber hinaus ist es auch bekannt, in einem Wabenkörper eine Aussparung für einen Sensor freizulassen, insbesondere zur Unterbringung einer Lambdasonde. Ein Beispiel dafür ist in der DE 88 16 154 U1 beschrieben.
Solche Wabenkörper werden oftmals in einem Abgasstrang eingesetzt, wobei sie zwei Stirnflächen aufweisen und das Abgas durch die eine Stirnfläche in den Wabenkörper hinein- und durch die andere Stirnfläche aus dem Wabenkörper hinausströmt. Steht zum Einbau des Wabenkörpers nur sehr wenig Platz zur Verfügung, soll aber gleichzeitig ein motornaher Einbau erfolgen, so ist es zweckmässig, einen Wabenkörper zu verwenden, bei dem das Abgas durch eine einzige Stirnfläche sowohl in den Wabenkörper hinein- als auch aus diesem herausströmt. Hierbei sind also innerhalb des Wabenkörpers zwei getrennte Strömungsbereiche ausgebildet. Ein Wabenkörper mit zwei konzentrischen Strömungsbereichen zum Einsatz in mehrsträngigen Abgassystemen, bei denen die Bereiche gleichsinnig, also in der gleichen Strömungsrichtung wechselweise von Abgas durchströmt werden, ist beispielsweise aus der US 6,156,278 bekannt. Diese Strömungsbereiche sind durch ein zwischen den Bereichen liegendes Rohr getrennt. Ein solcher Wabenkörper ist sehr aufwendig herzustellen, zudem verschlechtert das zusätzli che Rohr die thermischen Eigenschaften des Wabenkörpers wie das Aufheiz- und das Wärmeabstrahlverhalten. Aus der EP 0 835 366 B1 wiederum ist es bekannt, einen Wabenkörper mit mindestens einer ebenen stirnseitig nahezu dichtend angeordneten Trennwand zu versehen und so einen Wabenkörper mit zwei Teilbereichen mit halbkreisförmigem Querschnitt zum Einsatz in mehrsträngigen Abgassystemen zur Verfügung zu stellen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Abgasnachbehandlungseinheit anzugeben, die preiswert herzustellen ist und eine gute Dauerhaltbarkeit unter thermischen Wechselbelastungen aufweist, aber dennoch unter ungünstigen Raumverhältnissen platzsparend angeordnet werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasnachbehandlungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit weist eine erste Stirnfläche, eine zweite Stirnfläche und eine sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche erstreckende für Abgas durchströmbare Wabenstruktur in einem Mantelrohr auf. An die erste Stirnfläche sind Anschlussmittel zumindest nahezu dichtend angeschlossen, durch die das Abgas in einen Hinströmbereich der Wabenstruktur einströmen kann, wobei es nach Umlenkung durch Strömungsinvertierungsmittel hinter der zweiten Stirnfläche durch einen Rückströmbereich zurückströmen kann.
Eine solche Abgasnachbehandlungseinheit kann vorteilhafterweise bei kleinen zur Verfügung stehenden Räumen eingesetzt werden. Durch die erste Stirnfläche strömt sowohl das zu behandelnde Abgas in die Wabenstruktur hinein, als auch hinaus. Die Anschlussmittel sind so ausgebildet, dass der Hinströmbereich und der Rückströmbereich konzentrisch oder exzentrisch angeordnet ist. Je nach den räumlichen und thermischen Anforderungen kann der Hinströmbereich innen oder außen liegen. Bevorzugt liegt der Hinströmbereich innen. Sofern es erwünscht ist, im Rückströmbereich eine niedrigere Temperatur zu erzielen als im Hinströmbereich, z. B. weil der Rückströmbereich mit einem Adsorber- oder Speichermaterial beschichtet ist, sollte das Strömungsinvertierungsmittel nicht wärmeisoliert sein. Anderenfalls ist eine Wärmeisolierung von Vorteil.
Bevorzugt kann die erste Stirnfläche eine im wesentlichen homogene Struktur aufweisen, so dass insbesondere im wesentlichen regelmäßige Einströmungsöffnungen als Zugang zu den Hohlräumen der Wabenstruktur ausgebildet sind, aber keine zusätzlichen verstärkten Trennwände die Wabenstruktur durchziehen. Somit kann auf zusätzliche verstärkte Trennwände oder Trennmittel, wie beispielsweise ein die beiden Bereiche trennendes Rohr verzichtet werden, so dass die Wabenstruktur kostengünstig auszubilden ist. So kann eine übliche Wabenstruktur aus Keramik oder Metall beim Aufbau der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit verwendet werden. Homogen bedeutet aber nicht unbedingt, dass alle Kanäle die gleiche Form und/oder Größe haben müssen.
Bei einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit kann eine im wesentlichen standardisierte Wabenstruktur zum Einsatz kommen, insbesondere kann auf die Ausbildung eines den Hin- und den Rückströmbereich trennenden Innenrohres verzichtet werden, was eine kostengünstige und einfache Herstellung der Abgasnachbehandlungseinheit ermöglicht. Hin- und Rückströmbereich werden durch Wände der Hohlräume der Wabenstruktur voneinander getrennt, wie durch die Anschlussmittel vorgegeben. Einen zumindest nahezu dichtenden Anschluss der Anschlussmittel an die erste Stirnfläche der Wabenstruktur erreicht man dadurch, dass beispielsweise die erste Stirnfläche einen Schlitz aufweist, dessen räumliche Ausdehnung entsprechend der räumlichen Ausdehnung der Anschlussmittel gewählt wird. Durch das Hineinragen der Anschlussmittel in den Schlitz in Form einer Labyrinth-Dichtung in der Stirnfläche der Wabenstruktur wird in vorteilhafter Weise die Dichtung der Trennwand zum Wabenkörper auch bei thermischen Wechselbelastungen erhöht, ohne dass die Wabenstruktur bei Relativdehnungen des Anschlussmittels beschädigt werden kann.
Kleinere Undichtigkeiten, die beispielsweise darauf beruhen können, dass das Anschlussmittel eine Hohlraumwand in einem Winkel schneidet, also Abgas in kleinen Mengen in den eigentlichen Rückströmbereich statt in den Hinströmbereich strömt, sind aufgrund der Druck- und Strömungsverhältnisse in der Wabenstruktur unerheblich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit weist die erste Stirnfläche einen Schlitz auf, in den die Anschlussmittel nahezu dichtend hineinragen, vorzugsweise unter Ausbildung eines Schiebesitzes.
Die Ausbildung eines Schiebesitzes ermöglicht eine Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit, bei der ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten der Komponenten, insbesondere der Wabenstruktur, nicht zu einer Schädigung der Abgasnachbehandlungseinheit führt. Durch die Schiebesitzausbildung werden einerseits von der Wabenstruktur keine Kräfte auf die Anschlussmittel und andererseits keine Kräfte vom Anschlussmittel in die Wabenstruktur eingeleitet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind die Anschlussmittel als sich konisch erweiterndes Rohr ausgebildet.
Die Ausbildung der Anschlussmittel als sich konisch erweiterndes Rohr ermöglicht in einfacher Weise den Aufbau einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit. Hierbei werden die Anschlussmittel zentral durch Ableitmittel hindurch geführt. Die Ableitmittel dienen der Ableitung des durch den Rückströmbereich strömenden Abgases und können im Querschnitt im wesentlichen kalottenförmig ausgebildet sein, wobei die Ableitmittel an einer Stelle das Ableiten des Abgases aus der Abgasnachbehandlungseinheit ermöglichen müssen, beispielsweise durch Ausbildung eines Flansches zum Anschluss eines Rohres oder ähnliches. Hierbei tritt das sich konisch erweiternde Rohr durch das kalottenförmige Ableitmittel, wobei auch hier bevorzugt gewährleistet ist, dass eine thermische Bewegung des sich konisch erweiternden Rohres und/oder des kalottenförmigen Ableitmittels nicht zu einer Schädigung des jeweils anderen Bauteils führt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit ist die Wabenstruktur aus keramischem Material aufgebaut. Ebenso möglich ist jedoch auch der Aufbau aus metallischem Material. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Wabenstruktur durch Aufwickeln mindestens einer Blechlage, die mindestens teilweise strukturiert ist, oder mehrerer Bleche, von denen zumindest ein Teil zumindest teilweise strukturiert ist, aufgebaut ist, oder dass die Wabenstruktur durch Stapeln und miteinander Verschlingen mehrerer Bleche, von denen zumindest ein Teil zumindest teilweise strukturiert ist, aufgebaut ist.
So ist der Aufbau spiralförmiger Wabenstrukturen möglich, ferner auch der Aufbau von Wabenkörpern durch das Verschlingen mehrerer Stapel beispielsweise in S-Form oder auch das gleichsinnige Verschlingen dreier Blechstapel. Der Aufbau aus strukturierten Blechen mit einer Strukturwiederhollänge, die beispielsweise bei gewellten Blechen der Wellenlänge entspricht, und im wesentlichen glatten Blechen führt zur Bildung von Kanälen oder auch Hohlräumen zwischen den Strukturen und den glatten Bleche.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Abgasnachbehandlungseinheit sind zumindest in einem Teil der Bleche in zumindest einem Teil der Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs und/oder des Rückströmbereichs bilden, Löcher ausgebildet, deren Ausdehnung insbesondere größer ist als die Strukturwiederhollänge der zumindest teilweise strukturierten Bleche.
Hierbei können die Löcher sowohl in den im wesentlichen glatten, als auch in den strukturierten Blechen ausgebildet sein. Hierdurch können sich Hohlräume bilden, die zu einer Verwirbelung des Abgases führen, was in vorteilhafter Weise zu einer verbesserten Umsetzungsrate führt. Zudem verringert die Ausbildung von Löchern die Herstellungskosten der Wabenstruktur.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind zumindest ein Teil der Bleche in zumindest einem Teil der Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs und/oder des Rückströmbereichs bilden, aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigen Material ausgebildet.
Dies gestattet in vorteilhafter Weise den Aufbau eines offenen Partikelfilters. Ein Partikelfilter wird dann als offen bezeichnet, wenn er grundsätzlich von Partikeln vollständig durchlaufen werden kann, und zwar auch von Partikeln, die erheblich größer als die eigentlich auszufilternden Partikel sind. Dadurch kann ein solcher Filter selbst bei einer Agglomeration von Partikeln während des Betriebes nicht verstopfen. Ein geeignetes Verfahren zur Messung der Offenheit eines Partikelfilters ist beispielsweise die Prüfung, bis zu welchem Durchmesser kugelförmige Partikel noch durch einen solchen Filter rieseln können. Bei vorliegenden An wendungsfällen ist ein Filter insbesondere dann offen, wenn Kugeln von größer oder gleich 0,1 mm Durchmesser noch hindurchrieseln können, vorzugsweise Kugeln mit einem Durchmesser oberhalb von 0,2 mm.
Beim Durchströmen dieses Materials kommt es zu einer Anlagerung der Partikel in der Wand, wobei die Durchströmung der Wand durch die Ausbildung von Druckunterschieden vor und hinter der Wand begünstigt wird. Diese Druckunterschiede werden durch die Ausbildung von Umstülpungen und/oder Strömungsleitflächen in den nicht aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigen Material ausgebildeten Blechen hervorgerufen und/oder verzögert, wobei die Umstülpungen und/oder Strömungsleitflächen nur in den Bereichen der Blechlage ausgebildet werden, die später die Wände der Hohlräume im Hin- und/oder im Rückströmbereich bilden. Die im wesentlichen glatten Bleche und/oder die zumindest teilweise strukturierten Bleche können zumindest teilweise aus dem zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigen Material ausgebildet sein. Die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit als Partikelfilter ermöglicht in vorteilhafter Weise den Aufbau von platzsparenden Partikelfiltern.
Gemäß einer weitere vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit sind zumindest in einem Teil der Bleche in zumindest einem Teil der Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs und/oder des Rückströmbereichs bilden, Umstülpungen, Löcher mit einer Ausdehnung, die kleiner als die Strukturwiederhollänge der zumindest teilweise strukturierten Bleche ist, Strömungsleitflächen und/oder Mikrostrukturen ausgebildet.
Eine Umstülpung stellt ein Loch mit Ausstülpungen dar, wobei die Abmessungen des Loches kleiner ist als die Strukturwiederhollänge der Strukturen der zumindest teilweise strukturierten Bleche sind. Die Ausstülpung bildet eine Strömungsleitfläche. Durch das Zusammenwirken von Löchern und Strömungsleitflächen bilden sich querlaufende Strömungskomponenten, die zu einer Verwirbelung der Strömung und zu einer Strömung zwischen benachbarten Hohlräumen führt. Die Verwirbelung der Strömung verhindert vorteilhaft die Bildung von laminaren Grenzströmungen und führt so zu einer erhöhten Umsetzungsrate. Dem selben Zweck dienen auch Mikrostrukturen, die eine Strukturhöhe aufweisen, die deutlich kleiner ist als die Strukturhöhe der zumindest teilweise strukturierten Bleche. Umstülpungen, Löcher, Strömungsleitflächen und Mikrostrukturen können sowohl auf bzw. in den im wesentlichen glatten, als auch auf bzw. in den zumindest teilweise stukturierten Blechen ausgebildet sein. Die Umstülpungen, Strömungsleitflächen und Mikrostrukturen können in jedem beliebigen Winkel zur Hauptströmungsrichtung des Abgases in der Wabenstruktur ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit ist zumindest ein Teil der Bleche zumindest in einem Teil der Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs und/oder des Rückströmbereichs bilden, beschichtet, bevorzugt katalytisch aktiv beschichtet.
Erfindungsgemäß ist es möglich, sowohl die Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs, als auch die Bereiche, die die Wände des Rückströmbereichs bilden, zumindest bei einem Teil der Bleche zu beschichten, insbesondere katalytisch aktiv zu beschichten. So ist es möglich, Hin- und Rückströmbereiche auszubilden, die beide katalytisch aktiv beschichtet sind. Genauso gut ist es möglich, die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs mit einer Oxidationskatalysatorbeschichtung zu versehen und die Wände der Hohlräume des Rückströmbereichs aus zumindest teilweise für ein Fluid durchlässigen Material auszubilden, um so kompakt einen kombinierten Oxidationskatalysator/Partikelfilter zu erhalten. Das im Oxidationskatalysatorbereich gebildete Stickstoffdioxid (NO₂) dient in diesem Fall in vorteilhafter Weise der kontinuierlichen Regeneration des Partikelfilterbereichs.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit weisen die Bereiche der Bleche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs bilden, eine erste spezifische Wärmekapazität und die Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Rückströmbereichs bilden, eine zweite spezifische Wärmekapazität auf, wobei zumindest bei einem Teil der Bleche die erste spezifische Wärmekapazität unterschiedlich zur zweiten spezifischen Wärmekapazität ist.
Dies gestattet den Aufbau von Wabenstrukturen, bei denen der Hinströmbereich eine andere spezifische Wärmekapazität aufweist als der Rückströmbereich. So ist es beispielsweise möglich, eine Wabenstruktur mit im Hinström- oder auch nur in Teilen des Hinströmbereichs erniedrigter spezifischer Wärmekapazität herzustellen, um so ein schnelleres Aufheizen dieses Bereichs und damit ein schnelleres Anspringen der katalytischen Umsetzung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit unterscheiden sich zumindest bei einem Teil der Bleche die Bereiche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs bilden, in zumindest einer der folgenden Eigenschaften von den Bereichen, die die Wände der Hohlräume des Rückstrombereichs bilden:

A) Materialdicke;
B) Ausbildung, Ausdehnung und Dicke einer Verstärkungsstruktur; und
C) Ausbildung und Zusammensetzung einer Beschichtung.

Jede der Möglichkeiten A, B und C erlaubt einzeln oder in Kombination miteinander in vorteilhafter Weise die Ausbildung von Wabenkörpern, bei denen sich die erste spezifische Wärmekapazität des Hinströmbereichs von der zweiten spezifischen Wärmekapazität des Rückströmbereichs unterschieden. Eine im Rückströmbereich größere spezifische Wärmekapazität kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Materialdicke im entsprechenden Bereich der Bleche erhöht wird, beispielsweise durch Umfalzen der Ränder der Bleche. Ein entsprechender Effekt kann auch dadurch erzielt werden, dass in einigen der Bereiche Verstärkungsstrukturen ausgebildet werden, die beispielsweise in einer zusätzlichen mit der Blechlage verbundenen Materialschicht bestehen können. Bei allen Vorgehensweisen, bei der die Dicke der Schicht zumindest in Bereichen verändert wird, kann entsprechend die Strukturierung der strukturierten Blechlage angepasst werden, so dass vorteilhafterweise eine durchgehende Anlagefläche zu einer benachbarten Blechlage entsteht, so dass eine gute Verbindung zu dieser benachbarten Blechlage ausgebildet werden kann. Die spezifische Wärmekapazität der Bereiche der Bleche kann auch durch Auftragen von Beschichtungen verändert werden. So ist es möglich, in einem Bereich der Blechlage eine Beschichtung aufzutragen, während ein anderer Bereich keine oder eine andere Beschichtung aufweist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit weisen die Bereiche der Bleche, die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs und/oder des Rückströmbereichs bilden, eine inhomogene spezifische Wärmekapazität auf.
So kann beispielsweise die spezifische Wärmekapazität des zunächst durchströmten Teilbereichs des Hinströmbereichs eine niedriger sein als die spezifische Wärmekapazität des Rests des Hinströmbereichs, um ein schnelleres Anspringen der katalytischen Umsetzung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit weisen die Bereiche der strukturierten Bleche, die die Wände des Hinströmbereichs bilden, eine Strukturierung mit einer ersten Strukturwiederhollänge, einer ersten Strukturhöhe und einer ersten Strukturform auf, während die Berei che, die die Wände des Rückströmbereichs bilden, eine Strukturierung mit einer zweiten Strukturwiederhollänge, einer zweiten Strukturhöhe und einer zweiten Strukturform aufweisen, wobei sich die erste Strukturwiederhollänge von der zweiten Strukturwiederhollänge und/oder die erste Strukturhöhe von der zweiten Strukturhöhe und/oder die erste Strukturform von der zweiten Strukturform unterscheidet.
Dies ermöglicht vorteilhafter Weise den Aufbau von Wabenstrukturen mit Zelldichten und/oder -formen, die sich im Hin- und Rückströmbereich unterscheiden oder auch von Wabenstrukturen, bei denen der Hin- und/oder der Rückströmbereich Teilbereiche unterschiedlicher Zelldichten und/oder -formen aufweist. Auch jede Kombination der oben erwähnten Ausgestaltungen der Bereiche der Bleche, die die Wände des Hin- und/oder Rückströmbereichs bilden, sind möglich und erfindungsgemäß.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage sind hinter der zweiten Stirnfläche der Wabenstruktur Strömungsinvertierungsmittel angeordnet, die die Strömungsrichtung des aus dem Hinströmbereich strömenden Abgases so invertieren, dass dieses in den Rückströmbereich einströmt. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Strömungsinvertierungsmittel im wesentlichen halbschalenförmig ausgebildet sind, insbesondere als Halbkugel mit einer Eindellung in der Mitte.
Die Verwendung von halbschalenförmigen Strömungsinvertierungsmitteln ist vorteilhaft, da diese einfach und kostengünstig ausgebildet werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit sind an der ersten Stirnfläche Ableitmittel ausgebildet, die das durch den Rückströmbereich strömende Abgas und durch die erste Stirn fläche außerhalb der Anschlussmittel austretende Abgas wegführen. Die Ableitmittel sind bevorzugt gasdicht mit dem Mantelrohr verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind die Ableitmittel als im wesentlichen kalottenförmiger Sammelraum, von dem Abströmmittel abzweigen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit treten die Anschlussmittel durch den kalottenförmigen Sammelraum hindurch.
Ableitmittel mit einem im wesentlichen kalottenförmigem Sammelraum und Abströmmitteln und durch kalottenförmigen Sammelraum durchtretende Anschlussmittel ermöglichen den Aufbau einer einfachen und unter thermischen Wechselbelastungen haltbaren Abgasnachbehandlungseinheit, die eine große Dauerhaltbarkeit aufweist.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben werden, wobei die Erfindung nicht auf die dort gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist. Es zeigen:
1 schematisch einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit;
2 eine stirnseitige Ansicht einer Wabenstruktur einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit;
3 schematisch eine Blechlage zum Aufbau einer Wabenstruktur nach 2;
4 ein Beispiel für eine Blechlage mit Umstülpungen; und
5 ein Beispiel für einen Kanal mit Mikrostrukturen.
1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Abgasnachbehandlungseinheit 1, die eine Wabenstruktur 2 in einem Mantelrohr 3 aufweist. Die Wabenstruktur 2 weist eine erste Stirnfläche 4 und eine zweite Stirnfläche 5 auf, zwischen denen sich für ein Fluid durchströmbare Hohlräume erstrecken, die bevorzugt Kanäle darstellen können. Ein zu behandelnder Abgasstrom 6 strömt durch Anschlussmittel 7, die in Form eines sich konisch erweiternden Rohres ausgebildet sind, in die Wabenstruktur 2 ein. Die Anschlussmittel 7 sind nahezu dichtend mit der ersten Stirnfläche 4 verbunden, indem diese einen Schlitz aufweist, in den die Anschlussmittel 7 stirnseitig eingreifen. Bevorzugt ist dieser Anschluss in Form eines nahezu dichtenden Schiebesitzes ausgeführt. Dazu kann in den Schlitz auch ein kurzes Rohrstück eingesetzt sein, welches dann mit dem Anschlussmittel 7 einen Schiebesitz bildet.
Durch die Anströmung der ersten Stirnfläche 4 durch die Anschlussmittel 7 bildet sich ein Hinströmbereich 8 und ein Rückströmbereich 9 aus. Der Hinströmbereich 8 liegt im Inneren des Rückströmbereichs 9. Im Hinströmbereich 8 strömt das Abgas im wesentlichen in der Hinströmrichtung 10, während es im Rückströmbereich 9 im wesentlichen entgegengesetzt in Rückströmrichtung 11 strömt. Der Hinströmbereich 8 und der Rückströmbereich 9 sind durch keinerlei besondere bauliche Maßnahmen voneinander getrennt, insbesondere liegt kein Zwischenrohr vor, das den Hinströmbereich 8 vom Rückströmbereich 9 trennt. Die Trennung 12 zwischen Hinströmbereich 8 und Rückströmbereich 9 besteht aus den Wänden der für ein Fluid durchströmbaren Hohlräume, die im Bereich hinter den Anschlussmitteln 7 liegen. Folglich stellt die Trennung 12 zwischen dem Hinströmbereich 8 und dem Rückströmbereich 9 kein eigenes Bauteil dar, sondern ist im oben genannten Sinne zu verstehen.
Da im wesentlichen keinerlei besondere Maßnahmen zur Trennung des Hinströmbereichs 8 vom Rückströmbereich 9 zu treffen sind, kann als Wabenstruktur 2 eine übliche Wabenstruktur aus Keramik oder metallischen Blechen verwendet werden, die gegebenenfalls nur mit einem Schlitz in der ersten Stirnfläche 4 versehen werden muss.
Das durch den Hinströmbereich 8 strömende Abgas verlässt die Wabenstruktur 2 durch die zweite Stirnfläche 5 und strömt in das Strömungsinvertierungsmittel 13. Dieses kann halbschalenförmig ausgebildet sein und weist im vorliegenden Fall eine Eindellung 14 und zwei Erhöhungen 15 auf. Die Eindellung 14 ist zentral vor dem Bereich der zweiten Stirnfläche 5 ausgebildet, aus dem das durch den Hinströmbereich 8 strömende Abgas aus der zweiten Stirnfläche 5 austritt.
Durch die Form des Strömungsinvertierungsmittels 13 erfolgt eine Invertierung 16 der Strömungsrichtung des Abgases, das daraufhin durch die zweite Stirnfläche 5 in Rückströmrichtung 11 in den Rückströmbereich 9 strömt. Das Strömungsinvertierungsmittel 13 ist gasdicht mit dem Mantelrohr 3 verbunden, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, um ungewollte Abgasverluste zu vermeiden. Es kann mit einer Wärmeisolierung 39 versehen sein, um Wärmeverluste zu vermeiden.
Nachdem das Abgas die gesamte Länge der Wabenstruktur 2 durchströmt hat, verlässt das Abgas die Wabenstruktur 2 durch die erste Stirnfläche 2 außerhalb des Anschlussmittels 7 und tritt in die Ableitmittel 17 ein. Diese bestehen aus einem Sammelraum 18 und von diesem abzweigende Abströmmittel 19. Die Abströmmittel 19 können als Flansch oder auch als Rohr ausgebildet sein. Ein be handelter Abgasstrom 22 verlässt die Abgasnachbehandlungseinheit 1 durch die Abströmmittel 19. Auch die Ableitmittel 17 sind dichtend mit dem Mantelrohr 3 verbunden, um ungewollte Abgasemissionen zu vermeiden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sammelraum 18 kalottenförmig ausgebildet. Die Abströmmittel 19 sind als Rohr ausgebildet, das an die Kalotte angesetzt ist. Die Anschlussmittel 7 treten durch den kalottenförmigen Sammelraum 18 hindurch. Möglich ist auch die Ausbildung des Sammelraums 18 als Halbkugel.
2 zeigt eine stirnseitige Ansicht eines Wabenkörpers 21 einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit 1. Der Wabenkörper 21 besteht aus einer Wabenstruktur 2, die in einem Mantelrohr 3 befestigt ist. Die Wabenstruktur 2 ist aus im wesentlichen glatten Blechen 22 und strukturierten Blechen 23 aufgebaut, die Kanäle 24 bilden, die für ein Fluid durchströmbar sind. Die erste Stirnfläche 4 weist einen Schlitz 25 auf, in den die Anschlussmittel 7 eingreifen. Der Schlitz 25 ist also in Lage, Form, Dicke und Ausdehnung an die Anschlussmittel 7 angepasst. Schlitz 25 und Anschlussmittel 7 sind so ausgebildet, dass ein zumindest nahezu dichtender Anschluss der Anschlussmittel 7 an die erste Stirnfläche 4 der Wabenstruktur 2 in Form einer Labyrinth-Dichtung erfolgt.
Die in 2 gezeigte Wabenstruktur 2 wurde durch gleichsinniges Verwinden dreier Stapel von Blechen 22, 23 ausgebildet. Die einzelnen Stapel werden durch das abwechselnde Stapeln von im wesentlichen glatten Blechen 22 und strukturierten Blechen 23 gebildet. Jeder Stapel wird um einen zentralen Punkt 26 gefalten, dann werden die drei Stapel zusammengesetzt und gleichsinnig verwunden.
Sollen nun beispielsweise in den Hohlräumen des Hinströmbereichs 8 und/oder des Rückströmbereichs 9 Löcher 27 ausgebildet werden, deren Abmessungen größer sind als die Strukturwiederhollänge der Strukturen der strukturierten Bleche 23, so erfolgt der Aufbau der Wabenstruktur 2 aus Blechen 22, 23, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt sind. 3 zeigt eine Blechlage mit Löchern 27, wobei die Blechlage eine im wesentlichen glatte Blechlage 22 ist. Die Bildung einer zumindest teilweise strukturierten Blechlage 23 mit Löchern 27 ist analog möglich.
Die Blechlage 22 ist in Querrichtung 28 der Wabenstruktur 2 in fünf Bereiche unterteilt. Die Unterteilung in genau fünf Teilbereiche beruht darauf, das vorliegend sowohl im Hinströmbereich 8, als auch im Rückströmbereich 9 Löcher 27 ausgebildet werden sollen. Bleche 22 mit einer anderen Anzahl Bereichen sind möglich und erfindungsgemäß. Die in 3 gezeigte Lage, Größe und Form der Löcher 27 ist beispielhaft, jede andere Lage, Größe und Form von Löchern 27 ist möglich und erfindungsgemäß. Insbesondere können in einem Bereich Löcher 27 unterschiedlicher Größe und Form ausgebildet sein oder Bereich mit sich in Bezug auf Form und Größe unterscheidenden Löchern 27.
Bei der Bildung des Stapels wird die Blechlage 22 um die Faltachse 29 gefalten. Der innere Bereich 30 bildet nach Herstellung der Wabenstruktur 2 einen Teil der Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs 8, während die Zwischenbereiche 31 hinter den Anschlussmitteln 7 liegen und somit der Trennung des Hinströmbereichs 8 vom Rückströmbereich 9 dienen. Deshalb weist der innere Bereich 30 Löcher 27 auf, während die Zwischenbereiche 31 keine Löcher aufweisen.
Die Zwischenbereiche 31 sind unterschiedlich groß ausgebildet, um die relative Lage der Blechlage 22 in der Wabenstruktur 2 zu berücksichtigen. Für die Ausdehnung der Zwischenbereiche 31 ist es entscheidend, in welchem Winkel die Blechlage 22 den hinter den Anschlussmitteln 7 liegenden Bereich schneidet. Hier sind verschiedene Winkel möglich, wie sich 2 entnehmen lässt. Je flacher dieser Schnittwinkel ist, desto größer muss die Ausdehnung des entsprechenden Zwischenbereichs 31 sein, um eine wirkungsvolle Trennung des Hinströmbereichs 8 vom Rückströmbereich 9 zu gewährleisten. Bei sehr steilen Winkeln ist also eine kleine Ausdehnung des Zwischenbereichs 31 möglich. Je nach Lage der Blechlage 22 zu den Anschlussmitteln 7 ist es zudem möglich, dass die Zentren der Zwischenbereiche 31 einen jeweils unterschiedlichen Abstand von der Faltachse 29 aufweisen.
Die sich an die Zwischenbereiche 31 anschließenden Außenbereiche 32 weisen wiederum Löcher 27 auf, da diese Bereiche nach Herstellung der Wabenstruktur 2 die Wände der Hohlräume des Rückströmbereichs 9 bilden. Die Randbereiche 33 weisen keine Löcher auf, um eine haltbare Anbindung beispielsweise mittels Löten und/oder Schweißen an das Mantelrohr 3 zu ermöglichen.
Die Löcher 27 können jegliche Form und Ausdehnung haben, so lange gewährleistet ist, dass die Ausdehnung der Löcher 27 größer ist als die Strukturwiederhollänge der Strukturen der strukturierten Bleche 23. Auf diese Weise werden kommunizierende Hohlräume geschaffen, durch die das Abgas strömen kann. Es ist zweckmässig, an den in Längsrichtung 34 der Wabenstruktur 2 liegenden Kanten der Blechlage 22 keine Löcher 27 auszubilden, um ein Flattern und Einreißen der Blechlage 22 zu verhindern.
Bei anderen Bauformen der Wabenstruktur 2 müssen die Bleche 22, 23 entsprechend mit Löchern 27 versehen werden, um zu gewährleisten, dass nur die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs 8 und des Rückströmbereichs 9 Löcher 27 aufweisen, diese Bereiche 8, 9 aber wirkungsvoll voneinander getrennt sind.
4 zeigt ein Beispiel einer Blechlage mit Umstülpungen, die in den Außenbereichen 32 und/oder dem inneren Bereich 30 in den im wesentlichen glatten Ble chen 22 und/oder den strukturierten Blechen 23 ausgebildet werden können. Die Umstülpungen bestehen aus Löchern 35 und ausgestülpten Strömungsleitflächen 36. Diese Umstülpungen haben im wesentlichen zwei Effekte: die Löcher 35 gestatten die Ausbildung einer Querströmungskomponente, durch die eine Durchmischung der Strömung in zwei benachbarten Hohlräumen der Wabenstruktur 2 erfolgt, die Strömungsleitflächen führen zusätzlich zu einer Verwirbelung der Strömung in den Hohlräumen, um laminare Grenzflächenströmungen zu verhindern, um so die Umsetzwahrscheinlichkeit zu erhöhen.
Laminare Grenzflächenströmungen können auch durch die Ausbildung von Mikrostrukturen verringert werden, wie 5 zu entnehmen ist. 5 zeigt einen Kanal 24, der in einer Strömungsrichtung 37 von Abgas durchströmt wird. Es sind Mikrostrukturen 38 ausgebildet. Stromaufwärts der Mikrostrukturen ist ein laminares oder quasi-laminares (sogenanntes „Plug-Flow"-) Strömungsprofil P ausgebildet, bei dem es zu einer Grenzflächenströmung kommt. Bei der Grenzflächenströmung kommen praktisch nur die Gasmoleküle im äußersten Randbereich mit der Oberfläche des Kanals 24 in Kontakt, so dass nur eine relativ geringe Umsetzrate des gesamten Abgases erreicht wird. Diese Umsetzrate kann verbessert werden, in dem das Abgas an Mikrostrukturen 38 vorbeiströmt, die zu Verwirbelungen und somit zum Ausbrechen der Grenzflächenströmung führt.
Die oben zu 3 gemachten Aussagen, die die Ausbildung von Löchern 27 in den Bereichen 30, 32 betreffen, gelten genauso für jede andere Art von struktureller Veränderung, der die Bereiche 30, 32 unterworfen werden können. So ist es genauso möglich, Bereiche 30, 32 auszubilden, die beim Aufbau der Wabenstruktur 2 dazu führen, dass sich der Hinströmbereich 8 vom Rückströmbereich 9 durch eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften unterscheidet: spezifische Wärmekapazität, Kanalzahl bzw. -geometrie, Hohlraumgeometrie, Beschichtung, Art und Konzentration der katalytisch aktiven Substanzen, Art und Menge der Ausbildung von Umstülpungen, Löchern 35 mit einer Ausdehnung, die kleiner als die Strukturwiederhollänge der zumindest teilweise strukturierten Bleche 23 ist, Strömungsleitflächen 36 und/oder Mikrostrukturen 38 und Porosität der Bereiche. Dies gilt insbesondere für die relative Lage der Bereiche 32 in Bezug auf die Faltachse 29, sowie die Ausdehnung der Bereiche 30, 32 in Querrichtung 28 der Wabenstruktur 2. Die Bleche 22, 23 können auch so ausgebildet sein, dass sich der Hinströmbereich 8 und/oder der Rückströmbereich 9 in Teilbereiche in Längsrichtung 34 unterteilen, die sich in Bezug auf eine oder mehrere der oben angegebenen Eigenschaften unterscheiden.
Vorteilhaft ist insbesondere die Ausbildung einer Abgasnachbehandlungseinheit 1 mit einer Wabenstruktur 2, die im Hinströmbereich 8 als Oxidationskatalysator und im Rückströmbereich 9 als offener Partikelfilter arbeitet oder umgekehrt. Speziell ist es möglich, die Bereiche 30, 32 die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs 8 und/oder des Rückströmbereichs 9 bilden, aus einem Material auszubilden, das zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbar ist. Ein solches Material ist beispielsweise ein metallisches Fasermaterial, insbesondere gesintertes metallisches Fasermaterial. Es ist auch möglich, eine Wabenstruktur 2 auszubilden, die im Hinströmbereich 8 zumindest teilweise eine größere spezifische Wärmekapazität als im Rückströmbereich 9 aufweist und umgekehrt.
Die hier als Ausführungsbeispiel gezeigte Wabenstruktur 2 kann erfindungsgemäß nicht nur einen kreisförmigen, sondern auch jeden anderen Querschnitt zeigen, wie beispielsweise ein Oval, eine Ellipse, ein Vieleck oder ähnliches. Dies gilt gleichermaßen für die Ausgestaltung des Querschnitts der Anschlussmittel 7, die nahezu dichtend an die erste Stirnfläche 4 der Wabenstruktur 2 angeschlossen sind.
Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit 1 ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Abgasnachbehandlung auch bei nur wenig Einbauplatz. Besonders gut kann dadurch ein im Bereich eines Turboladers seitlich vorhandene Sackraum genutzt werden. Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit 1 ist preiswert herstellbar und zuverlässig unter thermischen Wechselbelastungen, so dass eine gute Dauerhaltbarkeit erreicht wird. Sie kann im Hinströmbereich und im Rückströmbereich unterschiedliche Eigenschaften und Beschichtungen aufweisen, so dass eine Anpassung an verschiedene Anforderungen möglich ist.

1: Abgasnachbehandlungseinheit
2: Wabenstruktur
3: Mantelrohr
4: erste Stirnfläche
5: zweite Stirnfläche
6: zu behandelnder Abgasstrom
7: Anschlussmittel
8: Hinströmbereich
9: Rückströmbereich
10: Hinströmrichtung
11: Rückströmrichtung
12: Trennung
13: Strömungsinvertierungsmittel
14: Eindellung
15: Erhöhung
16: Invertierung
17: Ableitungsmittel
18: Sammelraum
19: Abströmmittel
20: behandelter Abgasstrom
21: Wabenkörper
22: im wesentlichen glatte Blechlage
23: strukturierte Blechlage
24: Kanal
25: Schlitz
26: zentraler Punkt
27: Loch
28: Querrichtung der Wabenstruktur
29: Faltachse
30: innerer Bereich
31: Zwischenbereich
32: Außenbereich
33: Randbereich
34: Längsrichtung der Wabenstruktur
35: Loch
36: Strömungsleitfläche
37: Strömungsrichtung
38: Mikrostruktur
39: Wärmeisolierung
P: Strömungsprofil

Claims

Abgasnachbehandlungseinheit mit einer ersten Stirnfläche (4), einer zweiten Stirnfläche (5) und mit einer sich zwischen der ersten (4) und der zweiten Stirnfläche (5) erstreckenden für Abgas durchströmbaren Wabenstruktur (2) in einem Mantelrohr (3), dadurch gekennzeichnet, dass an die erste Stirnfläche (4) Anschlussmittel (7) zumindest nahezu dichtend angeschlossen sind, durch die das Abgas in einen Hinströmbereich (8) der Wabenstruktur (2) einströmen kann, wobei es nach Umlenkung durch ein Strömungsinvertierungsmittel (13) hinter der zweiten Stirnfläche (5) durch einen Rückströmbereich (9) zurückströmen kann.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinströmbereich (8) und der Rückströmbereich (9) ineinander liegen, vorzugsweise konzentrisch.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinströmbereich (8) innerhalb des Rückströmbereiches (9) liegt.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückströmbereich (9) innerhalb des Hinströmbereiches (8) liegt.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsinvertierungsmittel (13) eine Wärmeisolierung (39) aufweist.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche (4) einen Schlitz (25) aufweist, in den die Anschlussmittel (7) nahezu dichtend hineinragen, vorzugsweise unter Ausbildung eines Schiebesitzes.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (7) als sich konisch erweiterndes Rohr ausgebildet sind.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (2) aus keramischem Material aufgebaut ist.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (2) durch Aufwickeln mindestens eines Bleches (23), das mindestens teilweise strukturiert ist oder mehrerer Bleche (22, 23), von denen zumindest ein Teil zumindest teilweise strukturiert ist, aufgebaut ist.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (2) durch Stapeln und miteinander Verschlingen mehrerer Bleche (22, 23), von denen zumindest ein Teil zumindest teilweise strukturiert ist, aufgebaut ist.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teil der Bleche (22, 23) in zumindest einem Teil der Bereiche (30, 32), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) und/oder des Rückströmbereichs (9) bilden, Löcher (27) ausgebildet sind, insbesondere solche, deren Ausdehnung größer ist als die Strukturwiederhollänge der zumindest teilweise strukturierten Bleche (23).
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bleche (22, 23) in zumindest einem Teil der Bereiche (30,32), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) und/oder des Rückströmbereichs (9) bilden, aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material ausgebildet sind.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teil der Bleche (22, 23) in zumindest einem Teil der Bereiche (30, 32), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) und/oder des Rückströmbereichs (9) bilden, Umstülpungen, Löcher mit einer Ausdehnung, die kleiner als die Strukturwiederhollänge der zumindest teilweise strukturierten Bleche (23) ist, Strömungsleitflächen und/oder Mikrostrukturen ausgebildet sind.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Bleche (22, 23) zumindest in einem Teil der Bereiche (30, 32), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) und/oder des Rückströmbereichs (9) bilden, beschichtet ist, bevorzugt katalytisch aktiv beschichtet.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der die Bereiche (30) der Bleche (22, 23), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) bilden, eine erste spezifische Wärmekapazität aufweisen und die Bereiche (32), die die Wände der Hohlräume des Rückströmbereichs (9) bilden, eine zweite spezifische Wärmekapazität aufweisen, da durch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teil der Bleche (22, 23) die erste spezifische Wärmekapazität unterschiedlich zur zweiten spezifischen Wärmekapazität ist.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teil der Bleche (22, 23) die Bereiche (30), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) bilden, sich in zumindest einer der folgenden Eigenschaften von den Bereichen (32) unterscheiden, die die Wände der Hohlräume des Rückstrombereichs (9) bilden: A) Materialdicke; B) Ausbildung, Ausdehnung und Dicke einer Verstärkungsstruktur; und C) Ausbildung und Zusammensetzung einer Beschichtung.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (30, 32) der Bleche (22, 23), die die Wände der Hohlräume des Hinströmbereichs (8) und/oder des Rückströmbereichs (9) bilden, eine inhomogene spezifische Wärmekapazität aufweisen.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Bereiche (30) der strukturierten Bleche (23), die die Wände des Hinströmbereichs (8) bilden, eine Strukturierung mit einer ersten Strukturwiederhollänge, einer ersten Strukturhöhe und einer ersten Strukturform, und die Bereiche (32), die die Wände des Rückströmbereichs (9) bilden, eine Strukturierung mit einer zweiten Strukturwiederhollänge, einer zweiten Strukturhöhe und einer zweiten Strukturform aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Strukturwiederhollänge von der zweiten Strukturwiederhollänge und/oder die erste Strukturhöhe von der zweiten Strukturhöhe und/oder die erste Strukturform von der zweiten Strukturform unterscheidet.
Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der zweiten Stirnfläche (5) der Wabenstruktur (2) Strömungsinvertierungsmittel (13) angeordnet sind, die die Strömungsrichtung (10) des aus dem Hinströmbereich (8) strömenden Abgases so invertieren, dass dieses in den Rückströmbereich (9) einströmt.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsinvertierungsmittel (13) im wesentlichen halbschalenförmig, insbesondere als Halbkugel mit einer Eindellung (14) in der Mitte, ausgebildet sind.
Abgasnachbehandlungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Stirnfläche (4) Ableitmittel (17) ausgebildet sind, die das durch den Rückströmbereich (9) strömende Abgas und durch die erste Stirnfläche (4) außerhalb der Anschlussmittel (7) austretende Abgas wegführen.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitmittel (17) gasdicht mit dem Mantelrohr (2) verbunden sind.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitmittel (17) als im wesentlichen kalottenförmiger Sammelraum (18) ausgebildet sind, von dem Abströmmittel (19) abzweigen.
Abgasnachbehandlungseinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (7) durch den kalottenförmigen Sammelraum (18) hindurchtreten.