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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von
Auspuffgasen eines Kraftfahrzeugs, mit
- – einem
Wandler, der eine Kammer mit Einrichtungen zur Behandlung der Auspuffgase
aufweist, welche Kammer ein offenes Ende für den Gaseintritt oder -austritt
aufweist; und
- – einer
Leitung, in der die Auspuffgase strömen und in das offene Ende
der Kammer eintreten oder hier austreten, welche Leitung ein offenes Einlaß- oder Auslaßende für Auspuffgase
aufweist.
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Eine
Auspufflinie eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor umfasst
im allgemeinen einen oder mehrere Wandler, die es gestatten, die
Auspuffgase vor der Abgabe an die Umgebung zu behandeln.
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Verschiedene
Typen von Wandlern sind bekannt. Beispiele, die nicht einschränkend verstanden werden
sollen, sind Katalysatoren oder Partikelfilter.
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Die
Wandler sind untereinander und mit dem Auslaß des Verbrennungsmotors durch
Leitungen verbunden.
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Die
Leitungen weisen gebogene Abschnitte auf, die Kurven bilden, die
einen gekrümmten
Weg des Auspuffsystems vorgeben. Die bogenförmigen Abschnitte befinden
sich insbesondere am Einlaß und
Auslaß eines
Wandlers zur Ablenkung der Gasströmung des Auspuffgases am Einlaß und Auslaß des Wandlers.
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Im
Interesse einer guten Funktion der jetzigen Wandler ist es empfehlenswert,
die Wandler in der Auspufflinie in der Nähe des Verbrennungsmotors anzuordnen.
Tatsächlich
gestattet dies eine raschere Temperaturerhöhung während einer Phase des Anlaufens
und eine Funktion bei einer erhöhten Temperatur
während
einer stabilisierten Betriebsphase aufgrund der angehobenen Temperatur
der Auspuffgase der Brennkraftmaschine.
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Jedoch
weisen Fahrzeuge Positionen für den
Motor auf, die bereits eine große
Anzahl von Ausrüstungsteilen
aufnehmen, wie eine Kupplung, einen Bremshauptzylinder, eine Antriebsübertragung,
ein Schaltgetriebe und so weiter. Der verfügbare Raum für den Einbau
eines Wandlers ist folglich reduziert.
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Folglich
werden gebogene Abschnitte am Einlaß und Auslaß des Wandlers vorgesehen,
die einen erheblichen Raumbedarf aufgrund ihres Krümmungsradius
aufweisen, der schwierig zu reduzieren ist.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung
zur Behandlung von Auspuffgasen vorzuschlagen, in der die Auspuffgase
zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß eines
Wandlers umgeleitet werden, die insgesamt kompakt ist.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die vorliegende Erfindung eine Behandlungsvorrichtung für die Auspuffgase
der beschriebenen Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
sie eine Glocke in der Form einer Schale umfaßt, die eine Mündung aufweist,
die durch einen Rand begrenzt ist, welche Mündung gegenüber dem offenen Ende der Kammer
und der Leitung angeordnet ist, derart, dass die offenen Enden der Kammer
und der Leitung in die Glocke über
die Mündung
eintreten, welche Glocke an der Leitung und dem Wandler entlang
einer Verbindungslinie befestigt sind, die geschlossen ist und sich
entlang dem Rand der Mündung
erstreckt und die offenen Enden umgibt.
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Entsprechend
anderen Ausführungsformen umfaßt die Behandlungsvorrichtung
für Auspuffgase eines
oder mehrere der folgenden Merkmale, die für sich oder gemeinsam in allen
möglichen
technischen Kombinationen verwendet werden können:
- – Die Leitung
ist in Höhe
ihres offenen Endes an dem Wandler befestigt.
- – Die
offenen Enden liegen nebeneinander entlang einer Linie.
- – Der
Wandler umfaßt
eine Hülle,
die innen die Kammer begrenzt, welche Hülle einen Rand aufweist, der
innen das offene Ende der Kammer begrenzt und außen das offene Ende der Leitung.
- – Die
Leitung weist einen Rand auf, der das offene Ende begrenzt, welcher
Wandler einen Rand aufweist, der sein offenes Ende begrenzt, welche Ränder in
Berührung
entlang einer Linie stehen.
- – Das
offene Ende der Kammer und das offene Ende der Leitung liegen in
Abstand zueinander.
- – Die
Vorrichtung umfaßt
einen Zwischensteg zwischen den offenen Enden.
- – Ein
Teil des Randes der Glocke ist mit dem offenen Ende der Leitung
verschweißt.
- – Ein
Teil des Randes der Glocke ist mit dem offenen Ende des Wandlers
verschweißt.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Auspufflinie mit einer Behandlungsvorrichtung für Auspuffgase,
wie sie oben definiert worden ist.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
durch Studium der Beschreibung zusammen mit den als Beispiel dienenden
Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung zur Behandlung
von Auspuffgasen gemäß der Erfindung,
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
bei der eine Glocke getrennt von einer Leitung und einem Wandler
dargestellt ist;
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2 ist
ein Schnitt der Vorrichtung der 1, bei dem
die Glocke montiert zusammen mit der Leitung des Wandlers dargestellt
ist;
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3 ist
ein Schnitt entlang der Linie III-III in 2;
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4 ist
eine entsprechende Darstellung zu 2 und veranschaulicht
eine Behandlungsvorrichtung für
Auspuffgase gemäß der Erfindung
in einer zweiten Ausführungsform;
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5 ist
ein Schnitt entlang der Linie V-V in 4; und
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6 ist
eine entsprechende Darstellung zu 2 und veranschaulicht
die Behandlungsvorrichtung für
Auspuffgase gemäß der Erfindung
entsprechend einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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In 1 ist
eine Vorrichtung zur Behandlung von Auspuffgasen gezeigt, die bestimmt
ist zur Anordnung in einer Auspufflinie am Auslaß einer Brennkraftmaschine,
die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Die
Behandlungsvorrichtung 2 umfaßt einen Wandler 4 für die Behandlung
der Auspuffgase, eine Leitung 6 für die Strömung der Auspuffgase und eine Glocke 8,
das eine Strömung
der Auspuffgase zwischen der Leitung 6 und dem Wandler 4 gestattet.
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Der
Wandler 4 bildet eine Hülle 10 aus
Metall, die im Inneren Einrichtungen zur Behandlung der Auspuffgase
aufnimmt. Die Hülle 10 ist
rohrförmig und
zylindrisch.
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Die
Einrichtungen zur Behandlung umfassen eine Struktur 12 aus
Bienenwaben, die eine Anzahl von Zellen oder Waben 14 aufweist,
die beispielsweise ein sechseckiges Profil aufweisen. Alternativ
können
die Waben ein unterschiedliches Profil aufweisen, beispielsweise
ein Viereckiges.
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Die
inneren Oberflächen
der Waben 14 sind bedeckt mit einem nicht sichtbaren Katalysator-Überzug,
der beispielsweise ein Edelmetall enthält.
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Wie
besser in 2 zu erkennen ist, bildet die
Hülle 10 im
Inneren eine Kammer 16, die sich entlang der Achse L erstreckt
und ein erstes axiales Ende bei 18 und ein zweites axiales
Ende bei 20 aufweist.
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Die
offenen Enden 18, 20 sind im wesentlichen eben
und kreisförmig.
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Die
Struktur 12 befindet sich innerhalb der Kammer 16.
Die Waben 14 erstrecken sich im wesentlichen parallel zur
Achse L zwischen dem vorderen offenen Ende 18 und dem hinteren
offenen Ende 20.
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Die
Leitung 6 ist im Sinne der Strömungsrichtung der Auspuffgase
stromaufwärts
des Wandlers 4 angeordnet. Die Leitung 6 gestattet
es, eine Fluidverbindung herzustellen zwischen dem offenen Ende 18 des
Wandlers und dem Auslaß der
Verbrennungskammer eines Motors, der nicht dargestellt ist.
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Die
Leitung 6 besteht aus Metall und weist eine hintere Eintrittsöffnung 22 und
eine vordere Eintrittsöffnung 24 auf.
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Das
offene vordere Ende der Leitung 6 ist im wesentlichen eben
und befindet sich im wesentlichen in derselben Ebene P wie das offene
vordere Ende 18 der Kammer 16.
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Die
Leitung 6 und die Kammer 16 erstrecken sich von
ihren offenen Enden 24, 18 von derselben Ebene
P aus. Die Leitung 6 und der Wandler 4 sind seitlich
nebeneinander angeordnet, und ihre offenen Enden 18, 24 befinden
sich im wesentlichen auf demselben Niveau und sind im wesentlichen
in dieselbe Richtung offen.
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Die
offenen vorderen Enden 18, 24 liegen im übrigen nebeneinander.
Genauer gesagt ist die Leitung 6 in Berührung über einen Rand 26,
der das offene vordere Ende 24 begrenzt, mit einem Rand 28 der
Hülle 10,
die das offene vordere Ende 18 begrenzt.
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Die
Leitung 6 und die Hülle 10 sind
an einander befestigt in Höhe
ihrer offenen vorderen Enden 18, 24. Die Befestigung
erfolgt mit Hilfe einer Schweißnaht 30,
die in Höhe
der Berührungszone zwischen
dem Rand 26 und 28 vorgesehen ist. Die Glocke 8 überdeckt
die offenen Enden 18, 24 so, dass sie vor diesen
einen Hohlraum 32 bildet, der dicht ist und die Zirkulation
der Auspuffgase zwischen der Leitung 6 und der Kammer 14 gestattet.
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Die
Glocke 8 weist die Form einer metallischen Schale auf und
weist einen zusammenhängenden
Rand 36 auf. Der Rand 36 ist im wesentlichen eben
und liegt im wesentlichen in derselben Ebene P wie die offenen 18 und 24.
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Die
offenen Enden 18 und 24 gehen von demselben offenen
Rand 36 aus.
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Ein
Rand 38 der Glocke 8, die die Mündung 36 umgibt,
folgt der Kontur der offenen Enden 18, 24 und
ist dicht an der Hülle 10 und
der Leitung 6 befestigt, beispielsweise mit einer Schweißnaht 40.
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Bei
dem dargestellten Beispiel umgibt der Rand 38 der Glocke 8 die
offenen Enden 18, 24 und liegt außerhalb
der nebeneinander liegenden Ränder 26, 28.
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Der
dichte Hohlraum 32 befindet sich auf der Seite der gemeinsamen
Ebene P, die der Kammer 16 und der Leitung 6 gegenüberliegt.
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Beim
Betrieb treten die Auspuffgase in die Leitung 6 durch die
hintere Öffnung 22 ein,
strömen durch
die Leitung 6 bis zum offenen vorderen Ende 24,
strömen
durch den Hohlraum 32, treten in die Kammer 16 durch
das offene vordere Ende 18 ein und strömen sodann durch die vorderen
Waben 14 bis hin zu dem offenen hinteren Ende 20.
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Die
Auspuffgase treten aus der Leitung 6 durch das offene vordere
Ende 24 aus. Sie haben dabei eine erste Strömungsrichtung
D1 in Austrittsrichtung. Die Auspuffgase werden durch die Glocke 8 umgelenkt
und treten in die Kammer 16 mit einer zweiten Hauptströmungsrichtung 22 aus,
die sich von der ersten Hauptströmungsrichtung
unterscheidet. Die zweite Hauptströmungsrichtung D2 liegt parallel
zur Achse L.
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Bei
dem dargestellten Beispiel ist die Leitung 6 leicht geneigt,
derart, dass die erste und zweite Hauptströmungsrichtung D1, D2 einen
Winkel von 170° bilden.
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Die
erste und die zweite Hauptströmungsrichtung
D1, D2 bilden vorzugsweise einen Winkel zwischen 90° und 180°.
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Bei
dem dargestellten Beispiel ist der Querschnitt des offenen Endes 24 der
Leitung 6 kleiner als der Querschnitt des offenen Endes 18 der
Kammer 16.
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Die
Glocke 8 weist eine Form auf, die eine im wesentlichen
gleichmäßige Verteilung
der Auspuffgase über
den vorderen offenen Endquerschnitt 18 ermöglicht und
sicherstellt, dass die Auspuffgase über die Waben 14 gleichförmig verteilt
werden.
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Zu
diesem Zweck ist bei dem dargestellten Beispiel die Glocke 8 mit
einer Tiefe versehen, die von einer Region 42 angrenzen
an das offene Ende 24 der Leitung 6 zu einer Region 44 am
offenen Ende 18 der Kammer 16 abnimmt.
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Die
Glocke 8 weist zu diesem Zweck einen Boden 46 auf,
der in Bezug auf die gemeinsame Ebene P geneigt ist. Der Boden 46 verbindet
die gemeinsame Ebene P mit einer Zone 48 am Rand 28,
der sich gegenüber
dem offenen Ende 24 der Leitung 6 befindet, und
entfernt sich von der gemeinsamen Ebene P in Richtung des offenen
Endes 24.
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Der
Boden 46 weist im übrigen
in der Region 42 angrenzend an das offene Ende 24 eine
Einsenkung 52 auf, durch die die Tiefe der Glocke 8 in
diesem Bereich 42 vergrößert wird.
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Wie
bisher in 3 zu erkennen ist, sind die Ränder 26 und 28 des
vorderen offenen Endes 18, 24 in Berührung entlang
einer Berührungslinie
C mit einem Abschnitt ihres Umfanges.
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Genauer
gesagt ist der Rand 28 kreisförmig und der Rand 26 weist
einen ersten Berührungsabschnitt 54,
der sich in einem Kreisbogen mit der hohlen Seite zur Außenseite
der Leitung 6 erstreckt. Der Berührungsbereich 54 ist
in Berührung
mit einem Winkelsektor des Randes 28, der sich beispielsweise über 120° erstreckt.
Der Berührungsabschnitt 54 lehnt
sich an die äußere Form
der Hülle 10 in
Höhe des
Randes 28 an.
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Die
Berührungslinie
C erstreckt sich in einem Kreisbogen.
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Der
Rand 26 umfaßt
einen zweiten Bereich 56, der einen Abstand von dem Rand 28 aufweist. Der
zweite Bereich 56 erstreckt sich zwischen den Enden des
ersten Berührungsbereichs 54,
derart, dass der erste Bereich 54 und der zweite Berührungsbereich 56 bei
der Bildung des Randes 26 ergänzen.
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Der
zweite Bereich 56 weist hier im wesentlichen ein Profil
in Kreisbogenform mit hohler Seite in Richtung des Inneren der Leitung 6 auf.
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Das
offene vordere Ende 24 weist folglich die Form eines Halbmondes
auf.
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Der
zweite Bereich des Randes 26 und der Bereich des Randes 28,
der nicht in Berührung
steht mit dem Rand 26, bilden einen im wesentlichen ovales
Außenprofil.
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Der
Rand 38 der Glocke 8 weisen dementsprechend eine
Kontur auf, die im wesentlichen oval geschlossen ist und sich an
das Außenprofil
der offenen Enden 18, 20 anlehnt.
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Die
Glocke 8 ist an dem Wandler 4 und der Leitung 6 entsprechend
einer geschlossenen, S-förmigen
Verbindungslinie befestigt, die schematisch in 3 durch
eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, die dem Rand 38 folgt
und das offene Ende 18, 24 umgibt.
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Anders
ausgedrückt,
gehen die offenen Enden 18, 24 von einer imaginären Fläche aus,
die begrenzt ist durch die geschlossene Verbindungslinie S.
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Die
Verbindungslinie S erstreckt sich teilweise entlang dem Rand 26 und
teilweise dem Rand 28. Genauer gesagt, erstreckt sich die
Linie S entlang dem zweiten Bereich 56 des Randes 26 und
entlang dem Bereich 58 des Randes 28, die voneinander
entfernt liegen.
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Alternativ
weisen die Ränder 26, 28 ein
unterschiedliches Profil gegenüber
den zuvor dargestellten Profilen auf, wobei die Ränder 26, 28 aber trotzdem
in Berührung
mit der Berührungslinie
C stehen.
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Allgemein
ausgedrückt,
befinden sich die offenen Enden 18, 24 nebeneinander
und angrenzend an die Linie C.
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Die
Behandlungsvorrichtung 2 gestattet es, die Leitung 6 und
den Wandler 4 in einem reduzierten Raum unterzubringen,
so dass gewährleistet
ist, dass die Auspuffgase von der Leitung 6 zum Wandler 4 geleitet
werden. Die Gase strömen
in Richtung der Pfeile D1 und D2, die sich voneinander unterscheiden.
Die Anordnung der offenen Enden 18, 24 nebeneinander,
das heißt,
nicht einander gegenüber, und
mündend
in ein und derselben Bereich 36 einer Glocke 8,
die die offenen Enden 18, 24 zusammenfaßt, gestattet
es, die Behandlungsvorrichtung 2 entlang der Achse L platzsparend
unterzubringen.
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Im übrigen gestattet
die Anbringung der offenen Enden 18, 24 seitlich
nebeneinander angrenzend an die Linie C, den Platz der Behandlungseinrichtung
in bezug auf eine Querebene zur Achse L zu begrenzen.
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Wie
im übrigen
gestrichelt in 3 dargestellt ist, weist die
hintere Öffnung 22 der
Leitung 6 ein kreisförmiges
Profil auf.
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Zwischen
der hinteren Öffnung 22 und
der vorderen Öffnung 24 weist
die Leitung 6 einen sich nach und nach ändernden Querschnitt auf.
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Vorzugsweise
vergrößert sich
die Querschnittsfläche
des Querschnitts nach und nach von der Öffnung 22 zu dem offenen
Ende 24, damit der Auspuffgasstrom vor dem Eintritt in
den Wandler 4 verlangsamt wird.
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Wie
am besten aus 1 hervorgeht, kann eine derartige
Leitung 6 aus zwei Schalen 60, 62, die als
Verbindungslinien 64 verbunden sind, hergestellt werden,
beispielsweise durch eine Schweißnaht (nur eine Verbindungslinie
ist in 1 gezeigt).
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Bei
dem dargestellten Beispiel erstreckt sich jede Verbindungslinie 64 von
einem Ende an dem offenen Ende 24 an dem Halbmond bis zu
der hinteren Öffnung 22.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform unterscheidet sich
die Behandlungsvorrichtung 2 von der zuvor beschriebenen
Ausführungsform
dadurch, dass das offene Ende 18 des Wandlers 4 und das
offene Ende 24 der Leitung 6 nicht nebeneinanderliegen.
Die vorderen offenen Enden 18, 24 befinden sich
in einem Abstand voneinander in der gemeinsamen Ebene P.
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Ein
Steg 66 befindet sich zwischen ihren Rändern 26, 28 und
ist an diesen mithilfe von Schweißnähten 68 befestigt.
Der Steg 66 erstreckt sich in der gemeinsamen Ebene P.
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Der
Steg 66 erleichtert die Befestigung der Leitung 6 an
dem Wandler 4, indem er einen besseren Platz schafft zur
Herstellung der Schweißnaht 68.
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Wie
in 5 dargestellt ist, erlaubt es der Steg 66,
vordere offene Enden 18,24 vorzusehen, die keine
komplementären
Profile aufweisen.
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Die
Verbindungslinie S der Glocke 8 ist geschlossen und erstreckt
sich entlang dem Rand 38 unter Umgebung der vorderen offenen
Enden 18. Die Verbindungslinie S erstreckt sich teilweise
entlang dem Rand 26, teilweise dem Rand 28, und
teilweise entlang den Rändern 69 des
Steges 66, der sich zwischen den offenen vorderen Enden 18, 24 erstreckt.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 6 unterscheidet
sich die Behandlungsvorrichtung 2 von der ersten Ausführungsform
dadurch, dass die Leitung 6 begrenzt ist durch einen Kegelstumpf
am offenen vorderen Ende 24 und die Hülle 10.
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Zu
diesem Zweck weist die Leitung 6 eine erste Wand 70 auf,
die sich bis zum offenen Ende 24 erstreckt, und eine zweite
Wand 72, die in Abstand zu diesem offenen vorderen Ende 24 unterbrochen
ist und verbunden ist mit der Hülle 10,
an der die Leitung dicht befestigt ist.
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Auf
der Seite der hinteren Öffnung 22 wird konsequenterweise
begrenzt durch die erste Wand 70 und die zweite Wand 72,
während
der Kegelstumpf auf der Seite der vorderen Öffnung 24 begrenzt
wird zwischen der ersten Wand 70 und der Hülle 10.
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Der
Rand 28 der Hülle 10 begrenzt
im Inneren das vordere offene Ende 18 und auf der Außenseite
und für
einen Teil das vordere offene Ende 24 der Leitung 6.
Die Ränder
der vorderen offenen Enden 18, 24 liegen hier
auch nebeneinander und in Höhe
einer Linie, die dem Rand 28 entspricht.
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Alternativ
liegen die vorderen offenen Enden 18, 24 nicht
in derselben gemeinsamen Ebene P, sondern in parallelen und versetzten
Ebenen oder in zueinander geneigten Ebenen. In diesem Fall ist die Mündung 36 der
Glocke 8 nicht eben, sondern unregelmäßig.
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Allgemein
ausgedrückt,
sind eine Leitung 6 und eine Glocke 8, wie sie
beschrieben sind, am Einlaß und/oder
am Auslaß des
Wandlers 4 angeordnet.
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Im übrigen ist
die Erfindung anwendbar auf jede Art von Behandlungseinrichtung
und nicht nur auf diejenigen, die einen katalytischen Wandler aufweisen.
Beispielsweise ist die Erfindung anwendbar für Behandlungseinrichtungen,
die Partikelfilter aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese
Vorrichtung zur Behandlung von Auspuffgasen umfasst: einen Wandler
(4) mit einer Kammer (16), die Mittel zur Behandlung
von Auspuffgasen enthält
und ein offenes Ende (18) aufweist und eine Leitung (6),
die ebenfalls ein offenes Ende (24) aufweist. Die offenen
Enden (18, 24) der Kammer (16) und der
Leitung (6) liegen im wesentlichen in einer gemeinsamen
Ebene (P), wobei sich die Kammer (16) und die Leitung (6)
von derselben Seite der gemeinsamen Ebene (P) aus erstrecken. Die
Vorrichtung umfasst eine Haube (8) in der Form einer Schale,
die eine Mündung
(36) aufweist, die begrenzt ist durch einen Rand (38),
welche Haube (8) an der Leitung (6) und dem Wandler
(4) entlang einer geschlossenen Verbindungslinie befestigt
ist, die sich entlang dem Rand (38) der Mündung (36)
erstreckt und die offenen Enden (18, 24) einschließt.