DE112006003385B4

DE112006003385B4 - Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer, Nachbehandlungselement und Wasserabscheider

Info

Publication number: DE112006003385B4
Application number: DE112006003385.9T
Authority: DE
Inventors: Jr. Bosanec John M.; Patrick M. Klein; Jeffrey T. Sedlacek; David M. Grimm
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2026-11-04
Also published as: DE112006004271B3; CN101346534A; CN101346534B; DE112006003385T5; WO2007078411A3; WO2007078411A2

Abstract

Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer, Nachbehandlungselement und Wasserabscheider, wobei das Nachbehandlungselement (312) mindestens ein Katalysatorelement und/oder einen Partikelrußfilter aufweist, wobei die Baugruppe ein Gehäuse (314) umfasst, das entlang einer vertikalen Achse (316) axial verläuft und eine Gehäuseseitenwand (318) aufweist, dieses Gehäuse (314) einen unteren Einlass (320) aufweist, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen, und einen oberen Auslass (324), um dieses Abgas auszulassen, und der über dem unteren Einlass (320) beabstandet ist, und wobei das Nachbehandlungselement (312) im Gehäuse (314) untergebracht und um einen radialen Zwischenraum, der einen ringförmigen Raum (328) dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand (318) radial nach innen beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kappe (330) in diesem Gehäuse (314) über dem Nachbehandlungselement (312) und unter dem oberen Auslass (324) angeordnet ist, die den Eintritt von Wasser aus dem oberen Auslass (324) axial nach unten daran vorbei in das Nachbehandlungselement (312) versperrt und das Wasser stattdessen radial nach außen in den ringförmigen Raum (328) um- und ableitet, dass eine oder mehrere Ablassöffnungen (338) vorgesehen sind, um das Wasser aus dem ringförmigen Raum (328) abzulassen, dass das Gehäuse (314) einen unteren Flansch (342) aufweist, der den ringförmigen Raum (328) umspannt und ...

Description

Die Erfindung betrifft vertikale Auspuffanlagen und Auspuff-Wasserabscheider, einschließlich für schwere Nutzfahrzeuge wie z. B. Lastkraftwagen, Traktoren, Geländefahrzeuge und dergleichen. Diese haben häufig eine vertikale Auspuffanlage, bei der die Auspuffleitung zum Beispiel vertikal längsseits der Kabine des Fahrzeugs verläuft. Konkret betrifft die Erfindung eine Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer, Nachbehandlungselement und Wasserabscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Zur Emissionssenkung wurden Abgaskatalysatoren und Rußfilter in die Auspuffanlage von Bussen, Lastkraftwagen usw. integriert. Wenn die Auspuffrichtung vertikal ist, besteht eine Möglichkeit, dass Wasser wie z. B. Regen, Schnee oder Bus- oder LKW-Waschflüssigkeit in das obere Ende der Auspuffanlage eintritt und nach unten in Kontakt mit dem Abgaskatalysator oder der Rußfiltereinheit abläuft. Das in die Abgasanlage eintretende Wasser kann in der Katalysator/Filter-Montagematte absorbiert werden, z. B. Vermiculite, die typischerweise zwischen der Außenfläche des Abgaskatalysators und dem Außenkörper der Auspuffleitung liegt. Wenn eine Montagematte Wasser ausgesetzt wird, hat dies eine viel geringere Ausziehkraft zur Folge, was ein Maß für das Vermögen der Matte ist, den Katalysator/das Filter zurückzuhalten. In einem anderen Szenario kann das Gefrieren von Wasser im Abgaskatalysator strukturelle Schäden am monolithischen Katalysator verursachen. Als zusätzliches Problem kann Wasser, das durch den Abgaskatalysator oder das Rußfilter läuft, dazu neigen, das Partikelmaterial nach unten zu spülen, wo dieses Material sich sammelt und die Unterseite des Abgaskatalysators/Rußfilters verstopft, um deren vorzeitigen Ausfall zu verursachen.
Dieses Problem adressiert die US 5 321 215 A , von der die vorliegende Erfindung ausgeht. Dort ist ein vertikales Abgassystem mit einem Abgasschalldämpfer, Katalysator und Wasserabscheider gezeigt. Das bekannte Abgassystem umfasst ein äußeres, röhrenförmiges Gehäuse, das vertikal ausgerichtet ist und eine Gehäuseseitenwand aufweist. Das Gehäuse hat einen unteren Einlass mit einem Einlassrohr, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen. Ferner hat das Gehäuse einen oberen Auslass mit einem Auslassrohr, um Abgas auszulassen. Der obere Auslass ist über dem unteren Einlass beabstandet.
Bei dem bekannten Abgassystem ist der Katalysator im Gehäuse oberhalb des Einlassrohrs und unterhalb des Auslassrohrs untergebracht. Ein unterer ringförmiger Flansch und ein Ring befestigen den Katalysator am Gehäuse. Der Katalysator ist um einen radialen Zwischenraum, der einen ringförmigen Raum dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand radial nach innen beabstandet.
Ein ringförmiger Ableiter ist auf der äußeren Oberfläche des Auslassrohrs montiert und leitet eindringendes Wasser radial nach außen ab, so dass der überwiegende Teil des eindringenden Wassers an der inneren Oberfläche der Gehäuseseitenwand nach unten in den Wasserabscheider fließt. Der Wasserabscheider wird gebildet durch die Gehäuseseitenwand, einem unteren Abschnitt des Auslassrohrs und einem Flansch dazwischen. Der Lehre der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kombibaugruppe mit sehr kompaktem Aufbau bereit zu stellen.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird bei einer Kombibaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis anhaltender Bemühungen zur Entwicklung einer verbesserten Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer und Nachbehandlungselement und Wasserabscheider mit ultrakompaktem Aufbau.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenschnittansicht eines Auspuff-Wasserabscheiders.
2 ist eine Ansicht eines Abschnitts von 1 und zeigt eine andere Ausführungsform.
3 ist eine Seitenschnittansicht eines Auspuff-Wasserabscheiders.
3A ist eine vergrößerte Ansicht entlang Linie 3A-3A von 3.
3B ist eine vergrößerte Ansicht entlang Linie 3B-3B von 3.
4 ist eine Schnittansicht entlang Linie 4-4 von 3.
5 ist eine Schnittansicht entlang Linie 5-5 von 3.
6 ist eine Schnittansicht entlang Linie 6-6 von 3.
7 ist eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Abgasnachbehandlers.
8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 7.
9 entspricht 7 und zeigt eine andere Ausführungsform.
10 ist eine ausgeschnittene auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 9.
11 ist eine Seitenschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kombibaugruppe aus Auspufftopf und Nachbehandlungselement und Wasserabscheider.
12 entspricht in der Darstellung 11 zeigt aber eine andere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform.
13 ist eine Schnittansicht entlang Linie 13-13 von 12.
14 entspricht in der Darstellung 11 und zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt einen Auspuff-Wasserabscheider 40 mit einem Gehäuse 42, das entlang einer vertikalen Achse 44 verläuft und eine Gehäuseseitenwand 46 aufweist. Das Gehäuse umfasst einen unteren Einlass 48, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine durch einen Abgaskatalysator oder ein Rußfilter zu empfangen, und einen oberen Auslass 50, um das Abgas auszulassen, und der über dem unteren Einlass 48 beabstandet ist. Ein inneres Auspuffrohr 52 verläuft vom unteren Einlass 48 nach oben und ist um einen radialen Zwischenraum, der einen ringförmigen Raum 54 dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand 46 radial nach innen beabstandet. Das Auspuffrohr 52 weist ein oberes Ende 56 auf, das um einen axialen Zwischenraum 58 unter dem oberen Auslass 50 vertikal beabstandet ist. Eine Kappe oder ein Schirm 60 auf dem oberen Ende 56 umspannt das innere Auspuffrohr 52 und versperrt den Abgasstrom axial nach oben daran vorbei und versperrt den Eintritt von Wasser vom oberen Auslass 50 axial nach unten daran vorbei in das obere Ende 56 des inneren Auspuffrohrs 52 und leitet Wasser statt dessen radial nach außen in den ringförmigen Raum 54 um und ab. Das Auspuffrohr 52 ist perforiert, wie an Perforationen 62 angezeigt, und daher strömt das Abgas, wie durch den Pfeil 64 gezeigt, aus der Brennkraftmaschine und dem Abgaskatalysator durch den unteren Einlass 48 in das Innere 66 des inneren Auspuffrohrs 52 axial nach oben in den Abscheider 40, und dann durch Perforationen 62 radial nach außen in den ringförmigen Raum 54, wie durch den Pfeil 68 gezeigt, und strömt dann axial nach oben, wie durch den Pfeil 70 gezeigt, durch den ringförmigen Raum 54 an der Kappe 60 vorbei und in einen oberen Sammelraum 72 und dann zum Auslass 50, wie durch einen Pfeil 74 gezeigt, um vertikal axial nach oben durch das äußere Auspuffrohr 76 ausgelassen zu werden.
Ein unterer ringförmiger Flansch 78 weist einen Innenumfang 80 am inneren Auspuffrohr 52 auf, der den unteren Einlass 48 definiert, und weist einen Außenumfang 82 an der Gehäuseseitenwand 46 auf, der den ringförmigen Raum 54 an seinem unteren Ende umspannt und abschließt, um einen Sammelraum und Wasserabscheider 84 zu formen, vergleichbar mit dem Wasserabscheider 27 im Patent US 5 321 215 A . Ein oberer Flansch 86 weist einen Innenumfang 88 auf, der um den axialen Zwischenraum 58 vertikal über dem oberen Ende 56 des inneren Auspuffrohrs 52 und der Kappe 60 beabstandet ist und den obigen oberen Auslass 50 definiert, und weist einen Außenumfang 90 an der Gehäuseseitenwand 46 auf. Die Kappe 60 und der obere Flansch 86 definieren den oberen Auslass-Sammelraum 72, der frei von einem axial dadurch verlaufenden perforierten Auspuffrohr ist und in welches das Abgas sonst wieder eingeleitet werden müsste, und das sonst die Drosselung erhöhen würde, wie zum Beispiel in der US 5 321 215 A , wo die Wiedereinleitung von Abgas in das Auspuffrohr 15 durch Perforationen 20 entfällt. Der obere Auslass-Sammelraum 72 nimmt die Seitenquerschnittsfläche des Gehäuses 42 ungehindert ein, ohne axial dadurch verlaufendes Auspuffrohr, wie z. B. 15 in der US 5 321 215 A .
Das äußere Auspuffrohr 76 verläuft vom oberen Auslass 50 am oberen ringförmigen Flansch 86 nach oben. In einer Ausführungsform ist ein zweiter oberer ringförmiger Flansch 92 über dem oberen ringförmigen Flansch 86 um einen axialen Zwischenraum beabstandet, der einen oberen ringförmigen Raum 94 definiert, der axial zwischen den Flanschen 86 und 94 und radial zwischen dem äußeren Auspuffrohr 76 und der Gehäuseseitenwand 46 liegt. Jeder der oberen ringförmigen Flansche 86 und 92 weist jeweils einen Innenumfang 88 und 96 auf, der am äußeren Auspuffrohr 76 an axial beabstandeten Stellen daran entlang montiert ist. Dies ist wünschenswert, weil es eine Verstärkung gegen die Hebelarmbiegung des Auspuffrohrs 76 oder Verlängerungen davon gewährleistet, die typischerweise bei der Montage der Abgasanlage und in Betrieb während der Straßen- und/oder Motorvibrationen auftreten. In einer weiteren Ausführungsform kann der obere ringförmige Flansch 86 einen oder mehrere Öffnungen wie z. B. 98 dadurch aufweisen, die mit dem oberen ringförmigen Raum 94 in Verbindung stehen, um eine Resonanzkammer im Raum 94 zur Aufhebung oder Dämpfung bestimmter Frequenzen oder Oberschwingungen bereitzustellen.
In einem wünschenswerten Aspekt sind das erste und zweite Rohr 52 bzw. 76 im Aufbau jeweils getrennt und beabstandet. Das zweite Rohr 76 ist vom ersten Rohr 52 getrennt und um den axialen Zwischenraum 58 vertikal beabstandet, um dazwischen den oberen Auslass-Sammelraum 72 zu definieren, der das Gehäuse 42 über dem ringförmigen Raum 54 und über dem oberen Ende 56 des ersten Rohrs 52 seitlich umspannt. Das Rohr 76 verläuft vom Gehäuse axial nach oben, um das Abgas auszulassen. Die Kappe 60 am oberen Ende 56 des Rohrs 52 sperrt den Abgasstrom axial nach oben daran vorbei, wodurch das Abgas durch den perforierten Abschnitt des Rohrs 52 wie durch den Pfeil 68 gezeigt durch Perforationen 62 in den ringförmigen Raum 54, dann in den Sammelraum 72, dann in das Rohr 76 strömt. Die Kappe 60 versperrt den Eintritt von Wasser axial nach unten daran vorbei in das obere Ende 56 des Rohrs 52 aus dem darüberliegenden Rohr 76 und leitet das Wasser statt dessen radial nach außen in den ringförmigen Raum 54 um und ab. Der ringförmige Flansch 78 verläuft seitlich zwischen dem ersten Rohr 52 und der Gehäuseseitenwand 46 unter dem oberen Ende 56 des Rohrs 52 und definiert den Sammelraum 84 für das Wasser, das von der Kappe 60 in den ringförmigen Raum 54 abgeleitet wurde. Der Flansch 78 liegt bevorzugt am unteren Ende des Rohrs 52. Die Gehäuseseitenwand 46 weist über dem Flansch 78 eine oder mehrere Ablassöffnungen 100 dadurch auf, um Wasser aus dem Sammelraum 84 abzulassen. Wenn sich im Raum 84 Wasser bis auf die Höhe der Ablassöffnung 100 sammelt, wird der Wasserüberschuss von der Seitenwand 46 nach außen abgelassen.
Ein Teil des Wassers, das auf der Kappe oder dem Schirm 60 nach außen abläuft, kann durch Perforationen 62 und an der Innenfläche des Rohrs 52 entlang nach innen fließen. Dieses Wasser, das an der Innenfläche des Rohrs 52 entlang fließt, wird durch die unterste Reihe von Perforationen 102 durch einen Ring 104 nach außen geleitet, der an der Innenfläche des Rohrs 52 befestigt ist, ähnlich wie der Ring 22 in der US 5 321 215 A . Dieses Wasser fließt dann entlang der Außenfläche des Rohrs 52 und wird im Sammelraum oder Abscheider 84 gesammelt. Das im Raum 84 gesammelte Wasser wird dann durch das Loch 100 ausgelassen, doch wenn der Motor angelassen wird, wird verbleibendes Wasser, das sich im Sammelraum oder im Abscheider 84 gesammelt hat, erwärmt und verdampft, und der Dampf tritt durch den ringförmigen Raum 54 und dann nach oben aus dem Abscheider aus, wie durch Pfeile 70 und 74 gezeigt.
In einem wünschenswerten Aspekt erlaubt die Trennung der Rohre 52 und 76 (statt eines Einzelrohrs 15 wie in der US 5 321 215 A ) dem ersten Rohr 52, einen anderen Durchmesser als das zweite Rohr 76 zu haben. Dies ist in Anwendungen wünschenswert, wo das zweite Rohr 76 eingeschränkt ist oder einen bestimmten Durchmesser haben muss, z. B. 10 cm (4 in), um Systemanforderungen zu erfüllen, aber dennoch ein erstes Rohr 52 mit größerem Durchmesser möglich ist, z. B. 15 cm (6 in), um die Drosselung, den Gegendruck zu verringern und die Strömungsverteilung durch den Katalysator oder das Rußfilter zu verbessern. Wenn die Rohre 52 und 76 ein Einzelrohr sind, dann muss sein Durchmesser den Systemanforderungen entsprechen, einschließlich der Größenanforderungen des Auslasses, was wiederum den Durchmesser des inneren Auspuffrohrs auf einen Durchmesser begrenzt, der eine unnötige Drosselung bewirken oder den Gegendruck erhöhen kann. Getrennte Rohre 52a und 76a mit verschiedenem Durchmesser werden in 2 veranschaulicht, wo andere Bezugszeichen als oben verwendet werden, wo dies geeignet ist, um das Verständnis zu erleichtern.
Das erste Rohr 52 verläuft entlang einer ersten axialen Mittellinie und das zweite Rohr 76 verläuft entlang einer zweiten axialen Mittellinie. In einer Ausführungsform sind diese axialen Mittellinien axial miteinander ausgerichtet, wie bei 44 in 1 gezeigt. In einer anderen Ausführungsform, 2, ist die axiale Mittellinie 106 des ersten Rohrs 52a von der axialen Mittellinie 108 des zweiten Rohrs 76a seitlich versetzt. Dies gewährt eine Packaging-Flexibilität, was insbesondere bei verschiedenen Busanwendungen vorkommt, wo der Kunde solch einen Versatz gewünscht hat, um eingeschränkte Räume in das Abgassystem aufzunehmen.
3–6 zeigen einen Auspuff-Wasserabscheider 120 mit einem Gehäuse 122, das axial entlang einer vertikalen Achse 124 verläuft und eine Gehäuseseitenwand 126 aufweist. Das Gehäuse weist einen unteren Einlass 128 auf, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen, wie durch Pfeile 130 gezeigt, und einen oberen Auslass 132, um das Abgas auszulassen, und der über dem unteren Einlass 128 beabstandet ist. Ein inneres Auspuffrohr oder Gehäuse 134 verläuft vom unteren Einlass 128 nach oben und ist um einen radialen Zwischenraum 136, der einen ringförmigen Raum 138 dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand 126 radial nach innen beabstandet. Das innere Auspuffrohr oder Gehäuse 134 nimmt ein Abgasnachbehandlungselement 140 auf, z. B. ein Katalysatorelement und/oder Partikelrußfilter, durch welches das Abgas nach oben strömt. Das innere Auspuffrohr 134 weist ein oberes Ende 142 auf, das um einen axialen Zwischenraum 144 vertikal unter dem oberen Auslass 132 beabstandet ist. Eine Kappe 146 ist an seinem oberen Ende 142 angeordnet und umspannt das innere Auspuffrohr 134 und versperrt den Eintritt von Wasser axial nach unten daran vorbei in das obere Ende 142 des inneren Auspuffrohrs 134 aus dem oberen Auslass 132, und leitet das Wasser statt dessen radial nach außen in den ringförmigen Raum 138 um und ab.
Das innere Auspuffrohr 134 weist einen oberen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 148 auf, der so perforiert ist, dass Abgas radial nach außen dadurch strömt, wie durch Pfeile 130a gezeigt. Die Kappe 146 weist eine Vielzahl von Öffnungen 150 darum auf, zum Beispiel wie in 4 und 3A bei 150a, 150b usw. gezeigt, durch welche Abgas nach oben strömt, wie durch Pfeile 130b gezeigt, und durch welche Wasser abläuft, wie durch Pfeile 152 angezeigt. Das Wasser läuft, wie durch Pfeile 152a angezeigt, nach unten in den ringförmigen Raum 138 ab, 3, 3B.
Ein unterer Flansch 154, 3, 3B, weist einen Innenumfang 156 an einem unteren Abschnitt 158 des inneren Auspuffrohrs 134 auf und definiert den obigen unteren Einlass 128. Der Flansch 154 weist einen Außenumfang 160 an der äußeren Gehäuseseitenwand 126 auf und umspannt und schließt den ringförmigen Raum 138 an einem unteren Ende 162 davon ab, um einen Sammelraum 164 für das Wasser zu formen. Eine oder mehrere Ablassöffnungen 166 sind durch den unteren Flansch 154 vorgesehen, um Wasser aus dem Sammelraum 164 abzulassen. Flansche 168 und 170 sind über dem Flansch 154 beabstandet und verlaufen zwischen dem unteren Einlassabschnitt 158 des inneren Auspuffrohrs und der Seitenwand 172 des mittleren Abschnitts 174 des inneren Auspuffrohrs. Der Flansch 170 weist eine oder mehrere Öffnungen 176 dadurch auf, die mit dem Raum 178 zwischen den Flanschen 168 und 170 in Verbindung stehen, um im Raum 178 eine Resonanzkammer zur Aufhebung oder Dämpfung bestimmter Frequenzen oder Oberschwingungen bereitzustellen. Der Wassersammelraum 164 ist durch den dazwischenliegenden Flansch 168 von der Resonanzkammer 178 abgedichtet.
Ein oberer ringförmiger Flansch 180, 3, weist einen Innenumfang am oberen Auslassrohr 182 auf, der um den obigen axialen Zwischenraum 144 über dem oberen Ende 142 des inneren Auspuffrohrs 134 und der Kappe 146 vertikal beabstandet ist und den obigen oberen Auslass 132 definiert. Der Flansch 180 weist einen Außenumfang an der äußeren Gehäuseseitenwand 126 auf. Ein anderer Flansch 184 verläuft auch zwischen dem Auslassrohr 182 und der Gehäuseseitenwand 126 und ist unter dem Flansch 180 beabstandet. Der Flansch 184 weist eine oder mehrere Öffnungen wie z. B. 186 dadurch auf, die mit dem ringförmigen Raum 188 zwischen Flanschen 180 und 184 in Verbindung stehen, um eine Resonanzkammer im Raum 188 zur Aufhebung oder Dämpfung bestimmter Frequenzen oder Oberschwingungen bereitzustellen. Die Kappe 146 und die oberen Flansche definieren einen oberen Auslass-Sammelraum 144, der frei von einem perforierten Auspuffrohr ist, das axial dadurch verläuft und in welches Abgas sonst wieder eingeleitet werden müsste, und das sonst die Drosselung erhöhen würde. Der obere Auslass-Sammelraum 144 nimmt die gesamte Seitenquerschnittsfläche des Gehäuses voll ein, ohne ein axial dadurch verlaufendes Auspuffrohr.
Das innere Auspuffrohr 134 weist den obigen unteren Abschnitt 158 mit einem ersten Außenumfang auf, und der axial durch den unteren Flansch 154 an dessen Innenumfang 156 verläuft. Das innere Auspuffrohr 134 weist den obigen mittleren Abschnitt 174 mit einem zweiten Außenumfang auf, und der vom unteren Abschnitt 158 axial nach oben verläuft und den obigen ringförmigen Raum 138, der zwischen der äußeren Gehäuseseitenwand 126 und dem obigen zweiten Außenumfang des mittleren Abschnitts 174 an der Seitenwand 172 des inneren Auspuffrohrs 134 liegt, mindestens teilweise definiert. Das innere Auspuffrohr 134 weist den obigen oberen Abschnitt 148 mit einem dritten Außenumfang auf, und der vom mittleren Abschnitt 174 axial nach oben verläuft und wie bei 149 gezeigt perforiert ist, um Abgas radial nach außen dadurch zu lassen, wie durch Pfeile 130a gezeigt. Der obige zweite Außenumfang des mittleren Abschnitts 174 ist größer als jeder der obigen ersten und dritten Außenumfänge des jeweiligen unteren Abschnitts 158 bzw. oberen Abschnitts 148. Ein ringförmiger Zwischenflansch 190, 3, ist zwischen den oberen und unteren Flanschen 180 und 154 axial beabstandet und ist unter der Kappe 146 axial beabstandet. Der Zwischenflansch 190 ist auf dem inneren Auspuffrohr 134 geformt und geht zwischen den obigen zweiten und dritten Außenumfängen über und leitet Wasser zudem in den ringförmigen Raum 138 um. Die obigen einen oder mehreren Ablassöffnungen 166 sind durch den unteren Flansch 154 am unteren Einlass 128 vorgesehen und lassen Wasser aus dem ringförmigen Raum 138 und dem Sammelraum 164 ab. Der Zwischenflansch 190 weist einen Innenumfang auf, der am obigen dritten Außenumfang des oberen Abschnitts 148 verläuft. Der Zwischenflansch 190 weist einen Außenumfang auf, der am obigen zweiten Außenumfang des mittleren Abschnitts 174 verläuft. Die Kappe 146 weist einen Außenumfang 192 auf, der größer ist als der obige dritte Außenumfang am oberen Abschnitt 148 des inneren Auspuffrohrs 134. Der Außenumfang 192 der Kappe 146 ist größer oder gleich dem des obigen zweiten Außenumfangs des mittleren Abschnitts 174. Bevorzugt liegt der Außenumfang 192 der Kappe 146 an der äußeren Gehäuseseitenwand 126, und die Kappe 146 weist die erwähnte Vielzahl von Öffnungen 150 auf, die axial dadurch verläuft und zwischen dem dritten Außenumfang am oberen Abschnitt 148 des inneren Auspuffrohrs 134 und dem Außenumfang 192 der Kappe 146 beabstandet ist. Die Öffnungen 150 lassen Abgas nach oben durch und lassen Wasser nach unten durch, wie oben zum Beispiel jeweils durch Pfeile 130b und 152 gezeigt.
Das Gehäuse 122 stellt ein erstes äußeres Gehäuse dar, das axial entlang der vertikalen Achse 124 verläuft und die obige erste Gehäuseseitenwand 126 aufweist. Das innere Auspuffrohr 134 stellt ein zweites Gehäuse im Inneren des ersten Gehäuses 122 dar und ist konzentrisch davon umgeben und verläuft axial entlang der vertikalen Achse 124. Das zweite innere Gehäuse 134 weist eine Gehäuseseitenwand 172 auf, die um den obigen radialen Zwischenraum 136, der den obigen ringförmigen Raum 138 dazwischen definiert, von der ersten Gehäuseseitenwand 126 radial nach innen beabstandet ist. Das zweite innere Gehäuse 134 weist den obigen unteren Einlass 128 auf, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen. Das erste äußere Gehäuse 122 weist den obigen oberen Auslass 132 auf, um das Abgas auszulassen, und ist über dem unteren Einlass 128 beabstandet. Das zweite innere Gehäuse umfasst das obige innere Auspuffrohr, das den obigen unteren Abschnitt 158 aufweist, der vom unteren Einlass 128 nach oben verläuft, den obigen mittleren Abschnitt 174, der vom unteren Abschnitt 158 nach oben verläuft und den obigen ringförmigen Raum 138 mindestens teilweise definiert, und den obigen oberen Abschnitt 148, der vom mittleren Abschnitt 174 nach oben verläuft und das obige obere Ende 142 aufweist, das um den obigen axialen Zwischenraum 144 unter dem oberen Auslass 132 beabstandet ist. Die Kappe 146 ist am oberen Ende 142 des oberen Abschnitts 148 des inneren Auspuffrohrs vorgesehen und versperrt den Eintritt von Wasser aus dem oberen Auslass 132 axial nach unten daran vorbei in das obere Ende 142 des inneren Auspuffrohrs und leitet das Wasser statt dessen radial nach außen um und ab und dann durch Löcher 150 in den ringförmigen Raum 138. Das innere Auspuffrohr oder Gehäuse 134 ist im Inneren des äußeren Gehäuses 122 durch eine Vielzahl von radialen Speichen oder Schenkeln 194 befestigt, 5, die auch den Abstand des radialen Zwischenraums 136 halten, um den ringförmigen Raum 138 zu ergeben.
Wie oben erwähnt, ist das Abgasnachbehandlungselement 140 im zweiten Gehäuse 134 untergebracht. Die eine oder mehreren Ablassöffnungen 166 liegen in einer vertikalen Ebene unter der vertikalen Ebene des Abgasnachbehandlungselements 140. Wie in 3 gezeigt, sind die eine oder mehreren Ablassöffnungen 166 um einen vertikalen Zwischenraum dazwischen unter dem Abgasnachbehandlungselement 140 beabstandet. Die eine oder mehreren Ablassöffnungen 166 können durch den unteren Flansch 154 vorgesehen sein, wie oben erwähnt. Alternativ oder zusätzlich dazu können eine oder mehrere Ablassöffnungen durch die Gehäuseseitenwand 126 vorgesehen sein, wie durch die gestrichelte Linie bei 196 dargestellt. Die Ablassöffnungen 166 können vertikal mit dem Abgasnachbehandlungselement 140 ausgerichtet sein, wie gezeigt, und/oder können radial davon versetzt sein, zum Beispiel, indem sie mit dem ringförmigen Raum 138 vertikal ausgerichtet sind. Ablassöffnungen 196 sind vertikal unter dem Abgasnachbehandlungselement 140 beabstandet und radial davon versetzt.
Die obigen Innen- und Außenumfänge des ringförmigen Raums 138, die durch die jeweiligen Gehäuseseitenwände hergestellt werden, und die obigen Innen- und Außenumfänge der jeweiligen Flansche können verschiedene Formen aufweisen, einschließlich zylindrischer Formen, ovaler Formen, Rennbahnformen und sonstiger geschlossener Schleifenkonfigurationen. Der Begriff ringförmig schließt hierin solche Formen ein, und die Begriffe Innen- und Außenumfänge schließen die entsprechenden Umfangsformen davon ein. Ferner können jeweilige Innen- und Außenumfänge gleich geformt sein oder nicht, zum Beispiel kann ein Innenumfang rund sein, während der Außenumfang oval ist, und vice versa, usw. Die Innen- und Außenumfänge können dieselbe zusammenfallende vertikale Achse oder radial oder seitlich versetzte Achsen haben. Der Einlass und der Auslass können dieselbe zusammenfallende vertikale Achse oder verschiedene Achsen haben, sowie Innen- und Außenumfänge mit verschiedenen Formen und/oder Ausrichtungen. Der Einlass und der Auslass können vertikal parallel zur vertikalen Achse 124 verlaufen, wie gezeigt, oder können alternativ dazu radial oder seitlich durch eine jeweilige Gehäuseseitenwand verlaufen, oder können in einem anderen Winkel relativ zur Vertikalen verlaufen.
7, 8 zeigen eine Abgasnachbehandlungsbaugruppe 210 mit einem Gehäuse 212, das axial entlang einer Achse 213 verläuft und ein Nachbehandlungselement enthält, zum Beispiel eines oder beides von einem Partikelrußfilter 214 und einem Katalysatorelement 216. Das Gehäuse weist einen Einlass 218 und einen Auslass 220 auf, die jeweils mit distal entgegengesetzten Axialenden 214a und 214b des Nachbehandlungselements 214 und 216a und 216b des Nachbehandlungselements 216 in Verbindung stehen. Abgas strömt aus dem Einlass 218, dann axial durch die Nachbehandlungselemente 216, 214, dann zum Auslass 220. Das Gehäuse weist Gehäuseabschnitte 222 und 224 auf, die an einer Verbindungsstelle 226 axial zwischen Axialenden 214a und 214b des Nachbehandlungselements 214 zusammentreffen. Das Gehäuse weist Gehäuseabschnitte 224 und 228 auf, die an einer Verbindungsstelle 230 axial zwischen Nachbehandlungselementen 214 und 216 zusammentreffen. Alternativ dazu kann die Verbindungsstelle 230 axial zwischen Axialenden 216a und 216b des Nachbehandlungselements 216 liegen.
Die Verbindungsstelle 226 ist eine Wartungsverbindung. Die Gehäuseabschnitte 222 und 224 sind an der Wartungsverbindung 226 derart voneinander trennbar, dass nach dem Trennen der Gehäuseabschnitte 222 und 224 das Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 axial über den Gehäuseabschnitt 224 hinaus beabstandet ist und das Nachbehandlungselement zu Wartungszwecken, z. B. zur Reinigung, leicht zugänglich ist. Während solch einer Wartung bleibt das Nachbehandlungselement 214 typischerweise, aber nicht unbedingt am Gehäuseabschnitt 224 befestigt, z. B. durch Schweißung. Die Verbindung 232 verbindet die Gehäuseabschnitte 222 und 224 an der Wartungsverbindung 226 miteinander. In einer Ausführungsform ist die Verbindung 232 eine Bandklemme, die vom Stand der Technik bekannt ist, z. B. eine umgekehrte, stumpfe V-förmige Bandklemme, auch wenn andere Arten von Verbindungen verwendet werden können, zum Beispiel eine verschraubte Flanschverbindung oder andere typische Anordnungen zur Verbindung von Gehäuse- oder Karosserieteilen. In manchen Ausführungsformen ist eine Dichtung 234 zwischen den Gehäuseabschnitten 222 und 224 an der Verbindungsstelle 226 vorgesehen. Eine Verbindung 236 verbindet die Gehäuseabschnitte 224 und 228 an der Verbindungsstelle 230 miteinander, wobei diese Verbindung eine Bandklemme sein kann, z. B. die obige umgekehrte, stumpfe V-förmige Standardbandklemme oder sonstige Verbindungen, wie erwähnt. In manchen Ausführungsformen ist eine Dichtung 238 zwischen den Gehäuseabschnitten 224 und 228 an der Verbindungsstelle 230 vorgesehen. Der Einlass 218 kann radial vom Gehäuse verlaufen, wie gezeigt, oder der Einlass kann alternativ dazu axial vom Gehäuse verlaufen, wie durch die gestrichelte Linie bei 218a gezeigt. Der Auslass 220 kann radial vom Gehäuse verlaufen, wie gezeigt, oder er kann alternativ dazu axial vom Gehäuse verlaufen, wie durch die gestrichelte Linie bei 220a gezeigt.
In 7, 8 ist der Gehäuseabschnitt 222 ein Auslass-Gehäuseabschnitt. Das Nachbehandlungselement 214 verläuft axial in den Auslass-Gehäuseabschnitt 222 entlang einer ersten Axialrichtung 240 und weist ein Auslass-Axialende 214a im Inneren des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 auf. Der Auslass-Gehäuseabschnitt 222 weist eine Seitenwand 242 auf, die axial zwischen ersten und zweiten Endwänden 244 und 246 verläuft und einen größeren Durchmesser als das Nachbehandlungselement 214 hat und einen Auslass-Sammelraum 250 mit reduzierter Drosselung bereitstellt. Die Endwand 244 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 ist entlang der obigen ersten Axialrichtung 240 vom Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 axial beabstandet. Die Endwand 246 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 ist vom Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 entlang einer zweiten Axialrichtung 252 axial beabstandet, wobei die zweite Axialrichtung 252 der obigen ersten Axialrichtung 240 entgegengesetzt ist. Eine innere Endwand 254 kann im Auslass-Gehäuseabschnitt 222 vorgesehen sein, wobei diese Endwand 254 perforiert oder auf sonstige Weise mit Öffnungen wie z. B. 256 dadurch versehen sein kann, um eine Resonanzkammer zwischen Endwänden 254 und 246 zur Resonanzabstimmung zu formen. In weiteren Ausführungsformen ist ein vergrößerter Einlass-Sammelraum mit reduzierter Drosselung zusätzlich zum oder anstelle des Auslass-Sammelraums 250 vorgesehen.
Die Seitenwand 242 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 weist eine erste Spanne 258 auf, die von der Endwand 244 aus entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 axial zu einem Mittelpunkt 260 verläuft, der radial mit dem Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 ausgerichtet ist. Die Seitenwand 242 weist eine zweite Spanne 262 auf, die vom Mittelpunkt 260 aus entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 axial zur Endwand 246 verläuft. Die Spanne 258 und die Endwand 244 definieren einen ersten Sammelraumabschnitt 264 mit offenem Volumen am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 und verlaufen axial davon entlang der obigen ersten Axialrichtung 240. Die Spanne 262 und die Endwand 246 definieren einen zweiten Sammelraumabschnitt 266 mit ringförmigem Volumen am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 und verlaufen axial davon entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 und in umschreibender Beziehung zum Nachbehandlungselement 214. In einer Ausführungsform ist die Axiallänge der zweiten Spanne 262 größer als die Axiallänge der ersten Spanne 260, um am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 entlang der obigen ersten Axialrichtung 240 davon Raum zu reduzieren und einzusparen und die Menge der Axialausdehnung des Gehäuses 212 in der obigen ersten Axialrichtung 240 über das Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 hinaus zu reduzieren. Ferner hat die Seitenwand 242 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 in der bevorzugten Ausführungsform einen größeren Durchmesser als der Gehäuseabschnitt 224.
Der Auslass 220 besteht aus einem Auslassrohr, das vom Auslass-Gehäuseabschnitt 222 an jeder gewünschten Umfangsstelle darum radial verläuft, was für die Anpassung an verschiedene Motorraumanforderungen von Vorteil ist. In einer Ausführungsform ist das Auslassrohr 220 mit dem Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 radial ausgerichtet. Die Verbindungsstelle 230 ist um den dazwischen liegenden Gehäuseabschnitt 224 von der Verbindungsstelle 226 axial beabstandet. Der Einlass 218 steht mit dem Gehäuseabschnitt 228 in Verbindung, und der Auslass 220 steht mit dem Gehäuseabschnitt 222 in Verbindung. Die Verbindungsstelle 230 liegt axial zwischen der Verbindungsstelle 226 und dem Einlass 218. Die Verbindungsstelle 230 ist auf der gegenüberliegenden Axialseite vom Ende 214a des Nachbehandlungselements 214 von der Verbindungsstelle 226 axial beabstandet. Die Verbindungsstelle 230 ist vom Nachbehandlungselement 214 axial leicht beanstandet. Der Gehäuseabschnitt 224 umspannt das Axialende 214b des Nachbehandlungselements 214 axial. Das Axialende 214b des Nachbehandlungselements 214 liegt axial zwischen den Verbindungsstellen 226 und 230.
9, 10 zeigen eine andere Ausführungsform und verwenden gleiche Bezugszeichen wie oben, wo dies geeignet ist, um das Verständnis zu erleichtern. Die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 270 umfasst ein Gehäuse 272, das axial entlang einer Achse 213 verläuft und mindestens ein Nachbehandlungselement enthält, und in einigen Ausführungsformen zwei Nachbehandlungselemente, nämlich ein Partikelrußfilter 214 und ein Katalysatorelement 216. Das Gehäuse weist einen Einlass 218 und einen Auslass 220 auf, die jeweils mit axial distal entgegengesetzten Axialenden des Nachbehandlungselements in Verbindung stehen. Abgas strömt aus dem Einlass 218, dann axial durch die Nachbehandlungselemente, dann zum Auslass 220. Das Gehäuse weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt 274, 276, 278, 280 auf. Der erste und zweite Gehäuseabschnitt 274 und 276 sind an einer ersten Verbindungsstelle 282 verbunden. Der zweite und dritte Gehäuseabschnitt 276 und 278 sind an einer zweiten Verbindungsstelle 284 verbunden. Der dritte und vierte Gehäuseabschnitt 278 und 280 sind an einer dritten Verbindungsstelle 286 verbunden. Die Verbindungsstelle 282 liegt axial zwischen den Axialenden 214a und 214b des Nachbehandlungselements 214. Die jeweiligen Gehäuseabschnitte 274 und 276 auf entgegengesetzten Axialseiten der Verbindungsstelle 282 sind an der Verbindungsstelle 282 derart voneinander trennbar, dass das obige Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 nach dem Trennen der jeweiligen Gehäuseabschnitte 274 und 276 axial über den Gehäuseabschnitt 276 hinaus verläuft und das Nachbehandlungselement zu Wartungszwecken leicht zugänglich ist.
In 9, 10 ist die Verbindungsstelle 284 von der Verbindungsstelle 282 auf der entgegengesetzten Axialseite vom Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 axial beabstandet. Die Verbindungsstelle 284 ist vom Nachbehandlungselement 214 leicht axial beabstandet. Alternativ dazu kann die Verbindungsstelle 284 axial zwischen Axialenden 216a und 216b des Nachbehandlungselements 216 liegen. Der Gehäuseabschnitt 276 umspannt das Axialende 214b des Nachbehandlungselements 214 axial. Der Einlass 218 liegt am Gehäuseabschnitt 280, und der Auslass 220 liegt am Gehäuseabschnitt 274, auch wenn diese Anordnung umgekehrt werden kann. Die Verbindungsstellen können durch jeweilige Verbindungen geklemmt sein, z. B. Bandklemmen 288, 290, 292 wie oben, und können jeweilige Dichtungen 294, 296, 298 zwischen jeweiligen Gehäuseabschnitten aufweisen, wie oben.
Die Systeme stellen ein Verfahren zur Wartung einer Abgasnachbehandlungsbaugruppe bereit, umfassend das Vorsehen einer Verbindungsstelle als Wartungsverbindung einer Stelle axial zwischen den Axialenden 214a und 214b des Nachbehandlungselements 214 und das Trennen der Gehäuseabschnitte 222 und 224, 274 und 276 voneinander an der Wartungsverbindung 226, 282 derart, dass das Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 nach dem Trennen der obigen Gehäuseabschnitte axial über den Gehäuseabschnitt 224, 276 hinaus beabstandet ist, und das Warten des Nachbehandlungselements 214. Das System stellt auch ein Verfahren zur Raumeinsparung in einer Abgasnachbehandlungsbaugruppe bereit, umfassend das Vorsehen eines Auslass-Gehäuseabschnitts 222, wobei das Nachbehandlungselement 214 axial in diesen Auslass-Gehäuseabschnitt 222 hinein verläuft, wobei das Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 im Inneren des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 liegt, und das Versehen des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 mit einer Seitenwand 242, die axial zwischen ersten und zweiten Endwänden 244 und 246 verläuft und einen größeren Durchmesser als das Nachbehandlungselement 214 hat und einen Auslass-Sammelraum 250 mit reduzierter Drosselung und reduzierter Axialausdehnung entlang der obigen ersten Axialrichtung vom Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 bereitstellt. Das Verfahren umfasst ferner das Vorsehen der Verbindungsstelle 226 an einer Stelle axial zwischen den Axialenden 214a und 214b des Nachbehandlungselements 214. Das Verfahren umfasst zudem das Beabstanden der ersten Endwand 244 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 axial vom Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 entlang der obigen ersten Axialrichtung 240, das Beabstanden der zweiten Endwand 246 und/oder 254 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 axial vom Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252, das Versehen der Seitenwand 242 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 mit einer ersten Spanne 258, die von der ersten Endwand 244 axial entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 zu einem Mittelpunkt 260 verläuft, der mit dem Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 axial ausgerichtet ist, das Versehen der Seitenwand 242 des Auslass-Gehäuseabschnitts 222 mit einer zweiten Spanne 262, die vom Mittelpunkt 260 entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 axial zur obigen zweiten Endwand 246 verläuft, das Vorsehen der ersten Spanne 258 und der ersten Endwand 244, die am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 einen ersten Sammelraumabschnitt 264 mit offenem Volumen definieren und entlang der obigen ersten Axialrichtung 240 axial davon verlaufen, das Vorsehen der zweiten Spanne 262 und der zweiten Endwand 246, die am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 einen zweiten Sammelraumabschnitt 266 mit ringförmigem Volumen definieren und axial davon entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252 und in umschreibender Beziehung zum Nachbehandlungselement 214 verlaufen. Das Verfahren umfasst ferner das Vorsehen einer zweiten Spanne 262 mit größerer Axiallänge als die der ersten Spanne 258, um am Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 entlang der obigen ersten Axialrichtung 240 davon Raum einzusparen und die Menge der Axialausdehnung des Gehäuses 212 in der obigen ersten Axialrichtung 240 über das Auslass-Axialende 214a des Nachbehandlungselements 214 hinaus zu reduzieren.
11 zeigt nun eine erfindungsgemäße Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer und Nachbehandlungselement und Wasserabscheider 310. Das Nachbehandlungselement 312 wird aus der Gruppe gewählt, die aus mindestens einem von einem Katalysatorelement und einem Partikelrußfilter besteht. Die Baugruppe 310 umfasst ein Gehäuse 314, das axial entlang einer vertikalen Achse 316 verläuft und eine Gehäuseseitenwand 318 aufweist. Das Gehäuse umfasst einen unteren Einlass 320, um wie durch den Pfeil 322 gezeigt Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen, und einen oberen Auslass 324, um das Abgas wie durch den Pfeil 326 auszulassen, und der über dem unteren Einlass 320 beabstandet ist. Das Nachbehandlungselement 312 ist im Gehäuse untergebracht und um einen radialen Zwischenraum 328, der einen ringförmigen Raum dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand 318 radial nach innen beabstandet, wobei diese Ringform eine kreisrunde, ovale, rennbahnförmige, rundliche oder sonstige geschlossene Schleifenform aufweisen kann. Eine Kappe 330 ist im Gehäuse über dem Nachbehandlungselement 312 und unter dem oberen Auslass 324 vorgesehen und versperrt den Eintritt von Wasser aus dem oberen Auslass 324 nach unten daran vorbei in das Nachbehandlungselement 312, wie durch den Pfeil 332 gezeigt, und leitet das Wasser statt dessen, wie durch den Pfeil 334 gezeigt, radial nach außen in den ringförmigen Raum 328 ab und um. Das Wasser fließt axial nach unten in den ringförmigen Raum 328, wie durch den Pfeil 336 gezeigt, und wird durch eine oder mehrere Ablassöffnungen 338 aus dem ringförmigen Raum 328 abgelassen, wie durch den Pfeil 340 gezeigt. Das Gehäuse weist einen unteren Flansch 342 auf, der den ringförmigen Raum 328 umspannt und abschließt, um einen Sammelraum 344 für das Wasser zu formen. Das oder die Ablassöffnungen wie z. B. 338 sind durch den unteren Flansch 342 geformt. Alternativ oder zusätzlich dazu können ein oder mehrere Ablassöffnungen wie z. B. 339 durch die Gehäuseseitenwand 318 geformt sein.
In 11 verläuft ein perforiertes Rohr 346, das Perforationen wie bei 348 gezeigt aufweist, axial im Gehäuse zwischen dem unteren Flansch 342 und der Kappe 330, und durch welches Abgas radial nach außen durch die Perforationen 348 strömt. Das perforierte Rohr 346 liegt im ringförmigen Raum 328 und radial zwischen dem Nachbehandlungselement 312 und der Gehäuseseitenwand 318. Die Kappe 330 ist um einen ersten axialen Zwischenraum 350 über dem Nachbehandlungselement 312 axial beabstandet, und ist um einen zweiten axialen Zwischenraum 352 unter dem oberen Auslass 324 axial beabstandet. Das Nachbehandlungselement 312 weist eine Einlassseite 354 auf, die axial nach unten zum unteren Einlass 320 gerichtet ist, und weist eine Auslassseite 356 auf, die axial nach oben zur Kappe 330 gerichtet ist und um den axialen Zwischenraum 350 axial darunter beabstandet ist. Das perforierte Rohr 346 unterteilt den ringförmigen Raum 328 in einen ersten ringförmigen Unterraum 357 und einen zweiten ringförmigen Unterraum 358. Das perforierte Rohr 346 ist um den dazwischenliegenden ersten ringförmigen Unterraum 357 vom Nachbehandlungselement 312 radial nach außen beabstandet. Die Gehäuseseitenwand 318 ist um den dazwischenliegenden zweiten ringförmigen Unterraum 358 vom perforierten Rohr 346 radial nach außen beabstandet.
Das perforierte Rohr 346 weist einen ersten axialen Verlängerungsabschnitt 360 auf, der mit dem axialen Zwischenraum 350 über der Auslassseite 356 des Nachbehandlungselements 312 horizontal ausgerichtet ist. Das perforierte Rohr 346 weist einen zweiten axialen Verlängerungsabschnitt 362 unter dem ersten axialen Verlängerungsabschnitt 360 auf, und der mit dem Nachbehandlungselement 312 unter seiner Auslassseite 356 horizontal ausgerichtet ist. Abgas strömt wie durch Pfeile 364 gezeigt aus der Einlassseite 354 durch das Nachbehandlungselement 312 nach oben, wie bei 322 gezeigt, dann zur Auslassseite 356 nach oben, wie durch Pfeile 366 gezeigt, dann axial nach oben, wie durch Pfeile 368 gezeigt, in den axialen Zwischenraum 350, dann radial nach außen, wie durch Pfeile 370 gezeigt, in dem ersten axialen Zwischenraum 350, dann entlang erster und zweiter Abzweigungen, wie durch Pfeile 372 und 374 gezeigt. Die erste Abzweigung 372 verläuft durch den ersten axialen Verlängerungsabschnitt 360 des perforierten Rohrs 346 radial nach außen, wie durch den Pfeil 376 gezeigt, dann axial nach oben, wie durch Pfeile 378 gezeigt, in den zweiten ringförmigen Unterraum 358. Die zweite Abzweigung 374 verläuft axial nach unten in den ersten ringförmigen Unterraum 357, wie durch Pfeile 380 gezeigt, dann radial nach außen, wie durch Pfeile 382 gezeigt, durch den zweiten axialen Verlängerungsabschnitt 362 des perforierten Rohrs 346, dann axial nach oben, wie durch Pfeile 384 gezeigt, in den zweiten ringförmigen Unterraum 358 und vereinigt sich wieder mit der obigen ersten Abzweigung. Das Abgas strömt dann wie durch Pfeile 386 gezeigt radial nach innen in den axialen Zwischenraum 352 und tritt am oberen Auslass 324 aus, wie durch den Pfeil 326 gezeigt. Die zweite Abzweigung 374 bewirkt eine zweifache Strömungsumkehr von der Auslassseite 356 des Nachbehandlungselements 312 zum ersten ringförmigen Unterraum 357 zum zweiten ringförmigen Unterraum 358, d. h., eine erste Strömungsumkehr vom Strom axial nach oben 368 zum Strom axial nach unten 380, und eine zweite Strömungsumkehr vom Strom axial nach unten 380 zum Strom axial nach oben 384.
Ein Damm 388, 11, ist im ersten ringförmigen Unterraum 357 zwischen dem Nachbehandlungselement 312 und dem perforierten Rohr 346 vorgesehen. Der Damm 388 umschreibt das Nachbehandlungselement 312 und verläuft axial nach oben vom unteren Flansch 342 zu einem oberen Axialende 390 unter der Auslassseite 356 des Nachbehandlungselements 312. Der Damm 388 sperrt den Wasserfluss zum Nachbehandlungselement 312. Die eine oder mehreren Ablassöffnungen 338 liegen radial außerhalb des Damms 388. Eine Verlängerungswand 392 umschreibt das Nachbehandlungselement 312 und verläuft axial daran entlang und kann die oben erwähnte Montagematte 394, z. B. Vermiculite, dazwischen enthalten. Die Verlängerungswand 392 liegt radial zwischen Nachbehandlungselement 312 und dem Damm 388. Die Verlängerungswand 392 verläuft axial nach oben über den Damm 388 hinaus zur Auslassseite 56 und in einer Ausführungsform entlang der gesamten Länge des Nachbehandlungselements 312. In einer anderen Ausführungsform entfällt der Damm 388 und die Wand 392 wirkt als der Wasserdamm. In 11 weist die Kappe 330 einen Außenumfang 396 auf, der um einen radialen Zwischenraum 398, der axial darüber liegt und axial mit dem ringförmigen Raum 328 ausgerichtet ist, von der Gehäuseseitenwand 318 radial nach innen beabstandet ist. Der Außenumfang 396 liegt am perforierten Rohr 346 an.
12, 13 zeigen eine Ausführungsform, die nicht der Erfindung entspricht. Sie verwenden gleiche Bezugszeichen wie oben, wo dies geeignet ist, um das Verständnis zu erleichtern. In 12, 13 weist die Kappe 330a einen Außenumfang 396a an der Gehäuseseitenwand 318 auf und weist eine Vielzahl von Umfangsöffnungen wie z. B. 400 auf, die darüber liegen und mit dem ringförmigen Raum 328 axial ausgerichtet sind. Wie in 11 strömt Abgas in 12 axial nach oben von der Einlassseite 354 zur Auslassseite 356 durch das Nachbehandlungselement 312, dann axial nach oben bei 368 in den axialen Zwischenraum 350, dann radial nach außen bei 370, dann in einer Schleife, die bei 380 axial nach unten in den obigen ringförmigen Raum, dann radial nach außen bei 382 in den ringförmigen Raum, dann axial nach oben bei 384 in den ringförmigen Raum verläuft, wodurch von der Auslassseite 356 des Nachbehandlungselements 312 aus eine zweifache Strömungsumkehr vom Strom axial nach oben 368 zum Strom axial nach unten 380 zum Strom axial nach oben 384 erzeugt wird. Das Abgas strömt auch radial nach außen, wie bei 376 gezeigt.
14 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung. Sie verwendet gleiche Bezugszeichen wie oben in 11, mit dem Buchstaben ”b”, um das Verständnis zu erleichtern. Die Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer und Nachbehandlungselement und Wasserabscheider 310b umfasst das Nachbehandlungselement 312b, das aus der Gruppe gewählt wird, die aus mindestens einem von einem Katalysatorelement und einem Partikelrußfilter gewählt wird. Die Baugruppe 310b umfasst das Gehäuse 314b, das entlang der vertikalen Achse 316b vertikal verläuft und eine Gehäuseseitenwand 318b aufweist. Das Gehäuse weist einen unteren Einlass 320b auf, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen, wie bei Pfeil 322b gezeigt, und weist einen oberen Auslass 324b auf, um das Abgas wie bei Pfeil 326b gezeigt auszulassen, und der über dem unteren Einlass 320b beabstandet ist. Das Nachbehandlungselement 312b ist im Gehäuse untergebracht und um einen radialen Zwischenraum 328b, der einen ringförmigen Raum dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand 318b radial nach innen beabstandet, wobei diese Ringform eine kreisrunde, ovale, rennbahnförmige, rundliche oder sonstige geschlossene Schleifenform sein kann. Eine Kappe 330b ist im Gehäuse über dem Nachbehandlungselement 312b und unter dem oberen Auslass 324b vorgesehen und versperrt den Eintritt von Wasser aus dem oberen Auslass 324b nach unten daran vorbei in das Nachbehandlungselement 312b, wie durch den Pfeil 332b angezeigt, und leitet das Wasser statt dessen radial nach außen in den ringförmigen Raum 328b um und ab, wie durch Pfeile 334b angezeigt. Das Wasser fließt axial nach unten in den ringförmigen Raum 328b, wie durch den Pfeil 336b angezeigt, und wird durch eine oder mehrere Ablassöffnungen 338b aus dem ringförmigen Raum 328b abgelassen, wie durch den Pfeil 340b angezeigt. Das Gehäuse weist einen unteren Flansch 342b auf, der den ringförmigen Raum 328b umspannt und abschließt, um einen Sammelraum 344b für das Wasser zu formen. Die einen oder mehreren Ablassöffnungen wie z. B. 338b sind durch den unteren Flansch 342b geformt. Alternativ oder zusätzlich dazu können eine oder mehrere Ablassöffnungen wie z. B. 339b durch die Gehäuseseitenwand 318b geformt sein.
Der untere Einlass 320b und der obere Auslass 324b des Gehäuses 314b stehen jeweils mit axial distal entgegengesetzten Enden des Nachbehandlungselements 312b in Verbindung, d. h., der unteren Einlassseite 354b und der oberen Auslassseite 356b. Das Gehäuse weist erste und zweite Gehäuseabschnitte 222b und 224b auf, die an einer Verbindungsstelle 226b zusammentreffen, die axial zwischen Axialenden 354b und 356b des Nachbehandlungselements 312b liegen. Die Verbindungsstelle 226b ist eine Wartungsverbindung. Die Gehäuseabschnitte 222b und 224b sind an der Wartungsverbindung 226b derart voneinander trennbar, dass nach dem Trennen der Gehäuseabschnitte 222b und 224b eines der Axialenden 354b und 356b des Nachbehandlungselements axial über einen der getrennten Gehäuseabschnitte 222b und 224b hinaus beabstandet ist, wodurch das Nachbehandlungselement 312b zu Wartungszwecken, z. B. zur Reinigung, leicht zugänglich ist. Während solch einer Wartung bleibt das Nachbehandlungselement 312b typischerweise, aber nicht unbedingt, an einem der Gehäuseabschnitte 222b oder 224b befestigt, z. B. durch Schweißen. Eine Verbindung 232b, die mit der oben erwähnten Verbindung 232 vergleichbar ist, verbindet die Gehäuseabschnitte 222b und 224b an der Wartungsverbindung 226b miteinander. In einer Ausführungsform ist die Verbindung 232b eine Bandklemme, die vom Stand der Technik bekannt ist, z. B. eine umgekehrte stumpfe V-förmige Bandklemme, auch wenn andere Arten von Verbindungen verwendet werden können, zum Beispiel eine verschraubte Flanschverbindung oder andere typische Anordnungen zur Verbindung von Gehäuse- oder Karosserieteilen, wie oben erwähnt. In manchen Ausführungsformen kann eine Dichtung 238 zwischen den Gehäuseabschnitten vorgesehen werden, wie oben erwähnt.
In 14 ist der Gehäuseabschnitt 222b ein Auslass-Gehäuseabschnitt. Das Nachbehandlungselement 312b verläuft axial entlang einer ersten Axialrichtung 240b in den Auslass-Gehäuseabschnitt 222b und weist ein Auslass-Axialende 356b im Inneren des Auslass-Gehäuseabschnitts 222b auf. Der Auslass-Gehäuseabschnitt 222b weist eine Seitenwand 318b auf, die axial zwischen ersten und zweiten Endwänden 244b und 342b verläuft und einen größeren Durchmesser hat als das Nachbehandlungselement 312b und einen Auslass-Sammelraum 250b bereitstellt. Die Endwand 244b des Auslass-Gehäuseabschnitts 222b ist entlang der obigen ersten Axialrichtung 240b vom Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b axial beabstandet. Die Endwand 342b des Auslass-Gehäuseabschnitts 222b ist entlang einer zweiten Axialrichtung 252b vom Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b axial beabstandet, wobei diese zweite Axialrichtung 252b der obigen ersten Axialrichtung 240b entgegengesetzt ist. Die Seitenwand 318b des Auslass-Gehäuseabschnitts 222b weist eine erste Spanne 258b auf, die von der Endwand 244b zu einem Mittelpunkt 260b verläuft, der mit dem Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b radial ausgerichtet ist. Die Seitenwand 318b weist eine zweite Spanne 262b auf, die vom Mittelpunkt 260b axial entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252b zur Endwand 342b verläuft. Die Spanne 258b und die Endwand 244b definieren am Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b einen ersten Sammelraumabschnitt 264b mit offenem Volumen, und der axial davon entlang der obigen ersten Axialrichtung 240b verläuft und die Kappe 330b einschließen kann, die dadurch verläuft, um auch den Sammelraum 352b zu definieren. Die Spanne 262b und die Endwand 342b definieren einen zweiten Sammelraumabschnitt 266b mit ringförmigem Volumen am Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b und verlaufen axial davon entlang der obigen zweiten Axialrichtung 252b und in umschreibender Beziehung zum Nachbehandlungselement 312b. Die obige zweite Endwand besteht aus dem obigen unteren Flansch 342b, der den Sammelraumabschnitt 266b mit ringförmigem Volumen umspannt und abschließt, und dem ringförmigen Raum 328b, um den Sammelraum 344b für das bei 334b abgelenkte Wasser zu formen. Die obigen einen oder mehreren Ablassöffnungen 338b und/oder 339b sind durch mindestens eines vom unteren Flansch 342b und der Gehäuseseitenwand 318b geformt. In einer Ausführungsform kann die Axiallänge der zweiten Spanne 262b größer als die Axiallänge der ersten Spanne 258b sein, um am Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b entlang der obigen ersten Axialrichtung 240b davon Raum zu reduzieren und einzusparen und die Menge der Axialausdehnung des Gehäuses 314b in der obigen ersten Axialrichtung 240b über das Auslass-Axialende 356b des Nachbehandlungselements 312b hinaus zu reduzieren. In der bevorzugten Ausführungsform hat die Seitenwand 318b des Auslass-Gehäuseabschnitts 222b einen größeren Durchmesser als der Gehäuseabschnitt 224b.
In 14 verläuft ein perforiertes Rohr 346b, das Perforationen wie bei 348b gezeigt aufweist, axial im Gehäuse zwischen dem unteren Flansch 342b und der Kappe 330b, und durch welches Abgas radial nach außen durch Perforationen 348b strömt. Das perforierte Rohr 346b liegt im ringförmigen Raum 328b und Sammelraum mit ringförmigem Volumen 266b und liegt radial zwischen dem Nachbehandlungselement 312b und der Gehäuseseitenwand 318b. Die Kappe 330b ist um einen ersten axialen Zwischenraum 350b über dem Nachbehandlungselement 312b axial beabstandet und ist um einen zweiten axialen Zwischenraum 352b unter dem oberen Auslass 324b axial beabstandet. Das Nachbehandlungselement 312b weist die obige Einlassseite 354b auf, die axial nach unten gerichtet ist, und weist die obige Auslassseite 356b auf, die axial nach oben zur Kappe 330b gerichtet ist und um den axialen Zwischenraum 350b axial darunter beabstandet ist. Das perforierte Rohr 346b unterteilt den ringförmigen Raum 328b in einen ersten ringförmigen Unterraum 357b und einen zweiten ringförmigen Unterraum 358b. Das perforierte Rohr 346b ist um den dazwischen liegenden ersten ringförmigen Unterraum 357b vom Nachbehandlungselement 312b radial nach außen beabstandet. Die Gehäuseseitenwand 318b ist um den dazwischen liegenden zweiten ringförmigen Unterraum 358b vom perforierten Rohr 346b radial nach außen beabstandet.

Claims

Kombibaugruppe aus Abgasschalldämpfer, Nachbehandlungselement und Wasserabscheider, wobei das Nachbehandlungselement (312) mindestens ein Katalysatorelement und/oder einen Partikelrußfilter aufweist, wobei die Baugruppe ein Gehäuse (314) umfasst, das entlang einer vertikalen Achse (316) axial verläuft und eine Gehäuseseitenwand (318) aufweist, dieses Gehäuse (314) einen unteren Einlass (320) aufweist, um Abgas aus einer Brennkraftmaschine zu empfangen, und einen oberen Auslass (324), um dieses Abgas auszulassen, und der über dem unteren Einlass (320) beabstandet ist, und wobei das Nachbehandlungselement (312) im Gehäuse (314) untergebracht und um einen radialen Zwischenraum, der einen ringförmigen Raum (328) dazwischen definiert, von der Gehäuseseitenwand (318) radial nach innen beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kappe (330) in diesem Gehäuse (314) über dem Nachbehandlungselement (312) und unter dem oberen Auslass (324) angeordnet ist, die den Eintritt von Wasser aus dem oberen Auslass (324) axial nach unten daran vorbei in das Nachbehandlungselement (312) versperrt und das Wasser stattdessen radial nach außen in den ringförmigen Raum (328) um- und ableitet, dass eine oder mehrere Ablassöffnungen (338) vorgesehen sind, um das Wasser aus dem ringförmigen Raum (328) abzulassen, dass das Gehäuse (314) einen unteren Flansch (342) aufweist, der den ringförmigen Raum (328) umspannt und abschließt, um einen Sammelraum (344) für das Wasser zu formen, dass ferner ein perforiertes Rohr (346) vorgesehen ist, das im Gehäuse (314) zwischen dem unteren Flansch (342) und der Kappe (330) axial verläuft, durch welches Abgas radial nach außen strömt, wobei das perforierte Rohr (346) im ringförmigen Raum (328) und radial zwischen dem Nachbehandlungselement (312) und der Gehäuseseitenwand (318) liegt, dass die Kappe (330) um einen ersten axialen Zwischenraum (350) über dem Nachbehandlungselement (312) axial beabstandet und um einen zweiten axialen Zwischenraum (352) axial unter dem oberen Auslass (324) beabstandet ist, dass das Nachbehandlungselement (312) eine Einlassseite (354) aufweist, die axial nach unten gerichtet ist und eine Auslassseite (356) aufweist, die axial nach oben zur Kappe (330) gerichtet und um den ersten axialen Zwischenraum (350) darunter beabstandet ist, und dass das perforierte Rohr (346) den ringförmigen Raum (328) in einen ersten ringförmigen Unterraum (357) und einen zweiten ringförmigen Unterraum (358) unterteilt, wobei das perforierte Rohr (346) um den dazwischenliegenden ersten ringförmigen Unterraum (357) vom Nachbehandlungselement (312) radial nach außen beabstandet ist und die Gehäuseseitenwand (318) um den dazwischenliegenden zweiten ringförmigen Unterraum (358) vom perforierten Rohr (346) radial nach außen beabstandet ist.
Kombibaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Ablassöffnungen (338) durch mindestens eines vom unteren Flansch (342) und der Gehäuseseitenwand (318) geformt sind.
Kombibaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das perforierte Rohr (346) einen axialen Verlängerungsabschnitt (360) aufweist, der unter der Auslassseite (356) des Nachbehandlungselements (312) horizontal mit dem Nachbehandlungselement (312) ausgerichtet ist, und dass Abgas von der Einlassseite (354) zur Auslassseite (356) durch das Nachbehandlungselement (312) axial nach oben strömt, dann axial nach oben in den ersten axialen Zwischenraum (350), dann radial nach außen in dem ersten axialen Zwischenraum (350), dann axial nach unten in den ersten ringförmigen Unterraum (357), dann radial nach außen durch den axialen Verlängerungsabschnitt (360) des perforierten Rohrs (346), dann axial nach oben in den zweiten ringförmigen Unterraum (358), wodurch eine zweifache Strömungsumkehr von der Auslassseite (356) des Nachbehandlungselements (312) zum ersten ringförmigen Unterraum (357) und zum zweiten ringförmigen Unterraum (358) gewährleistet wird.
Kombibaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das perforierte Rohr (346) einen ersten axialen Verlängerungsabschnitt (360) aufweist, der mit dem ersten axialen Zwischenraum (350) über der Auslassseite (356) des Nachbehandlungselements (312) horizontal ausgerichtet ist, und einen zweiten axialen Verlängerungsabschnitt (362) unter diesem ersten axialen Verlängerungsabschnitt (360) aufweist, der mit dem Nachbehandlungselement (312) unter der Auslassseite (356) des Nachbehandlungselements (312) horizontal ausgerichtet ist, wobei Abgas axial nach oben von der Einlassseite (354) zur Auslassseite (356) durch das Nachbehandlungselement (312) strömt, dann axial nach oben in den ersten axialen Zwischenraum (350), dann radial nach außen in dem ersten axialen Zwischenraum (350) und dann entlang erster und zweiter Abzweigungen (372, 374), dass die erste Abzweigung (372) radial nach außen durch den ersten axialen Verlängerungsabschnitt (360) des perforierten Rohrs (346) verläuft, dann axial nach oben in den zweiten ringförmigen Unterraum (358), und dass die zweite Abzweigung (374) axial nach unten in den ersten ringförmigen Unterraum (357) verläuft, dann radial nach außen durch den zweiten axialen Verlängerungsabschnitt (362) des perforierten Rohrs (346), dann axial nach oben in den zweiten ringförmigen Unterraum (358), und sich dann wieder mit der ersten Abzweigung (372) vereinigt.
Kombibaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen Damm (388) im ersten ringförmigen Unterraum (357) zwischen dem Nachbehandlungselement (312) und dem perforierten Rohr (346) aufweist, dass der Damm (388) das Nachbehandlungselement (312) umgibt und von dem unteren Flansch (342) bis zu einem oberen Axialende (390) unter der Auslassseite (356) des Nachbehandlungselements (312) axial nach oben verläuft, dass der Damm (388) den Wasserfluss zum Nachbehandlungselement (312) versperrt und dass die eine oder mehreren Ablassöffnungen (338) radial außerhalb des Damms (388) liegen.
Kombibaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Verlängerungswand (392) aufweist, die das Nachbehandlungselement (312) umgibt und axial daran entlang verläuft, wobei die Verlängerungswand (392) radial zwischen dem Nachbehandlungselement (312) und dem Damm (388) verläuft.
Kombibaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungswand (392) axial nach oben über den Damm (388) hinaus zur Auslassseite (356) hin verläuft.
Kombibaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (330) einen Außenumfang (396) aufweist, der um einen axial darüberliegenden und axial mit dem ringförmigen Raum (328) ausgerichteten Zwischenraum (398) von der Gehäuseseitenwand (318) radial nach innen beabstandet ist.
Kombibaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (330) einen Außenumfang (396) am perforierten Rohr (346) hat.
Kombibaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (330a) einen Außenumfang (396a) an der Gehäuseseitenwand (318) hat und eine Vielzahl von Umfangsöffnungen (400) aufweist, die axial darüber liegen und axial mit dem ringförmigen Raum (328) ausgerichtet sind.