DE112013000491T5

DE112013000491T5 - Vollständig isolierte Abgasbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013000491T5
Application number: DE112013000491.7T
Authority: DE
Inventors: Megan Wikaryasz; Rick Thompson
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2014-10-02
Also published as: WO2013103638A1; BR112014016786A8; KR20140114353A; US20130171035A1; JP2015506437A; CN104024593B; CN104024593A; BR112014016786A2

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Abgasbehandlungsvorrichtung mit einem zwischen einem inneren Mantel und einem äußeren Mantel angeordneten Isoliermaterial bereitgestellt. Ein Einlassrohr weist ein Ende auf, das mit einem durch den inneren Mantel definierten Hohlraum kommuniziert. Ein Substrat zum Behandeln von Motorabgas ist innerhalb des inneren Mantels angeordnet. Ein gegossener Metallmontagering ist zwischen dem inneren und dem äußeren Mantel angeordnet und weist eine Montageeinrichtung zum Aufnehmen eines Befestigungselements auf.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 2. Januar 2013 eingereichten US-Gebrauchsmusteranmeldung mit der Seriennummer 13/732587 und die Priorität der am 4. Januar 2012 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/582929, deren Offenbarungen hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungsvorrichtung zum Reduzieren unerwünschter Emissionen von einem Verbrennungsmotor.
Hintergrund der Erfindung
In diesem Abschnitt wird mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehende Hintergrundinformation bereitgestellt, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellt.
Eine bekannte Abgasbehandlungsvorrichtung weist ein als ein Gußteil ausgebildetes Einlassende auf, das mit einem Metallblechgehäuse verbunden ist. Das Gußteil weist eine Montageeinrichtung für die Abgasbehandlungsvorrichtung auf. Weil die gesamte Einlasseinheit aus einem Gußteil gebildet wird, wird nachteilig leicht Wärme vom Inneren der Abgasbehandlungsvorrichtung zu einer Außenfläche der als Gussteil ausgebildeten Einlasseinheit übertragen. Daher kann es vorteilhaft sein, eine verbesserte Abgasbehandlungsvorrichtung mit einer ausreichenden thermischen Abschirmung bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
In diesem Abschnitt wird eine allgemeine Kurzbeschreibung der Erfindung bereitgestellt und sollen nicht ihr voller Umfang oder all ihre Merkmale umfassend beschrieben werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Abgasbehandlungsvorrichtung mit einem inneren Mantel, einem äußeren Mantel und einem zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Mantel angeordneten Isoliermaterial bereitgestellt. Die Abgasbehandlungsvorrichtung weist außerdem eine Einlasseinheit und eine Auslasseinheit auf, die axial ausgerichtet sind, wobei die Einlasseinheit und die Auslasseinheit einen Teil des zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Mantel angeordneten Isoliermaterials aufweisen. Die Abgasbehandlungsvorrichtung weist außerdem ein innerhalb des inneren Mantels angeordnetes Substrat zum Behandeln von Motorabgas und einen zwischen dem inneren und dem äußeren Mantel angeordneten Metallmontagering auf, wobei der Ring eine Montageeinrichtung zum Aufnehmen eines Befestigungselements aufweist.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin bereitgestellten Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Kurzbeschreibung dienen lediglich zur Erläuterung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Erläuterung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einem Prinzip der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittansicht durch die in 1 dargestellte Abgasbehandlungsvorrichtung;
2A zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils eines in 2 dargestellten Montagerings; und
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines gegossenen Montagerings.
Sich entsprechende Bezugszeichen in den mehreren Ansichten der Zeichnungen bezeichnen sich entsprechende Teile.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nachstehend werden exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Die 1–2 zeigen eine durch Bezugszeichen 10 bezeichnete exemplarische Abgasbehandlungsvorrichtung. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 weist ein stromaufwärts von einem zweiten Substrat 14 innerhalb eines Gehäuses 15 angeordnetes erstes Substrat 12 auf. Das erste Substrat 12 kann ein Dieseloxidationskatalysator oder eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung sein, während das zweite Substrat 14 ein Dieselpartikelfilter oder eine Sperrkatalysator sein kann. Anstelle des ersten Substrats 12 und des zweiten Substrats 14 können jedoch auch andersartige Abgasbehandlungselemente verwendet werden. Zusätzlich können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Kombinationen von Substraten 12 und 14 verwendet werden, die von den vorstehend erwähnten Kombinationen verschieden sind. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Abgasbehandlungsvorrichtung, die ein oder mehrere Substrate innerhalb des Gehäuses 15 aufweist. Die beiden in den Figuren dargestellten Substratanordnungen dienen lediglich zur Erläuterung.
Das Gehäuse 15 enthält einen inneren Mantel 16 und einen den inneren Mantel 16 umschließenden äußeren Mantel 17. Der innere Mantel 16 weist mehrere miteinander verbundene Blechstanzteile aus. Beispielsweise weist der innere Mantel 16 ein Innenrohr 18 auf, das das erste Substrat 12 und das zweite Substrat 14 aufnimmt. Die Substrate 12, 14 werden innerhalb des Innenrohrs 18 unter Verwendung eines Stopf- oder Stauchprozesses zum Zusammendrücken einer ersten Isolationsmatte 28 zwischen dem ersten Substrat 12 und dem Innenrohr 18 sowie zum Zusammendrücken einer zweiten Isolationsmatte 30 zwischen dem zweiten Substrat 14 und dem Innenrohr 18 gehalten. Das Gehäuse 15 enthält außerdem mehrere miteinander verbundene Stanzteile, wie beispielsweise ein das Innenrohr 18 umschließendes Außenrohr 34. Ein Isoliermaterial 36 umgibt das Innenrohr 18 und ist zwischen dem Außenrohr 34 und dem Innenrohr 18 angeordnet. Das Isoliermaterial 36 kann ein beliebiges, Fachleuten bekanntes Isoliermaterial sein. Das Isoliermaterial 36 kann ein mattenförmiges Isoliermaterial sein oder kann aus schüttfähigen isolierenden Teilchen bestehen, die in Lücken zwischen dem inneren Mantel 16 und dem äußeren Mantel 17 zugeführt werden.
Eine Einlasseinheit 37 ist am Außenrohr 34 und am Innenrohr 18 befestigt. Die Einlasseinheit 37 weist eine ringförmige Abdeckplatte 38 (2A) mit einem an einer ersten Endkappe 44 befestigten Flansch 40 auf. Ein innerer Einlass oder eine innere Kappe 41 weist eine am Innenrohr 18 befestigte Lippe 43 auf. Die innere Kappe 41 bildet einen Teil des inneren Mantels 16, während die Endkappe 44 einen Teil des äußeren Mantels 17 bildet.
Ein Montagering 54 ist zwischen der ersten Endkappe 44 und der ringförmigen Abdeckplatte 38 angeordnet. Der Montagering 54 kann aus duktilem Eisen mit einem hohen Anteil an Silizium und Molybdän als ein einteiliges monolithisches Bauteil gegossen sein. Dieses Material hat ausgezeichnete strukturelle mechanische Eigenschaften und kann der Hochtemperaturumgebung der Abgasbehandlungsvorrichtung widerstehen. Der Montagering kann alternativ unter Verwendung von Prozessen wie Schmieden, Stanzen oder maschinelles Bearbeiten hergestellt werden. Außerdem kommen Materialien in Betracht, die von den erwähnten Materialien verschieden sind.
Der Montagering 54 hat einen allgemein schalenförmigen hohlen Querschnitt, der durch eine Innenwand 60 und eine Außenwand 62 definiert ist, die durch eine Endwand 64 miteinander verbunden sind. Mehrere massive Montagevorsprünge 66 sind am Umfang voneinander beabstandet ausgebildet. Jeder Vorsprung 66 weist ein Gewindeloch 68 zum Aufnehmen eines (nicht dargestellten) Befestigungselements zum Montieren der Abgasbehandlungsvorrichtung 10 am Fahrzeug auf. Zum Definieren einer robusten strukturellen Halterung für eine Abgasbehandlungsvorrichtung 10 ist eine Innenfläche 70 der ersten Endkappe 44 als Aufnahme in einer der Außenfläche 72 des Montagerings 54 komplementären Form ausgebildet. Mehrere Öffnungen 76 erstrecken sich ausgerichtet mit den Gewindelöchern 68 durch die erste Endkappe 44. Es wird darauf hingewiesen, dass der Montagering 54 die schalenförmigen Abschnitte nicht unbedingt aufweisen muss, sondern derart geformt sein kann, dass er einen einheitlicheren kompakten Querschnitt hat.
Hinsichtlich der Aufnahme einer Einlassrohreinheit 82 weist der Montagering 54 eine Mittelöffnung 55 auf, in die die Einlassrohreinheit 82 eingepasst werden kann. Die Einlassrohreinheit 82 weist ein an einer Abschirmung 86 befestigtes Rohr 84 auf. Zwischen dem Rohr 84 und der Abschirmung 86 ist ein Isoliermaterial 88 angeordnet. Das Rohr 84 weist ein erstes Ende 90 auf, das sich sowohl durch den inneren Mantel 16 als auch durch den äußeren Mantel 17 erstreckt und mit einem stromaufwärts vom ersten Substrat 12 ausgebildeten Hohlraum 92 kommuniziert. Ein Einlass 94 zum Empfangen von Abgas vom Verbrennungsmotor ist an dem zweiten gegenüberliegenden Ende der Einlassrohreinheit 82 ausgebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass das Rohr 84, obwohl es als geradlinig ausgebildet dargestellt ist, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung auch gekrümmt ausgebildet sein kann.
Eine Strömungsverteilungsplatte 96 ist am inneren Einlass 41 stromabwärts vom ersten Ende 90 des Rohrs 84 befestigt. Die Strömungsverteilungsplatte 96 weist mehrere voneinander beabstandete Öffnungen 98 mit verschiedenen Größen zum Erzeugen einer im Wesentlichen gleichmäßigen Abgasströmung durch das erste Substrat 12 auf.
Eine Auslasseinheit 100 kann unter Verwendung einiger gleicher oder mindestens sehr ähnlicher Komponenten konstruiert werden, die zum Herstellen der Einlasseinheit 37 verwendet werden. Die Auslasseinheit 100 weist eine zweite Endkappe 44a, ein Isoliermaterial 77a, einen inneren Auslass 41a, ein Rohr 84a, eine Abschirmung 86a und einen Auslass 94a auf. Die anderen Merkmale der Auslasseinheit 100 sind den Merkmalen der die Einlasseinheit 37 bildenden Komponenten im Wesentlichen ähnlich. Daher werden diese Elemente durch ein Suffix ”a” gekennzeichnet. Wie in 2 dargestellt ist, sind die Einlasseinheit 37 und die Auslasseinheit 100 axial ausgerichtet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Einlasseinheit 37 und die Auslasseinheit 100 nicht notwendigerweise axial ausgerichtet sein müssen. Beispielsweise betrifft die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/268124 (die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist) eine Abgasbehandlungsvorrichtung, deren Ein- und Auslässe nicht axial ausgerichtet sind.
Die wechselseitige Verbindung der die Auslasseinheit 100 bildenden Komponenten ist im Wesentlichen die gleiche wie bei der Einlasseinheit 37, außer dass der Montagering 54 in der in den Figuren dargestellten Auslasseinheit 100 nicht vorhanden ist. Statt eines zweiten Montagerings 54 weist die Auslasseinheit 100 ein Paar Montagelaschen 102 mit Durchgangslöchern 104 auf. Die Durchgangslöcher 104 ermöglichen es, dass die Montagelaschen 102 entweder unter Verwendung eines Befestigungselements (nicht dargestellt) oder unter Verwendung von Haken (nicht dargestellt) am Fahrzeug befestigt werden können. Obwohl die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 mit Montagelaschen 102 dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass, falls eine Flexibilität bei der Montage erforderlich sein sollte, die Auslasseinheit 100 einen dem Montagering 54 ähnlichen Montagering aufweisen kann. In einer noch anderen Anordnung kann die Einlasseinheit 37 ohne einen Montagering 54 konstruiert sein und kann die Auslasseinheit 100 einen zwischen der zweiten Endkappe 44a und der ringförmigen Abdeckplatte 38a sandwichartig angeordneten Montagering aufweisen.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 durch die Auslasseinheit 100 von der Einlasseinheit 37 vollständig isoliert. Die vollständige Isolierung wird durch Isoliermaterialien 88, 36 und 77a erzielt. Durch die Verwendung der Isoliermaterialien 88, 36 und 77a weist die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 eine bessere thermische Abschirmung auf, die verhindert, dass durch das Abgassystem erzeugte Wärme zur Außenumgebung übertragen wird, in der die Abgasbehandlungsvorrichtung 10 verwendet wird.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich zur Erläuterung und Darstellung und soll die Erfindung weder umfassend beschreiben noch einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn diese nicht spezifisch dargestellt oder beschrieben ist. Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung sind verschiedenartige Änderungen und Modifikationen möglich.

Claims

Abgasbehandlungsvorrichtung mit: einem Gehäuse mit einem inneren Mantel und einem äußeren Mantel; einem zwischen dem inneren Mantel und dem äußeren Mantel angeordneten Isoliermaterial; mindestens einem im Gehäuse angeordneten Substrat zum Behandeln eines Abgases; und einer zwischen dem Substrat und dem inneren Mantel angeordneten Isoliermatte.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem mit dem Substrat koaxial ausgerichteten und innerhalb des Gehäuses angeordneten zweiten Substrat.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine zweite Isoliermaterialmatte zwischen dem zweiten Substrat und dem inneren Mantel angeordnet ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer mit dem Gehäuse verbundenen Einlasseinheit, wobei die Einlasseinheit einen am inneren Mantel befestigten inneren Einlass und eine Einlassendkappe aufweist, die vom inneren Einlass beabstandet und am äußeren Mantel befestigt ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit dem zwischen dem inneren Einlass und der Einlassendkappe angeordneten Isoliermaterial.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einer mit dem Gehäuse verbundenen Auslasseinheit, wobei die Auslasseinheit einen am inneren Mantel befestigten inneren Auslass und eine Auslassendkappe aufweist, die vom inneren Auslass beabstandet und am äußeren Mantel befestigt ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit dem zwischen dem inneren Auslass und der Auslassendkappe angeordneten Isoliermaterial.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einer stromaufwärts vom Substrat in der Einlasseinheit angeordneten Strömungsverteilungseinrichtung.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einlasseinheit ferner eine Einlassrohreinheit mit einem von einer Abschirmung beabstandeten Rohr aufweist, wobei das Isoliermaterial zwischen dem Rohr und der Abschirmung angeordnet ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Einlasseinheit und die Auslasseinheit axial ausgerichtet sind.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Auslasseinheit ferner eine Auslassrohreinheit mit einem von einer Auslassabschirmung beabstandeten Auslassrohr aufweist, wobei das Isoliermaterial zwischen dem Auslassrohr und der Auslassabschirmung angeordnet ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner mit einem an der Einlasseinheit oder an der Auslasseinheit angeordneten Montagering.
Abgasbehandlungsvorrichtung mit: einem Gehäuse mit einem inneren Mantel und einem äußeren Mantel, die durch einen ersten Zwischenraum voneinander beabstandet sind; einer Einlasseinheit mit einer ersten inneren Kappe und einer ersten äußeren Kappe, die durch einen zweiten Zwischenraum voneinander beabstandet sind; einer Auslasseinheit mit einer zweiten inneren Kappe und einer zweiten äußeren Kappe, die durch einen dritten Zwischenraum voneinander beabstandet sind; mindestens einem zwischen der Einlasseinheit und der Auslasseinheit angeordneten Abgasbehandlungssubstrat, wobei das mindestens eine Abgasbehandlungssubstrat innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und einer zwischen dem Abgasbehandlungssubstrat und dem inneren Mantel angeordneten Isoliermatte, wobei der erste, der zweite und der dritte Zwischenraum miteinander kommunizieren und mit einem Isoliermaterial gefüllt sind.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einer stromaufwärts vom Abgasbehandlungssubstrat angeordneten Strömungsverteilungsplatte.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Abgasbehandlungssubstrat aus der Gruppe bestehend aus einem Oxidationskatalysator, einer selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung, einem Partikelfilter und einem Sperrkatalysator ausgewählt ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einem an der Einlasseinheit oder an der Auslasseinheit angeordneten Montagering.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Isoliermaterial ein schüttbares Isoliermaterial ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Montagering aus einer duktilen Eisenlegierung hergestellt ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Montagering am äußeren Mantel befestigt ist.
Abgasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Strömungsverteilungsplatte mehrere Öffnungen aufweist, die derart angeordnet sind, dass das Abgas die Öffnungen durchströmt, bevor es in das Substrat eintritt.