DE112017006423T5

DE112017006423T5 - V-Band-Strahlungswärmeschild

Info

Publication number: DE112017006423T5
Application number: DE112017006423.6T
Authority: DE
Inventors: Uma Vajapeyazula; Richard J. Gustafson; Harpreet Patpatia; Ryan R. Welch
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-09-05
Also published as: GB201908648D0; CN110114563B; US10760469B2; CN110114563A; US20190338692A1; WO2018119093A1; GB2571674A; GB2597405A; GB2571674B; GB2597405B

Abstract

Ein Nachbehandlungssystem kann einen Strahlungsschild zur Reduzierung und/oder Umleitung der Strahlungswärmeenergie einschließen. Das Nachbehandlungssystem kann ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse, eine erste Nachbehandlungskomponente und den Strahlungsschild einschließen. Die erste Nachbehandlungskomponente ist innerhalb eines ersten Innenraums des ersten Gehäuses oder eines zweiten Innenraums des zweiten Gehäuses positioniert. Der Strahlungsschild schließt einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt ein. Der Befestigungsabschnitt ist mit einer Außenseite des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses gekoppelt. Der Wärmedämmabschnitt ist so strukturiert, dass er die Strahlungswärmeenergie in eine zweite Richtung umleitet, die sich von der Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie unterscheidet.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und die Rechte der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/436,864 , eingereicht am Dienstag, 20. Dezember 2016, mit dem Titel „V-Band-Strahlungswärmeschild“, deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung behandelt allgemein das Gebiet von Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Abgas abgegeben werden. Zum Reduzieren von NO_x-Emissionen kann ein selektives katalytisches Reduktionsverfahren (engl. selective catalytic reduction, SCR) eingesetzt werden, um die NO_x-Verbindungen in neutrale Verbindungen wie zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems wie dem eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit eingeschlossen sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch einen Dosierer, der das Reduktionsmittel der Katalysatorkammer vorgelagert in ein Abgasrohr der Abgasanlage verdampft oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um die Bedingungen innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
KURZDARSTELLUNG
Die hierin beschriebenen Implementierungen beziehen sich auf Nachbehandlungssysteme, die einen Strahlungsschild zur Reduzierung und/oder Umlenkung der Strahlungswärmeübertragung aus dem Nachbehandlungssystem einschließen.
Eine Implementierung bezieht sich auf ein Nachbehandlungssystem, das ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse, eine erste Nachbehandlungskomponente und einen Strahlungsschild einschließt. Das erste Gehäuse hat ein erstes vorgelagertes Ende und ein erstes nachgelagertes Ende und definiert ein erstes Innenvolumen. Das zweite Gehäuse hat ein zweites vorgelagertes Ende und ein zweites nachgelagertes Ende und definiert ein zweites Innenvolumen. Das zweite vorgelagerte Ende ist mit dem ersten nachgelagerten Ende des ersten Gehäuses gekoppelt, um das erste Innenvolumen fluidisch mit dem zweiten Innenvolumen zu koppeln. Die erste Nachbehandlungskomponente ist innerhalb eines der ersten Innenvolumen des ersten Gehäuses oder des zweiten Innenvolumens des zweiten Gehäuses positioniert. Der Strahlungsschild schließt einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt ein. Der Befestigungsabschnitt ist mit mindestens einem von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt, und der Wärmedämmabschnitt leitet Strahlungswärmeenergie in eine zweite Richtung um, die sich von einer Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie unterscheidet.
In einigen Implementierungen schließt der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt ein, wenn der Befestigungsabschnitt mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist. Das zweite vorgelagerte Ende des zweiten Gehäuses kann mit dem ersten nachgelagerten Ende des ersten Gehäuses über eine V-Band-Klemme gekoppelt werden. In einigen Fällen wird die Strahlungswärmeenergie von der V-Band-Klemme emittiert. Bei einigen Implementierungen sind das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse nicht an einer Stelle isoliert, an der das zweite vorgelagerte Ende des zweiten Gehäuses mit dem ersten nachgelagerten Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist. Das Nachbehandlungssystem kann ferner eine Sensoranordnung einschließen, die an mindestens einem des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses montiert ist, und die zweite Richtung für die umgeleitete Strahlungswärmeenergie ist von der Sensorbaugruppe entfernt. Der Wärmedämmabschnitt kann ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt einschließen, wenn der Befestigungsabschnitt mit dem mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist, und das offene Ende öffnet sich von der Sensorbaugruppe weg. In einigen Implementierungen ist der Wärmedämmabschnitt von mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses versetzt, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden. In einigen Fällen sind das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse, die erste Nachbehandlungskomponente und der Strahlungsschild Teil eines Einzelmodulnachbehandlungssystems. In einigen Fällen ist die erste Nachbehandlungskomponente innerhalb des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses positioniert und der Befestigungsabschnitt des Strahlungsschilds ist mit der Außenseite des ersten Gehäuses gekoppelt.
Eine weitere Implementierung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die ein Nachbehandlungssystem mit einem Gehäuse und einem Strahlungsschild einschließt. Der Strahlungsschild weist einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt auf. Der Befestigungsabschnitt ist mit einer Außenseite des Gehäuses gekoppelt. Der Wärmedämmabschnitt leitet die Strahlungswärmeenergie in eine zweite Richtung ab, die sich von der Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie unterscheidet.
In einigen Implementierungen schließt das Nachbehandlungssystem eine Nachbehandlungskomponente ein, die in einem Innenvolumen des Gehäuses positioniert ist. Der Wärmedämmabschnitt kann ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt einschließen, wenn der Befestigungsabschnitt mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Das Nachbehandlungssystem kann eine Befestigungskomponente einschließen, die mindestens einen Teil der Strahlungswärmeenergie emittiert. Die Befestigungskomponente kann eine V-Band-Klemme sein. Die Vorrichtung kann ferner eine Sensorbaugruppe einschließen, die am Gehäuse montiert ist, und die zweite Richtung für die umgeleitete Strahlungswärmeenergie ist von der Sensorbaugruppe entfernt. Der Wärmedämmabschnitt kann vom Gehäuse versetzt werden, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden.
In einer weiteren Implementierung kann ein Nachbehandlungssystem ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse, das über eine Befestigungskomponente mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist, eine erste Nachbehandlungskomponente, die innerhalb des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses angeordnet ist, und einen Strahlungsschild einschließen. Der Strahlungsschild weist einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt auf. Der Befestigungsabschnitt ist mit mindestens einem von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt. Der Wärmedämmabschnitt leitet die Strahlungswärmeenergie in eine zweite Richtung ab, die sich von der Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie unterscheidet. In einigen Implementierungen kann der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt einschließen, wenn der Befestigungsabschnitt mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist. Das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse, die erste Nachbehandlungskomponente und der Strahlungsschild können Teil eines Einzelmodulnachbehandlungssystems sein.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, für die gilt:

1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem für eine Abgasanlage;
2 ist eine Seitenansicht einer Implementierung eines Nachbehandlungssystems mit mehreren Gehäusen, die mit V-Band-Klemmen gekoppelt sind;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Gehäuses mit zwei Strahlungsschilden, die an einem vorgelagerten Ende und einem nachgelagerten Ende damit gekoppelt sind;
4 ist eine partielle seitliche Querschnittsansicht von

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte im Zusammenhang mit und Implementierungen von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen für Strahlungsschilde für ein Nachbehandlungssystem. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Übersicht
Nachbehandlungssysteme können einen Strahlungsschild zur Reduzierung und/oder Umlenkung der Strahlungswärmeübertragung aus dem Nachbehandlungssystem einschließen. In bestimmten Implementierungen schließt das Nachbehandlungssystem eine oder mehrere Sensorbaugruppen ein, die Komponenten für einen oder mehrere Sensoren einschließen, wie beispielsweise Steuerschaltungen, Kommunikationsschaltungen, Sensoren selbst, usw. Die Sensorbaugruppen können an einer Außenseite eines Gehäuses des Nachbehandlungssystems angebracht werden. So kann beispielsweise eine Sensortafel über Befestigungselemente, wie Bolzen, Schrauben, Klemmen, Clips usw., am Gehäuse des Nachbehandlungssystems für eine oder mehrere zu montierende Sensorbaugruppen angebracht werden. In anderen Implementierungen können die Sensorbaugruppen direkt mit dem Gehäuse gekoppelt werden. In einigen Fällen kann das Gehäuse Isoliermaterial innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses einschließen, um die Wärmeübertragung von heißen Abgasen, die innerhalb des Nachbehandlungssystems zur Sensortafel und/oder zu den Sensorbaugruppen gelangen, zu reduzieren.
Bei einigen Implementierungen kann das Nachbehandlungssystem ein zweites Gehäuse einschließen, das mit dem ersten Gehäuse gekoppelt ist. Bei solchen Implementierungen kann eine Befestigungskomponente, wie beispielsweise eine V-Band-Klemme, verwendet werden, um das erste Gehäuse physisch und fluidisch mit dem zweiten Gehäuse zu koppeln. Das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse und die Befestigungskomponente können sich an einer nicht isolierten Stelle befinden, an der ein vorgelagertes Ende des zweiten Gehäuses mit einem nachgelagerten Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist. Somit kann die Befestigungskomponente innerhalb des Nachbehandlungssystems einer erhöhten Wärmeübertragung aus dem Abgas ausgesetzt sein. Die erhöhte auf die Befestigungskomponente einwirkende Hitze kann zu einer zusätzlichen Wärmeübertragung auf Komponenten in der Nähe der Befestigungskomponente, wie beispielsweise die Sensorbaugruppen und/oder die Sensortafel, durch Strahlungswärmeübertragung, konvektive Wärmeübertragung und/oder konduktive Wärmeübertragung führen. Eine solche zusätzliche Wärmeübertragung kann die Temperatur der Sensorbaugruppen erhöhen und so eine Betriebstemperatur überschreiten und/oder anderweitig den Betrieb der Sensorbaugruppen negativ beeinflussen. Dementsprechend kann eine Reduzierung der Strahlungswärmeübertragung, der konvektiven Wärmeübertragung und/oder der konduktiven Wärmeübertragung sinnvoll sein, um die Sensorbaugruppen innerhalb eines Betriebs- oder bevorzugten Temperaturbereichs zu halten.
In einigen Implementierungen kann jedoch die Befestigungskomponente, wie beispielsweise die V-Band-Klemme, konfiguriert werden, um die Wartung der Nachbehandlungskomponente und/oder der Komponenten darin zu ermöglichen, wie beispielsweise den Austausch eines Katalysators und/oder Filters, der innerhalb des ersten und/oder zweiten Gehäuses angeordnet ist. Dementsprechend kann ein Strahlungsschild mit einem des ersten oder zweiten Gehäuses gekoppelt werden, um die Strahlungswärmeübertragung auf die Sensorbaugruppen zu reduzieren, indem die Strahlungswärmeenergie von den Sensorbaugruppen absorbiert und/oder umgeleitet wird. In einigen Implementierungen kann der Strahlungsschild auch vom Gehäuse und/oder Befestigungselement versetzt werden, um einen Luftspalt zur Reduzierung der konvektiven Wärmeübertragung zu schaffen. Der Strahlungsschild schließt einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt ein. Der Befestigungsabschnitt koppelt den Strahlungsschild an eine Außenseite des ersten Gehäuses oder an eine Außenseite des zweiten Gehäuses. Der Wärmedämmabschnitt leitet die Strahlungswärmeenergie in eine andere Richtung als die Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie ab, beispielsweise weg von den Sensorbaugruppen des Nachbehandlungssystems.
II. Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 zeigt ein Nachbehandlungssystem 100, das ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 aufweist. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, sowie das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer oder ein Reaktorrohr 104, einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert, Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus in der Abgasanlage 190 strömendem Abgas zu entfernen. Der DPF 102 schließt einen Einlass, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass ein, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
Die Zersetzungskammer 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel wie z. B. Harnstoff oder Dieselabgasfluid (AdBlue) in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einem Dosierer 112 ein, der dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. In einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass für das Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel für die Strömung zum SCR-Katalysator 106 ein.
Die Zersetzungskammer 104 schließt den an der Zersetzungskammer 104 angebrachten Dosierer 112 ein, so dass der Dosierer 112 das Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann, die in das Abgassystem 190 strömen. Der Dosierer 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosierers 112 und dem Abschnitt des Zersetzungskammer 104, an dem der Dosierer 112 befestigt ist, eingeschoben ist. Der Dosierer 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. In einigen Implementierungen kann eine Pumpe 118 verwendet werden, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zu dem Dosierer 112 unter Druck zu setzen.
Der Dosierer 112 und die Pumpe 118 sind zudem elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist so konfiguriert, dass sie den Dosierer 112 steuert, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (field-programmable gate array, FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
Der SCR-Katalysator 106 ist dazu konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in fluidischer Kommunikation mit der Zersetzungskammer 104, aus der Abgas und Reduktionsmittel empfangen werden, sowie einen Auslass in fluidischer Kommunikation mit einem Ende des Abgassystems 190 ein.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator, DOC) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 einschließen (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert oder dem DPF 102 vorgelagert), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Bei manchen Ausführungen kann der DPF 102 der Zersetzungskammer oder dem Reaktorrohr 104 nachgelagert positioniert sein. Beispielsweise können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzelnen Einheit, wie etwa einem DPF mit SDPF-Beschichtung (SDPF), kombiniert sein. In einigen Implementierungen kann der Dosierer 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert angeordnet sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des Abgases, das durch das Abgassystem 190 strömt, zu erkennen. Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 150 einen innerhalb des Abgassystems 190 angeordneten Teil haben, z. B. kann eine Spitze des Sensors 150 in einen Teil des Abgassystems 190 verlaufen. Bei anderen Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie z. B. durch ein Probenrohr, das vom Abgassystem 190 verläuft. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Position des Abgassystems 190, einschließlich von dem DPF 102 vorgelagert, im DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, im SCR-Katalysator 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert, positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erkennen, wie z. B. zwei, drei, vier, fünf oder sechs (oder mehr) Sensoren 150, wobei jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist.
III. Beispiel Strahlungsschild für Nachbehandlungssystem
Nachbehandlungssysteme können aufgrund der Temperatur des darin strömenden Abgases einer großen Hitze ausgesetzt sein. Ein Nachbehandlungssystem 200 kann eine Sensorbaugruppe 250 und/oder eine Sensortafel mit einer daran angebrachten Sensorbaugruppe, wie in 2 dargestellt, einschließen, die mit einer Außenseite eines Gehäuses 202 des Nachbehandlungssystems 200 gekoppelt ist. Bei einigen Implementierungen kann das Nachbehandlungssystem 200 ein Einzelmodulnachbehandlungssystem sein. Die Sensorbaugruppe 250 kann einen oder mehrere Sensoren 252 einschließen, wie beispielsweise einen Differenzdruck-/Deltadrucksensor (dP), einen Abgastemperatursensor, einen Stickoxid-(NO_x)-Sensor und/oder einen Partikel(PM)-Sensor. Ein Ausfall der Sensorkomponenten, z. B. durch Überschreitung eines Betriebs- oder bevorzugten Temperaturbereichs, kann zu einer verminderten Systemleistung und zu erwarteten Ausfallzeiten für Service und Reparatur führen. Wie in 2 dargestellt, kann Wärme von einer Befestigungskomponente 204 oder anderen nicht isolierten Stellen des Nachbehandlungssystems 200 ausgehen. Die nicht isolierten Bereiche an den Stellen der Befestigungskomponente 204 sind eine bekannte Wärmequelle im Systembetrieb. Diese Wärme wird in Form von Strahlung auf die umgebenden Bauteile und den beanspruchten Raum übertragen.
Um die Sensorkomponenten des Nachbehandlungssystems 200 vor einem Ausfall durch übermäßige Wärmeübertragung zu schützen, kann an Stellen des Nachbehandlungssystems 200, von denen aus Strahlungswärmeenergie abgegeben wird, wie beispielsweise nicht isolierte Verbindungen, ein Strahlungsschild 300, wie in dargestellt, vorgesehen werden. Der Strahlungsschild 300 kann ein gewölbtes oder gekrümmtes Bauteil sein, das außen am Nachbehandlungssystem 200 befestigt ist. Wie in 3 dargestellt, kann der Strahlungsschild 300 über einen Bolzen und Schweißmuttern mit der Außenseite eines Gehäuses 204 des Nachbehandlungssystems 200 gekoppelt werden. Bei anderen Implementierungen kann der Strahlungsschild 300 integral mit dem Gehäuse 202 und/oder einem Hitzeschild des Gehäuses 202 gebildet werden. In einigen anderen Implementierungen kann der Strahlungsschild 300 mit dem Gehäuse 202 und/oder dem Hitzeschild des Gehäuses 202 verschweißt sein. Der Strahlungsschild 300 kann eine gestanzte Blechkomponente sein oder aus einem thermisch absorbierenden Material bestehen. In einigen Implementierungen kann der Strahlungsschild 300 eine infrarotreflektierende Beschichtung einschließen.
Wie in 3 dargestellt, schließt der Strahlungsschild 300 einen Befestigungsabschnitt 310 zum Koppeln mit dem Gehäuse 202 und/oder Hitzeschild des Gehäuses 202 und einen Wärmedämmabschnitt 320 ein. Der Wärmedämmabschnitt 320 schließt eine aufgeweitete Öffnungsgeometrie oder ein offenes Ende 322 gegenüber dem Befestigungsabschnitt 310 ein, wenn der Befestigungsabschnitt 310 mit der Außenseite des Gehäuses 202 gekoppelt ist. Wie in 4 dargestellt, leitet die aufgeweitete Öffnungsgeometrie 322 des Strahlungsschildes 300 Strahlungswärmeenergie, die von einer Befestigungskomponente 204 an einer nicht isolierten Verbindung, wie beispielsweise einer V-Band-Klemme, abgegeben wird, von den Sensoren weg und nach außen um, um sie zu zerstreuen. Darüber hinaus ist, wie in 5 dargestellt, der Wärmedämmabschnitt 320 von der Außenseite des Gehäuses 202 versetzt, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden. Das Luftspaltisolierungsvolumen bietet eine konvektive Wärmedämmung, um die Hitzeübertragung auf die Sensorbaugruppe 250 weiter zu reduzieren. Solche Strahlungsschilde 300 erhalten die Gebrauchstauglichkeit von Komponenten innerhalb des Nachbehandlungssystems 200, wie beispielsweise eines Katalysators oder Filters, während sie es strategisch ermöglichen, Wärmeenergie aus dem Nachbehandlungssystem 200 in die Atmosphäre umzuleiten, um sie zu zerstreuen.
Da die Wärmeenergie einem Weg des geringsten Widerstandes folgt, wenn ein vollständiger Hitzeschild oder eine vollständige Umwicklung implementiert wird, können andere nicht isolierte Komponenten, wie beispielsweise ein Dosierer, der nächste Weg des geringsten Widerstandes sein und die Wärmeenergie würde auf diese anderen nicht isolierten Komponenten übertragen. Dementsprechend ist der derzeit beschriebene Strahlungsschild 300 so konfiguriert, dass der Wärmeenergie ein Weg des geringsten Widerstand in einen Zerstreuungsbereich ermöglicht wird, während er die Sensoren 252 abschirmt und die Wärmeenergie nicht auf andere nicht isolierte Komponenten überträgt. Der Strahlungsschild 300 wird an einem Gehäuse 202 und/oder an einem Hitzeschild einer Unterbaugruppe angebracht und weist eine Geometrie auf und ist so ausgerichtet, dass der Strahlungsschild 300 der Sensorbaugruppe 250 einen Luftspalt und eine physikalische Wärmedämmung bietet. Darüber hinaus ermöglicht der hierin beschriebene Strahlungsschild 300 eine einfache Gebrauchstauglichkeit der im Nachbehandlungssystem 200 untergebrachten Nachbehandlungskomponenten wie Filter, Katalysator, Kompaktmischer usw.
Ein Nachbehandlungssystem 200, das den hierin beschriebenen Strahlungsschild 300 implementiert, schließt ein erstes Gehäuse 202a, ein zweites Gehäuse 202b und einen Strahlungsschild 300 ein. Das Nachbehandlungssystem 200 kann ferner eine erste Nachbehandlungskomponente einschließen. Das erste Gehäuse 202a weist ein erstes vorgelagert gelegenes Ende und ein erstes nachgelagert gelegenes Ende auf und definiert ein erstes Innenvolumen. Das zweite Gehäuse 202b weist ein zweites vorgelagert gelegenes Ende und ein zweites nachgelagert gelegenes Ende auf und definiert ein zweites Innenvolumen. Das zweite vorgelagert gelegene Ende ist mit dem ersten nachgelagert gelegenen Ende des ersten Gehäuses 202a gekoppelt, um das erste Innenvolumen mit dem zweiten Innenvolumen fluidisch zu koppeln. Der Strahlungsschild 300 schließt einen Befestigungsabschnitt 310 und einen Wärmedämmabschnitt 320 ein. Der Befestigungsabschnitt 310 ist mit mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses 202a oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses 202b gekoppelt. Der Wärmedämmabschnitt 320 leitet Strahlungswärmeenergie in eine zweite Richtung ab, die sich von der Quellrichtung der Strahlungswärmeenergie unterscheidet. In einigen Fällen ist die erste Nachbehandlungskomponente in einem des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses 202a oder des zweiten Innenvolumens des zweiten Gehäuses 202b positioniert. Eine zweite Nachbehandlungskomponente kann innerhalb des anderen des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses 202a oder des zweiten Innenvolumens des zweiten Gehäuses 202b positioniert werden.
Der Wärmedämmabschnitt 320 kann ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt 310 einschließen, wenn der Befestigungsabschnitt 310 mit dem mindestens einer von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist. In einigen Implementierungen ist das zweite vorgelagert gelegene Ende des zweiten Gehäuses mit dem ersten nachgelagert gelegenem Ende des ersten Gehäuses über eine V-Band-Klemme gekoppelt. Die Strahlungswärmeenergie kann von der V-Band-Klemme emittiert werden. In einigen Fällen sind das erste Gehäuse 202a und das zweite Gehäuse 202b nicht an einer Stelle isoliert, an der das zweite vorgelagert gelegene Ende des zweiten Gehäuses 202b mit dem ersten nachgelagert gelegenen Ende des ersten Gehäuses 202a gekoppelt ist. Das Nachbehandlungssystem 200 kann ferner eine Sensorbaugruppe 250 einschließen, die an mindestens einem des ersten Gehäuses 202a und des zweiten Gehäuses 202b montiert ist und die zweite Richtung für die umgeleitete Strahlungswärmeenergie von der Sensorbaugruppe 250 weg ist. Der Wärmedämmabschnitt 320 kann ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt 310 einschließen, wenn der Befestigungsabschnitt 310 mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses 202a oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses 202b gekoppelt ist und sich das offene Ende von der Sensorbaugruppe 250 weg öffnet. In einigen Fällen ist der Wärmedämmabschnitt 320 von mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses 202a oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses 202b versetzt, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden. In einigen Fällen sind das erste Gehäuse 202a, das zweite Gehäuse 202b, die erste Nachbehandlungskomponente und der Strahlungsschild 300 Teil eines Einzelmodul-Nachbehandlungssystems. In einigen Fällen ist die erste Nachbehandlungskomponente innerhalb des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses 202a positioniert und der Befestigungsabschnitt 310 des Strahlungsschildes 300 ist mit der Außenseite des ersten Gehäuses 202a gekoppelt.
In einigen Implementierungen kann das Nachbehandlungssystem 200 vier Gehäuse 202 und drei Befestigungskomponenten 204 einschließen. Die Strahlungsschilde 300 können so gebildet werden, dass sie sich an die Kontur eines äußeren Hitzeschildes anpassen und an zwei oder mehreren Stellen an geformten Sammelbehältern mit Bolzen und Muttern befestigt werden. Diese nicht-invasive, temperatursenkende Lösung ermöglicht auch die Entfernung bei der Wartungsfällen des Systems. In einigen Implementierungen kann der Strahlungsschild 300 weiter modifiziert werden. So kann beispielsweise die Geometrie der aufgeweiteten Kanten so optimiert werden, dass die Zerstreuung der Wärmeenergie erhöht wird (z. B. über Kühlrippen usw.). In einigen Fällen kann die strukturelle Steifigkeit des Strahlungsschildes 300 über Verstärkungsrippen erhöht werden. In einigen Implementierungen kann eine Beschichtung mit hohem Wärmewiderstand auf eine Innenfläche des Wärmedämmabschnitts 320 aufgebracht werden.
Der Begriff „Steuerung“ schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip (system on a chip) oder mehrere davon, einen Abschnitt eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Einrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware Code einschließen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, beispielsweise verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Obwohl diese Patentschrift viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Wie hierin verwendet, sollen der Begriff „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weitreichende Bedeutung haben im Einklang mit der gebräuchlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich der Gegenstand dieser Offenbarung bezieht. Es ist für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Mittel“ darin nicht verwendet wird, nicht als „Mittel plus Funktion“-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidgekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Umfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ sowie deren Deklinationen nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu begrenzen, sofern in dem Anspruch nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist. Soweit die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil/Teil“ und/oder „ein Abschnitt“/„ein Anteil/Teil“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt/einen Anteil/Teil und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62436864 [0001]

Claims

Nachbehandlungssystem, umfassend: ein erstes Gehäuse mit einem ersten vorgelagert gelegenen Ende und einem ersten nachgelagert gelegenen Ende und welches ein erstes Innenvolumen definiert, ein zweites Gehäuse mit einem zweiten vorgelagert gelegenen Ende und einem zweiten nachgelagert gelegenen Ende und welches ein zweites Innenvolumen definiert, das zweite vorgelagert gelegene Ende ist mit dem ersten nachgelagert gelegenen Ende des ersten Gehäuses gekoppelt, um das erste Innenvolumen mit dem zweiten Innenvolumen fluidisch zu koppeln; eine erste Nachbehandlungskomponente, die in einem des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses oder des zweiten Innenvolumens des zweiten Gehäuses positioniert ist; und ein Strahlungsschild, der einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt umfasst, wobei der Befestigungsabschnitt mit mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist und wobei der Wärmedämmabschnitt strukturiert ist, um strahlende Wärmeenergie in eine zweite Richtung umzuleiten, die sich von einer Quellrichtung der strahlenden Wärmeenergie unterscheidet.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt umfasst, wenn der Befestigungsabschnitt mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das zweite vorgelagert gelegene Ende des zweiten Gehäuses mit dem ersten nachgelagert gelegenen Ende des ersten Gehäuses durch eine V-Band-Klemme gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei die Strahlungswärmeenergie durch die V-Band-Klemme emittiert wird.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse nicht an einer Stelle isoliert sind, an der das zweite vorgelagert gelegene Ende des zweiten Gehäuses mit dem ersten nachgelagert gelegenen Ende des ersten Gehäuses gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Sensorbaugruppe, die an mindestens eines des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses montiert ist, wobei die zweite Richtung für die umgeleitete Strahlungswärmeenergie von der Sensorbaugruppe weg ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt umfasst, wenn der Befestigungsabschnitt mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist, wobei sich das offene Ende von der Sensorbaugruppe weg öffnet.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmedämmabschnitt von mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses versetzt ist, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse, die erste Nachbehandlungskomponente und der Strahlungsschild Teil eines Einzelmodul-Nachbehandlungssystems sind.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Nachbehandlungskomponente innerhalb des ersten Innenvolumens des ersten Gehäuses positioniert ist und der Befestigungsabschnitt des Strahlungsschilds mit der Außenseite des ersten Gehäuses gekoppelt ist.
Vorrichtung, umfassend: ein Nachbehandlungssystem, das ein Gehäuse aufweist; und ein Strahlungsschild mit einem Befestigungsabschnitt und einem Wärmedämmabschnitt, wobei der Befestigungsabschnitt mit einer Außenseite des Gehäuses gekoppelt ist und wobei der Wärmedämmabschnitt strukturiert ist, um strahlende Wärmeenergie in eine zweite Richtung umzuleiten, die sich von einer Quellrichtung der strahlenden Wärmeenergie unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Nachbehandlungssystem eine Nachbehandlungskomponente umfasst, die in einem Innenvolumen des Gehäuses positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt umfasst, wenn der Befestigungsabschnitt mit dem Gehäuse gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Nachbehandlungssystem eine Befestigungskomponente umfasst, wobei die Befestigungskomponente mindestens einen Teil der Strahlungswärmeenergie emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Befestigungskomponente eine V-Band-Klemme ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Sensorbaugruppe, die am Gehäuse angebracht ist, wobei die zweite Richtung für die umgeleitete Strahlungswärmeenergie von der Sensorbaugruppe weg ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Wärmedämmabschnitt gegenüber dem Gehäuse versetzt ist, um ein Luftspaltisolierungsvolumen zu bilden.
Nachbehandlungssystem, umfassend: ein erstes Gehäuse; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse über eine Befestigungskomponente gekoppelt ist; eine erste Nachbehandlungskomponente, die in dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse positioniert ist; und ein Strahlungsschild, der einen Befestigungsabschnitt und einen Wärmedämmabschnitt umfasst, wobei der Befestigungsabschnitt mit mindestens einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist und wobei der Wärmedämmabschnitt strukturiert ist, um strahlende Wärmeenergie in eine zweite Richtung umzuleiten, die sich von einer Quellrichtung der strahlenden Wärmeenergie unterscheidet.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 18, wobei der Wärmedämmabschnitt ein offenes Ende gegenüber dem Befestigungsabschnitt umfasst, wenn der Befestigungsabschnitt mit der mindestens einen von einer Außenseite des ersten Gehäuses oder einer Außenseite des zweiten Gehäuses gekoppelt ist.
Nachbehandlungssystem nach Anspruch 18, wobei das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse, die erste Nachbehandlungskomponente und der Strahlungsschild Teil eines Einzelmodul-Nachbehandlungssystems sind.