DE202007010435U1

DE202007010435U1 - Abgasanlage für Nutzfahrzeuge

Info

Publication number: DE202007010435U1
Application number: DE202007010435U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2017-07-27
Also published as: WO2009012819A1

Abstract

Abgasanlage für Nutzfahrzeuge, umfassend
– ein Eingangsrohr (1),
– einen Dieseloxidationskatalysator (2) in einem zu Reinigungszwecken trennbaren Gehäuse,
– einen Partikelfilter (3) in einem zu Reinigungszwecken trennbaren Gehäuse,
– ein Überströmrohr (4),
– eine Einspritzdüse (5) für einen Zusatzstoff
– und/oder ein Ausgangsrohr (6),
gekennzeichnet durch die Merkmale:
– in dem Eingangsrohr (1) befindet sich ein Metallit-Katalysator zur Verbesserung der Light-Off-Funktionalität des Dieseloxidationskatalysators (2),
– die Gehäuse umfassen
– Ein- und Austrittshauben (10),
– einen Gehäusemantel (11)
– und lösbare Verbindungsschellen,
– die Düse (5) sitzt im Überströmrohr (2).

Description

Die Erfindung betrifft Abgasanlagen für Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, insbesondere für Nutzfahrzeuge, müssen die drei Bereiche Schallreduzierung, Abgasnachbehandlung und Träger für Zusatzelemente des Kraftfahrzeugbenutzers in sich vereinen. Des weiteren sollen die Abgasanlagen möglichst kompakt und auch noch variabel für die Anpassung an die unterschiedlichsten Kraftfahrzeugtypen sein. Die derzeit handelsüblichen Abgasanlagen für Nutzfahrzeuge erfüllen diese Bedingungen nur zum Teil und auch nur zum geringen Maß. Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf an verbesserten Lösungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage der eingangs genannten Art anzugeben, die kompakt und gleichzeitig variabel ist, die eine Realisierung eines modernen Abgasnachbehandlungssystems ganz oder in Teilen erlaubt, eine Reduzierung der Abgasgeräusche auf die vom Gesetzgeber vorgegebenen Werte ermöglicht und das auch mit minimalem Druckverlust.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Dank der modularen Herstellung der Gehäuse aus Gehäusemantel, Eintrittshaube und Austrittshaube, dank der Verwendung von Einlass-, Auslass- und Überströmrohren, wobei möglichst alle Teile mit Hilfe von Schellen miteinander verbunden sind, lässt sich die Abgasanlage an alle möglichen Einsatzsituationen flexibel anpassen.
Vorteilhafterweise sind die Eintritts- und Austrittshauben thermisch und infolge dessen auch akustisch isoliert. Auf diese Weise wird der Lärmpegel im Abgas abgesenkt und gleichzeitig die Erwärmung der Umgebung reduziert. Außerdem wird die zum Betrieb der Katalysatoren und zur Regeneration des Partikelfilters erforderliche Temperatur schneller erreicht und gehalten, was insbesondere bei Dieselmotoren wegen deren relativ geringen Abgastemperatur besonders wichtig ist.
Vorteilhafterweise ist auch das Überströmrohr thermisch isoliert. Die Gründe und Vorteile sind die gleichen wie bei den Eintritts- und Austrittshauben.
Es versteht sich, dass aus den gleichen Gründen auch die Gehäusemäntel isoliert sein sollten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zwischen Gehäuse und den als Katalysator bzw. Partikelfilter aktiven Funktionskörpern besonders dicke Lagermatten verwendet werden.
Vorzugsweise sind die Eintritts- und Austrittshauben im Inneren strömungsgünstig gestaltet, vorteilhafterweise unter Verwendung eines strömungsoptimierten Anströmblechs, welches die anströmenden Abgase möglichst gleichmäßig über die Stirnfläche des nachfolgenden Funktionskörpers verteilt.
Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn die Endböden mit dem dazwischen liegenden Isolationsmaterial zur Reduzierung von Wärme- und Körperschallabstrahlung nach dem Schuhschachtelprinzip ineinander gesteckt sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ausgangsrohr mit einem Flächenresonator umfasst. Mit Hilfe eines solchen Flächenresonators lassen sich in besonderen Anwendungsfällen auch schwierige akustische Probleme meistern.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausgangsrohr am Ende verschlossen und besitzt am Umfang verteilt angeordnete großflächige Austrittsperforationen. Diese dienen dazu, die Abgastemperatur nach dem Austritt aus dem Auslassrohr schnell mit Umgebungsluft zu vermischen und so die Temperaturanforderungen nach Austritt zu erfüllen, insbesondere um zu verhindern, dass Nachbarteile versengt oder gar in Brand gesteckt werden.
Wie eingangs erwähnt, sind die Abgasanlagen bzw, ihre Halter auch ein Ort, an dem der Kraftfahrzeugbenutzer zusätzliche Elemente befestigt, beispielsweise Unterlegkeile, Werkzeugkisten und dergleichen. Die Halterungen der Abgasanlage müssen daher nicht nur das eigene Gewicht sondern auch das Gewicht der möglichen Zusatzelemente tragen können. Es hat sich daher herausgestellt, dass L-förmige Halter diese Zusatzfunktion bei minimalem Zusatzaufwand erfüllen können.
Schließlich besteht die Möglichkeit, an Gehäusen, Eintritts- und Austrittshauben, Eingangsrohr, Überströmrohr und/oder Ausgangsrohr Gewindebuchsen anzubringen für die zum Betrieb von Motor und Abgasanlage erforderlichen Temperatur-, Druck-, Sauerstoff-, NOx- und/oder NH₃-Sensoren.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein schematisch
1 eine Schrägansicht einer ersten Abgasanlage,
2 eine Schrägansicht einer zweiten Abgasanlage mit Haltern,
3 eine Schrägansicht einer dritten Abgasanlage und
4 einen Längsschnitt durch die Abgasanlage der 1.
1 zeigt rein schematisch eine Schrägansicht einer ersten Abgasanlage. Man erkennt ein Eingangsrohr 1, das die von einem Dieselmotor (nicht dargestellt) kommenden Abgase in einen Dieseloxidationskatalysator 2 leitet; zur Verbesserung der Light-Off-Funktionalität ist in das Eingangsrohr 1 ein Metallit-Katalysator integriert. Dieser sitzt in einem Gehäuse, welches durch einen Gehäusemantel 11 und Eintritts- und Austrittshauben 10 gebildet wird. Zu Reinigungszwecken und zur Erhöhung der Variabilität sind die Gehäuseelemente mit Hilfe von Schellen (nicht dargestellt) lösbar miteinander verbunden.
Das am Ende des Dieseloxidationskatalysators 2 austretende Abgas strömt in ein Überströmrohr 4, an dessen Eingang eine Düse 5 sitzt, die Zusatzstoffe in das Abgas eindüst, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung, die benötigt wird, damit in dem nachfolgenden SCR-Katalysator 3 die chemische Reaktion ablaufen kann. Auch das Gehäuse des SCR-Katalysators 3 besteht aus einem Gehäusemantel 11 mit Eintritts- und Austrittshauben 10. Im Inneren des Gehäuses kann sich auch ein Dieselrußpartikelfilter befinden.
Das gereinigte und gefilterte Abgas verlässt die Abgasanlage über ein Ausgangsrohr 6. Dieses ist in diesem Ausführungsbeispiel am Ende verschlossen und besitzt am Umfang großflächige Auslassperforationen, durch die das Abgas in die Atmosphäre austritt. Dabei erfolgt eine innige Vermischung mit Umgebungsluft, wodurch die Abgastemperatur stark abgesenkt wird, so dass keine Brandgefahr besteht.
2 zeigt ebenfalls rein schematisch und als Schrägansicht eine zweite Abgasanlage. Die beiden großen Gehäuse 2, 3 sind in Anpassung an eine andere Einbausituation direkt nebeneinander angeordnet. Vorhanden sind aber wieder das Überströmrohr 4, das Eintrittsrohr 1 und das Ausgangsrohr 6, welches jedoch mit einem Endrohr 7 versehen ist, mit dessen Hilfe die gereinigten und gefilterten Abgase nach oben abgegeben werden.
Man erkennt auch stabile Halter 12, die die Abgasanlage tragen und auch noch das Gewicht etwaiger Zusatzelemente aufnehmen können.
Schließlich erkennt man in 2 auch noch zwei Schellen 13, die die verschiedenen Gehäuseteile im Betrieb zusammenhalten, für Reinigungszwecke jedoch eine bequeme Öffnung der Gehäuse ermöglichen.
3 zeigt ebenfalls rein schematisch und als Schrägansicht eine dritte Ausführungsform. Hier befindet sich das Überströmrohr 4 mit eingesetzter Düse 5 unterhalb des zweiten Gehäuses 11.
4 zeigt einen Längsschnitt durch die Abgasanlage der 1. Man erkennt das Eintrittsrohr 1, welches in die Eintrittshaube 10 eintritt. Diese beinhaltet ein strömungsoptimiertes Anströmblech 10.2, welches für eine gleichmäßige Verteilung der durch das Eintrittsrohr 1 eintretenden Abgase auf die Stirnfläche des ersten Funktionskörpers 2.1 sorgt. Außerdem ist die Eintrittshaube 10 mittels Isoliermaterial 10.1 sowohl thermisch als auch akustisch isoliert.
In dem nachfolgenden Gehäusemantel 11 erkennt man zwei Funktionskörper 2.1, 2.3, beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator und einen Dieselrußpartikelfilter. Beide Funktionskörper 2.1, 2.3 sind mit Hilfe von dicken Lagermatten 2.2, 2.4 im Gehäusemantel 11 gelagert, wobei die Lagermatten 2.2, 2.4 gleichzeitig als thermische Isolation wirken.
Das aus dem zweiten Funktionskörper 2.3 austretende Abgase gelangt in eine Austrittshaube, die in ihrer Form und Größe mit der Eintrittshaube 10 übereinstimmt, was eine rationelle Fertigung ermöglicht.
Aus der Austrittshaube gelangen die Abgase in das Überströmrohr 4, dessen Wand mit Isoliermaterial 4.1 thermisch und akustisch isoliert ist.
Mit Hilfe der Düse 5 wird ein Zusatzstoff, beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung oder ein Kohlenwasserstoff, in die Abgase im Überströmrohr 4 eingedüst.
Aus dem Überströmrohr 4 gelangen die Abgase in eine zweite Eintrittshaube 10, die zu dem Partikelfilter 3 gehört. Das Gehäuse 10, 11 des Partikelfilters 3 ist mit dem des Dieseloxidationskatalysators 2 identisch aufgebaut, so dass auch hier die gleichen Gehäusekomponenten verwendet werden können.
Aus der Austrittshaube des Rußpartikelfilters 3 gelangen die Abgase in das Ausgangsrohr 6, dessen Ende jedoch in der Zeichnung nicht mehr zu erkennen ist.

Claims

Abgasanlage für Nutzfahrzeuge, umfassend – ein Eingangsrohr (1), – einen Dieseloxidationskatalysator (2) in einem zu Reinigungszwecken trennbaren Gehäuse, – einen Partikelfilter (3) in einem zu Reinigungszwecken trennbaren Gehäuse, – ein Überströmrohr (4), – eine Einspritzdüse (5) für einen Zusatzstoff – und/oder ein Ausgangsrohr (6), gekennzeichnet durch die Merkmale: – in dem Eingangsrohr (1) befindet sich ein Metallit-Katalysator zur Verbesserung der Light-Off-Funktionalität des Dieseloxidationskatalysators (2), – die Gehäuse umfassen – Ein- und Austrittshauben (10), – einen Gehäusemantel (11) – und lösbare Verbindungsschellen, – die Düse (5) sitzt im Überströmrohr (2).
Abgasanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Einlassrohr (1), Überströmrohr (4) und/oder Ausgangsrohr (6) sind mittels Schellen (13) oder Flanschen mit den Gehäuse lösbar verbunden.
Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Ein- und Austrittshauben (10) sind thermisch isoliert.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Ein- und Austrittshauben (10) sind strömungstechnisch effizient gestaltet.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Überströmrohr (4) ist thermisch isoliert.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – dicke Lagermatten in den Gehäusen bilden eine thermische Isolation.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in der Eintrittshaube (10) des selektiv wirkenden Dieselkatalysators befindet sich ein strömungsoptimiertes Anströmblech.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Merkmal: – das Ausgangsrohr (6) ist mit einem Flächenresonator umfasst.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Merkmale: – das Ausgangsrohr (6) – ist am Ende verschlossen – und besitzt am Umfang verteilt angeordnete großflächige Austrittsperforationen.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das Merkmal: – L-förmige Halter (12) dienen als Tragstruktur.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Merkmal: – Endböden mit dazwischen liegendem Isolationsmaterial zur Reduzierung von Wärme- und Körperschallabstrahlung sind nach dem Schuhschachtelprinzip ineinander gesteckt.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch das Merkmal: – an Gehäusen (11), Ein- und Austrittshauben (10), Eingangsrohr (1), Überströmrohr (4) und/oder Ausgangsrohr (6) befinden sich Gewindebuchsen für Temperatur-, Druck-, Sauerstoff-, NOx- und/oder NH₃-Sensoren.