EP3308847A1 - Mischerbaugruppe - Google Patents

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EP3308847A1
EP3308847A1 EP17194944.9A EP17194944A EP3308847A1 EP 3308847 A1 EP3308847 A1 EP 3308847A1 EP 17194944 A EP17194944 A EP 17194944A EP 3308847 A1 EP3308847 A1 EP 3308847A1
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EP
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mixer
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counter
holding region
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Benjamin Röhr
Roland Schwarz
Frank Müller
Joachim Müller
Herve TCHAMGOUE
Frank Berkemer
Martin Strähle
Peter Gorke
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a mixer assembly which can be used, for example, in an exhaust system of a vehicle internal combustion engine to mix reactant injected in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine with the exhaust gas.
  • a mixer is integrated, which with a plurality of vane-like flow baffles a swirling of the exhaust gas flowing in the exhaust system and thus mixing effected with the injected reagent.
  • Such mixers are generally constructed such that they are generally received in the interior of tubular exhaust gas guide elements of the exhaust system and are supported in their radially outer region thereto.
  • a mixer assembly in particular for an exhaust system of a vehicle internal combustion engine, comprising a mixer body with an inflow side and an outflow side and a carrier element with the mixer body with respect to a mixer longitudinal axis radially outer surrounding carrier element body, wherein the mixer body a A plurality of flow deflecting elements and at least one holding portion, wherein the carrier element in association with at least one holding portion comprises a counter-holding portion, wherein at least one counter-holding portion is materially connected to a holding portion, and wherein at least one counter-holding portion has a holding portion in a direction Outflow side of the mixer body oriented side at least partially radially overlaps.
  • the mixer assembly constructed according to the invention is basically divided into two functional areas.
  • the mixer body is provided, which can be configured optimized with regard to the requirements placed on it during the mixing of the reaction medium and the exhaust gas.
  • the support element is provided, which is basically provided as a component formed separately from the mixer body and thus can be configured optimized with respect to the requirements for safe and stable days of the mixer body on an exhaust system.
  • These two system areas mixer body and carrier element are firmly connected to each other by material closure, preferably welding, in the region of at least one counter-holding areas and an associated holding area.
  • the Carrier element body is formed like a ring, and / or that on the carrier element body, a plurality of counter-holding areas is provided with circumferential distance from one another extending radially inwardly.
  • the carrier element may preferably be designed as a sheet metal forming component in a plate-like manner.
  • At least one counter-holding region at least partially axially overlaps an associated holding region.
  • At least one counter-holding area axially overlaps the associated holding area radially inward
  • At least one counter-holding portion comprise a substantially U-shaped holding portion with two U-legs and a connecting region connecting them, wherein the U-legs and the connecting portion in the Surround substantially in the direction of the inflow side of the mixer body open holding area-receiving space. Since the holding area receiving space is open toward the upstream side, it is not open toward the downstream side against an outlet of the holding portion of the mixer body received therein, so that a movement of the mixer body in the downstream direction from the holding area receiving space even in case of failure of the material connection out is not possible.
  • one of the U-legs is arranged radially outwardly relative to a holding region arranged in the holding region receiving space, that one of the U-legs is arranged radially inwardly with respect to the holding region arranged in the holding region holding portion, and that the holding portion is connected to the radially inwardly disposed with respect to this U-leg or and between the holding portion and the radially outer with respect to this arranged U-legs a gap is provided.
  • each retaining region radially overlapping counter-holding portion is materially connected to the support member, both the material-locking, as well as the positive connection can be realized in these cooperating holding areas or counter-holding areas, and thus a efficient utilization of the intended holding areas or counter-holding areas are ensured.
  • At least one holding region adjoin a radially outer region of at least one flow deflecting element.
  • at least one holding area comprises a holding web connecting two flow deflecting elements.
  • symmetrical structure is proposed that at least a portion of, preferably all flow deflecting elements are arranged circumferentially in succession, and that at a radially outer region of at least a portion of, preferably all flow deflecting a these flow deflectors interconnecting, ring-like and at least one holding web providing connecting region is provided.
  • the connecting region may be integrally formed with the flow deflecting elements connected thereto.
  • the invention further relates to an exhaust system, in particular for a vehicle internal combustion engine, comprising at least one mixer assembly constructed according to the invention.
  • At least one mixer assembly in the exhaust system can be provided that in an abutment region of two tubular exhaust guide elements is arranged together, wherein each of the exhaust guide elements in the abutment region comprises a preferably flange-type coupling portion for coupling with the coupling portion of the other exhaust guide element, and wherein the carrier element body a mixer assembly is arranged between the coupling portions of the exhaust gas guide elements.
  • At least one, preferably a plurality, of fixing lugs engaging behind the coupling section of one of the exhaust-gas guiding elements is provided on the carrier element body.
  • the mixer assembly can be pre-assembled with one of the exhaust guide elements and can be held firmly by the fixing straps, then assembled in a simple manner with the other of the two exhaust guide elements.
  • an outer dimension, preferably outer diameter, of the mixer body of the mixer assembly is not greater than an inner dimension, preferably inner diameter, a downstream exhaust gas guide element of the two exhaust gas guide elements.
  • an exhaust system for a vehicle internal combustion engine is generally designated 10.
  • the exhaust system 10 has in an upstream region 12 two adjoining, tubular exhaust gas guide elements 14, 16. These have in an abutment region 18 in each case a flange-like coupling portion 20 and 22, in which these, for example, by the flange-like coupling portions 20, 22 by cross-bolt are firmly connected.
  • a carrier element 24 which is described in more detail below, is positioned on a mixer assembly, generally designated 26, and thus by means of, for example, this penetrating bolt with the two exhaust gas guide elements 14, 16 or their flange-like coupling sections 20, 22 in the adjoining region 18 fixed to the exhaust system 10.
  • the abutment region 18 is located downstream of a reactant injection assembly, by means of which a reactant, such as a urea / water solution, is injected into the exhaust gas stream can be. Downstream of the abutment region 18, adjacent to the exhaust guide member 16, there is provided a catalyst assembly, generally designated 28, in which the mixture of exhaust gas and reactant is subjected to selective catalytic reduction so as to reduce the level of nitrogen oxide in the exhaust gas. Via a further exhaust gas guide element 30, the exhaust gas passes to an exhaust muffler 32, from which this is discharged, for example via two tailpipes 34, 36 to the outside.
  • a reactant such as a urea / water solution
  • Fig. 1 illustrated exhaust system represents only one example of a variety of different configurations of such exhaust system.
  • several mufflers could be integrated into the exhaust system 10.
  • several catalyst arrangements could be provided to further reduce the pollutant content in the exhaust gas in this way.
  • the Fig. 2 shows in a perspective view of the mixer assembly 26.
  • the mixer assembly 26 includes the already mentioned preferably plate-like support member 24, the circumferential contour, for example, may substantially correspond to the peripheral contour of the flange-like coupling portion 22.
  • the flange-like coupling portion 22 is preferably provided as Blechumformteil and plate-like support member 24 formed with a ring-like structure and has at two opposite peripheral regions radial extensions with openings 38, 40, through which the two flange coupling portions 20, 22 and thus the exhaust guide elements 14, 16 connecting bolts can be performed.
  • the carrier element 24 or the mixer assembly 26 as a preassembly assembly with the exhaust gas guide element 16
  • the carrier element 24 for example, in the two above-mentioned peripheral areas fixing tabs 42 which are bent or bent after positioning the mixer assembly 26 on the exhaust guide element 16 be that they engage behind the flange-like coupling portion 22 and thus fix the mixer assembly 26 thereto.
  • the assembled assembly can then be assembled in a simple manner with the exhaust guide element 14 by its flange-like coupling portion is attached to the flange-like coupling portion 22 and the support member 24 and connected by screwing it.
  • each of the counter-holding portions 46 includes an in Fig. 5
  • Each tab-like holding portion 50 is formed substantially with a U-shaped configuration and has an outer U-leg 52, an inner U-leg 54 and a connection region 56 connecting them.
  • the U-shaped holding portions 52 are formed so that the holding portions 50 toward one in Fig. 3 recognizable upstream side 58 of the mixer body 48, ie in the direction upstream, are open and to a in Fig.
  • the mixer body 48 is fixedly connected to the carrier element 24 in the region of the holding webs 68 or the holding sections 50 by material connection, in particular by welding 74.
  • this welding makes a connection between the retaining webs 68 and the inner U-legs 54, wherein more preferably for a uniformly stable over the circumference fixation in each of the four counter-holding portions 46 of the mixer body 48 by welding to the support member 24 materially connected.
  • counter-holding portions 46 may be provided, which are used only for a backup against excessive axial movement, but not for the production of a material connection.
  • counter-holding areas and holding areas can be provided, which are used only for the production of the material-locking connection and in which the counter-holding areas do not necessarily have to overlap the holding areas radially.
  • the mixer assembly 26 is exposed to a relatively high mechanical load, in particular by the vibrations occurring in a vehicle and the high temperatures in the exhaust system 10. Under unfavorable circumstances, this can lead to damage of the material connection, so that in an extreme case, the mixer body 48 could solve from the carrier element 24.
  • the mixer body 48 may be formed so that only where a holding interaction with counter-holding areas 46 is to be provided, holding areas, ie, for example, each one adjacent two Strömungsablenkieri 62 connecting holding web 68 are provided.
  • the mixer body 48 itself could be provided with a different configuration. It could, for example, at the Downstream 60 may be provided another ring-like connection area to increase the stability of the mixer body 48.
  • the geometry of the vane-type baffles 62 could be chosen differently than in FIG Fig. 2 shown.
  • the holding regions could be formed with recesses which are essentially open in the radial direction, in which counter holding regions can be positioned engaging radially from the outside, so that a radial overlap likewise arises and the mixer body is held against movement in and possibly against the exhaust gas flow direction ,
  • a respective holding region is radially overlapped on a surface oriented downstream or downstream.

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Abstract

Eine Mischerbaugruppe, insbesondere für eine Abgasanlage einer Fahrzeugbrennkraftmaschine, umfasst einen Mischerkörper (48) mit einer Anströmseite (58) und einer Abströmseite (60) und ein Trägerelement (24) mit einem den Mischerkörper (48) bezüglich einer Mischerlängsachse radial außen umgebenden Trägerelementenkörper (44), wobei der Mischerkörper (48) einer Mehrzahl von Strömungsablenkelementen (62) und wenigstens einen Haltebereich (70) umfasst, wobei das Trägerelement (24) in Zuordnung zu wenigstens einem Haltebereich (70) einen Gegen-Haltebereich (46) umfasst, wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) mit einem Haltebereich (70) materialschlüssig verbunden ist, und wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) einen Haltebereich (70) an einer in Richtung Abströmseite (60) des Mischerkörpers (48) orientierten Seite wenigstens teilweise radial übergreift.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischerbaugruppe, die beispielsweise in einer Abgasanlage einer Fahrzeugbrennkraftmaschine dazu eingesetzt werden kann, um in das aus einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas eingespritztes Reaktionsmittel mit dem Abgas zu vermischen.
  • Zur Verringerung des Schadstoffausstoßes insbesondere von DieselBrennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen ist es bekannt, Reaktionsmittel, wie zum Beispiel eine Harnstoff/Wasser-Lösung, in das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas einzuspritzen, um in einer in die Abgasanlage integrierten Katalysatoranordnung eine selektive katalytische Reduktion zur Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas durchzuführen. Um dabei eine effiziente Durchmischung des Abgases mit dem in diese eingespritzten Reaktionsmittel zu erlangen, wird in die Abgasanlage stromabwärts der Reaktionsmitteleinspritzung und stromaufwärts der Katalysatoranordnung ein Mischer integriert, welcher mit einer Mehrzahl von schaufelartigen Strömungsablenkelementen eine Verwirbelung des in der Abgasanlage strömenden Abgases und somit eine Vermischung mit dem eingespritzten Reaktionsmittel bewirkt. Derartige Mischer sind im Allgemeinen so aufgebaut, dass sie grundsätzlich im Inneren von rohrartigen Abgasführungselementen der Abgasanlage aufgenommen sind und in ihrem radial äußeren Bereich daran getragen sind.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine eine effiziente Durchmischung von Abgas und Reaktionsmittel gewährleistende, gegen Loslösen von der Abgasanlage gesicherte Mischerbaugruppe vorzusehen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Mischerbaugruppe, insbesondere für eine Abgasanlage einer Fahrzeugbrennkraftmaschine, umfassend einen Mischerkörper mit einer Anströmseite und einer Abströmseite und ein Trägerelement mit einem den Mischerkörper bezüglich einer Mischerlängsachse radial außen umgebenden Trägerelementenkörper, wobei der Mischerkörper eine Mehrzahl von Strömungsablenkelementen und wenigstens einen Haltebereich umfasst, wobei das Trägerelement in Zuordnung zu wenigstens einem Haltebereich einen Gegen-Haltebereich umfasst, wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich mit einem Haltebereich materialschlüssig verbunden ist, und wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich einen Haltebereich an einer in Richtung Abströmseite des Mischerkörpers orientierten Seite wenigstens teilweise radial übergreift.
  • Die erfindungsgemäß aufgebaute Mischerbaugruppe ist grundsätzlich in zwei Funktionsbereiche unterteilt. Zum einen ist der Mischerkörper vorgesehen, welcher hinsichtlich der an ihn gestellten Anforderungen bei der Durchmischung von Reaktionsmittel und Abgas optimiert ausgestaltet werden kann. Zum anderen ist das Trägerelement vorgesehen, welches grundsätzlich als vom Mischerkörper getrennt ausgebildetes Bauteil bereitgestellt ist und somit hinsichtlich der zum sicheren und stabilen Tagen des Mischerkörpers an einer Abgasanlage bestehenden Anforderungen optimiert ausgestaltet werden kann. Diese beiden Systembereiche Mischerkörper und Trägerelement sind durch Materialschluss, vorzugsweise Verschweißung, im Bereich wenigstens eines Gegen-Haltebereichen und eines zugeordneten Haltebereichs fest miteinander verbunden. Darüber hinaus besteht im Bereich zumindest eines Gegen-Haltebereichs und des damit zusammenwirkenden Haltebereichs durch den radialen Übergriff eine formschlüssige Verbindung, welche im Falle eines Ausfalls der materialschlüssigen Verbindung das Bewegen des Mischerkörpers in Richtung stromabwärts und somit in Richtung auf die stromabwärts positionierte Katalysatoranordnung zu verhindert. Auch bei nicht mehr wirksamer materialschlüssiger Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem Mischerkörper ist somit eine zuverlässige Halterung des Mischerkörpers am Einbauort vorgesehen, so dass, ohne Gefahr, dass Beschädigungen anderer Systembereiche einer Abgasanlage entstehen, eine derartige durch Ausfall der materialschlüssigen Verbindung beschädigte Mischerbaugruppe gegen eine neue Mischerbaugruppe ausgetauscht werden kann.
  • Um bei der erfindungsgemäßen Mischerbaugruppe über den gesamten Umfang eine im Wesentlichen gleichmäßige Haltewechselwirkung zwischen dem Trägerelement und dem Mischerkörper erreichen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Trägerelementenkörper ringartig ausgebildet ist, oder/und dass an dem Trägerelementenkörper eine Mehrzahl von Gegen-Haltebereichen sich mit Umfangsabstand zueinander nach radial innen erstreckend vorgesehen ist.
  • Das Trägerelement kann zum Erhalt eines einfach und kostengünstig zu realisierenden und die thermischen Anforderungen in einer Abgasanlage erfüllenden Aufbaus plattenartig vorzugweise als Blech-Umformbauteil ausgebildet sein.
  • Für eine weiter verbesserte Haltewechselwirkung zwischen dem Trägerelement und dem Mischerkörper wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Gegen-Haltebereich einen zugeordneten Haltebereich wenigstens teilweise axial übergreift.
  • Um dabei den Mischerkörper gegen übermäßige Radialbewegung zu sichern, kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Gegen-Haltebereich den zugeordneten Haltebereich radial innen axial übergreift
  • Bei einem eine stabile und sichere Halterung gewährleistenden, gleichzeitig auch einen Toleranzausgleich zulassenden Aufbau kann wenigstens ein Gegen-Haltebereich einen im Wesentlichen U-förmigen Halteabschnitt mit zwei U-Schenkeln und einen diese verbindenden Verbindungsbereich umfassen, wobei die U-Schenkel und der Verbindungsbereich einen im Wesentlichen in Richtung zur Anströmseite des Mischerkörpers offenen Haltebereich-Aufnahmeraum umgrenzen. Da der Haltebereich-Aufnahmeraum in Richtung zur Anströmseite offen ist, ist er in Richtung zur Abströmseite gegen einen Austritt des darin aufgenommenen Haltebereichs des Mischerkörpers nicht offen, so dass ein Bewegen des Mischerkörpers auch bei Ausfall der materialschlüssigen Verbindung in Richtung stromabwärts aus dem Haltebereich-Aufnahmeraum heraus nicht möglich ist.
  • Um insbesondere unter Berücksichtigung verschiedener thermischer Ausdehnungen des Mischerkörpers einerseits und des Trägerelement andererseits eine über eine lange Betriebslebensdauer hinweg stabile Verbindung gewährleisten zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass einer der U-Schenkel radial außen bezüglich eines in dem Haltebereich-Aufnahmeraum angeordneten Haltebereichs angeordnet ist, dass einer der U-Schenkel radial innen bezüglich des in dem Haltebereich-Aufnahmeraum angeordneten Haltebereichs angeordnet ist, und dass der Haltebereich mit dem radial innen bezüglich diesem angeordneten U-Schenkel verbunden ist oder und zwischen dem Haltebereich und dem radial außen bezüglich diesem angeordneten U-Schenkel ein Zwischenraum vorgesehen ist.
  • Wenn der Mischerkörper im Bereich wenigstens eines, vorzugsweise jedes einen Haltebereich radial übergreifenden Gegen-Haltebereichs mit dem Trägerelement materialschlüssig verbunden ist, kann in diesen miteinander zusammenwirkenden Haltebereichen bzw. Gegen-Haltebereichen sowohl die materialschlüssige, als auch die formschlüssige Verbindung realisiert werden, und somit eine effiziente Ausnutzung der vorgesehenen Haltebereiche bzw. Gegen-Haltebereiche gewährleistet werden.
  • Um im Bereich des Mischerkörpers eine stabile und die Strömungsführung im Wesentlichen nicht beeinträchtigende Ausgestaltung realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Haltebereich an einen radial äußeren Bereich wenigstens eines Strömungsablenkelements anschließt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass wenigstens ein Haltebereich einen zwei Strömungsablenkelemente miteinander verbindenden Haltesteg umfasst.
  • Für einen hinsichtlich der Strömungsführung besonders vorteilhaften, symmetrischen Aufbau wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Strömungsablenkelemente in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, und dass an einem radial äußeren Bereich wenigstens eines Teils der, vorzugsweise aller Strömungsablenkelemente ein diese Strömungsablenkelemente miteinander verbindender, ringartiger und wenigstens einen Haltesteg bereitstellender Verbindungsbereich vorgesehen ist. Dabei kann bei Aufbau des Mischerkörpers beispielsweise als Metallgussbauteil der Verbindungsbereich mit den durch diesen verbundenen Strömungsablenkelementen integral ausgebildet sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage, insbesondere für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäß aufgebaute Mischerbaugruppe.
  • Zur Integration wenigstens einer Mischerbaugruppe in die Abgasanlage kann vorgesehen sein, dass diese in einem Angrenzungsbereich zweier rohrartiger Abgasführungselemente aneinander angeordnet ist, wobei jedes der Abgasführungselemente in dem Angrenzungsbereich einen vorzugsweise flanschartigen Kopplungsabschnitt zur Kopplung mit dem Kopplungsabschnitt des jeweils anderen Abgasführungselements umfasst, und wobei der Trägerelementenkörper einer Mischerbaugruppe zwischen den Kopplungsabschnitten der Abgasführungselemente angeordnet ist.
  • Bei einer für einen vereinfachten Aufbau einer Abgasanlage besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an dem Trägerelementenkörper wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von den Kopplungsabschnitt von einem der Abgasführungselemente hintergreifenden Fixierlaschen vorgesehen ist. Durch derartige Fixierlaschen kann die Mischerbaugruppe mit einem der Abgasführungselemente vormontiert werden und kann, durch die Fixierungslaschen daran fest gehalten, dann in einfacher Art und Weise mit dem anderen der beiden Abgasführungselemente zusammengebaut werden.
  • Um einerseits insbesondere im Bereich der Abgasführungselemente einen einfachen Aufbau bereitstellen zu können, andererseits gewährleisten zu können, dass der Mischerkörper vollständig mit Abgas umströmbar ist, wird vorgeschlagen, dass eine Außenabmessung, vorzugsweise Außendurchmesser, des Mischerkörpers der Mischerbaugruppe nicht größer ist, als eine Innenabmessung, vorzugsweise Innendurchmesser, eines stromabwärtigen Abgasführungselements der beiden Abgasführungselemente. Bei derartiger Ausgestaltung kommt die erfindungsgemäße Sicherung des Mischerkörpers gegen Bewegung in Richtung stromabwärts bei Ausfall der materialschlüssigen Verbindung besonders deutlich zu tragen, da bei nicht vorhandener Sicherung aufgrund der Dimensionierung der Mischerkörper bei Ausfall der materialschlüssigen Verbindung sich im Inneren des stromabwärtigen Abgasführungselements ungehindert auf die Katalysatoranordnung zu bewegen könnte.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Abgasanlage einer Fahrzeugbrennkraftmaschine;
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht einer Mischerbaugruppe;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der Mischerbaugruppe der Fig. 2;
    Fig. 4
    eine Längsschnittansicht der Mischerbaugruppe der Fig. 2;
    Fig. 5
    eine vergrößerte Ansicht des Details V in Figur 4.
  • In Fig. 1 ist eine Abgasanlage für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine allgemein mit 10 bezeichnet. Die Abgasanlage 10 weist in einem stromaufwärtigen Bereich 12 zwei aneinander anschließende, rohrartige Abgasführungselemente 14, 16 auf. Diese weisen in einem Angrenzungsbereich 18 jeweils einen flanschartigen Kopplungsabschnitt 20 bzw. 22 auf, in welchem diese beispielsweise durch die flanschartigen Kopplungsabschnitte 20, 22 durchgreifende Schraubbolzen miteinander fest verbunden sind. Zwischen den beiden flanschartigen Kopplungsbereichen 20, 22 ist ein nachfolgend noch detaillierter beschriebenes Trägerelement 24 einer allgemein mit 26 bezeichneten Mischerbaugruppe positioniert und somit vermittels der z.B. auch dieses durchgreifenden Schraubbolzen mit den beiden Abgasführungselementen 14, 16 bzw. deren flanschartigen Kopplungsabschnitten 20, 22 im Angrenzungsbereich 18 an der Abgasanlage 10 festgelegt.
  • Der Angrenzungsbereich 18 liegt stromabwärts einer Reaktionsmitteleinspritzanordnung, vermittels welcher ein Reaktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoff/Wasser-Lösung, in den Abgasstrom eingespritzt werden kann. Stromabwärts des Angrenzungsbereichs 18, angrenzend an das Abgasführungselement 16, ist eine allgemein mit 28 bezeichnete Katalysatoranordnung vorgesehen, in welcher das Gemisch aus Abgas und Reaktionsmittel einer selektiven katalytischen Reduktion unterzogen wird, um somit den Stickoxidanteil im Abgas zu senken. Über ein weiteres Abgasführungselement 30 gelangt das Abgas zu einem Abgasschalldämpfer 32, aus welchem dieses beispielsweise über zwei Endrohre 34, 36 nach außen abgegeben wird.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in Fig. 1 dargestellte Abgasanlage nur ein Beispiel einer Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen einer derartigen Abgasanlage repräsentiert. So könnten in die Abgasanlage 10 mehrere Schalldämpfer integriert sein. Auch könnten mehrere Katalysatoranordnungen vorgesehen sein, um auf diese Art und Weise den Schadstoffanteil im Abgas weiter zu senken.
  • Mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 wird nachfolgend die im Angrenzungsbereich 18 der beiden Abgasführungselemente 14, 16 stromabwärts der Reaktionsmitteleinspritzanordnung und stromaufwärts der Katalysatoranordnung 28 zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion positionierte Mischerbaugruppe 26 detailliert beschrieben.
  • Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht die Mischerbaugruppe 26. Die Mischerbaugruppe 26 umfasst das bereits angesprochene vorzugsweise plattenartig ausgebildete Trägerelement 24, dessen Umfangskontur beispielsweise im Wesentlichen der Umfangskontur des flanschartigen Kopplungsabschnitts 22 entsprechen kann. Ebenso wie der flanschartige Kopplungsabschnitt 22 ist das vorzugsweise als Blechumformteil bereitgestellte und plattenartig ausgebildete Trägerelement 24 mit ringartiger Struktur ausgebildet und weist an zwei einander gegenüberliegenden Umfangsbereichen radiale Erweiterungen mit Öffnungen 38, 40 auf, durch welche hindurch die die beiden flanschartigen Kopplungsabschnitte 20, 22 und somit die Abgasführungselemente 14, 16 verbindenden Schraubbolzen geführt werden können.
  • Um das Trägerelement 24 bzw. die Mischerbaugruppe 26 als Vormontagebaugruppe mit dem Abgasführungselement 16 zusammenfassen zu können, weist das Trägerelement 24 beispielsweise in den beiden vorangehend angesprochenen Umfangsbereichen Fixierlaschen 42 auf, die so gebogen sind bzw. nach dem Positionieren der Mischeranordnung 26 am Abgasführungselement 16 gebogen werden, dass sie den flanschartigen Kopplungsabschnitt 22 hintergreifen und somit die Mischerbaugruppe 26 an diesem fixieren. Die so zusammengesetzte Baugruppe kann dann in einfacher Weise mit dem Abgasführungselement 14 zusammengesetzt werden, indem dessen flanschartiger Kopplungsabschnitt an den flanschartigen Kopplungsabschnitt 22 bzw. das Trägerelement 24 angesetzt und durch Verschraubung damit verbunden wird.
  • An einem Innenumfangsbereich eines allgemein mit 44 bezeichneten Trägerelementenkörpers des Trägerelements 24, von welchem Trägerelementenkörper 44 sich auch die Fixierlaschen 42 erstrecken, sind in vorzugsweise gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel vier Gegen-Haltebereiche 46 vorgesehen, an welchen ein allgemein mit 48 bezeichneter Mischerkörper der Mischerbaugruppe 26 festgehalten ist. Jeder der Gegen-Haltebereiche 46 umfasst einen in Fig. 5 deutlich erkennbaren, nach innen vorstehenden laschenartigen Halteabschnitt 50. Jeder laschenartige Halteabschnitt 50 ist im Wesentlichen mit U-förmiger Gestalt ausgebildet und weist einen äußeren U-Schenkel 52, einen inneren U-Schenkel 54 sowie einen diese verbindenden Verbindungsbereich 56 auf. Die U-förmigen Halteabschnitte 52 sind so geformt, dass die Halteabschnitte 50 in Richtung zu einer in Fig. 3 erkennbaren Anströmseite 58 des Mischerkörpers 48, also in Richtung stromaufwärts, offen sind und zu einer in Fig. 2 verdeckten Abströmseite 60 des Mischerkörpers 48, also in Richtung stromabwärts, insbesondere durch den Verbindungsbereich 56 abgeschlossen sind. Jeder der Halteabschnitte 50 ist im Wesentlichen hakenartig gestaltet und ermöglicht somit eine stabile Halterung des Mischerkörpers 48 am Trägerelement 24. Dabei erstreckt sich der U-Schenkel 52 ausgehend vom Trägerelementenkörper 44 im Wesentlichen in Richtung einer Mischerlängsachse L und in Richtung auf die Abströmseite 60 des Mischerkörpers 48 zu, während der U-Schenkel 54 sich ausgehend vom Verbindungsbereich 56 im Wesentlichen parallel zum U-Schenkel 52 in Richtung auf die Anströmseite 58 des Mischerkörpers 48 zu erstreckt.
  • Der Mischerkörper 48 umfasst eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden und bezüglich der Mischerlängsachse L beispielsweise im Wesentlichen radial sich erstreckenden schaufelartigen Strömungsablenkelementen 62. Diese gehen von einem zentralen Körperbereich 64 des Mischerkörpers 48 aus und erstrecken sich nach radial außen bis zu einem vorzugsweise an der Anströmseite 58 an die Strömungsablenkelemente 62 anschließenden ringartigen Verbindungsbereich 66. Der Mischerkörper 48 kann mit dem zentralen Körperbereich 64, den schaufelartigen Strömungsablenkelementen 62 und dem ringartigen Verbindungsbereich 66 als ein integrales Bauteil, beispielsweise als Metallgussbauteil, bereitgestellt sein.
  • Der ringartige Verbindungsbereich 66 stellt in seinen zwischen den in Umfangsrichtungen unmittelbar aufeinanderfolgenden Strömungsablenkelementen 62 sich erstreckenden und diese miteinander verbindenden Bereichen jeweilige in Form eines Haltestegs 68 ausgebildete Haltebereiche 70 zur Zusammenwirkung jeweils mit einem Gegen-Haltebereich 46 des Trägerelements 24 bereit. Diese als Haltestege 68 ausgebildeten Haltebereiche 70 können, wie in Fig. 5 dargestellt, in einen durch die U-förmigen Halteabschnitte 50 der Gegen-Haltebereiche 46 bereitgestellten Haltebereich-Aufnahmeraum 72 eingeführt werden, so dass die Halteabschnitte 50 einerseits die mit diesen zusammenwirkenden Haltebereiche 70 bezüglich der Mischerlängsachse L von radial außen nach radial innen übergreifen und die Haltebereiche 70 mit den inneren U-Schenkeln 54 auch in Richtung der Mischerlängsachse L axial übergreifen. Die somit zumindest bereichsweise innerhalb der Haltebereich-Aufnahmeräume 72 liegenden Haltestege 68 können sich somit in Richtung zur Abströmseite 60 des Mischerkörpers 48 nicht aus den Halteabschnitten 50 herausbewegen, sind also gegen übermäßige Axialbewegung gesichert, und sind durch Zusammenwirkung mit den inneren U-Schenkeln 54 im Wesentlichen auch radial zentriert. Somit ist eine definierte Positionierung des Mischerkörpers 48 bezüglich des Trägerelements 24 vorgegeben, wobei aufgrund der Ausgestaltung der Halteabschnitte 50 als durch Umformen von Blechmaterial in ihre gewünschte Form bringbare Laschen, die auch eine gewisse Flexibilität aufweisen, ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglicht ist.
  • Der Mischerkörper 48 ist mit dem Trägerelement 24 im Bereich der Haltestege 68 bzw. der Halteabschnitte 50 durch Materialschluss, insbesondere durch Verschweißung 74, fest verbunden. Vorzugsweise stellt diese Verschweißung eine Verbindung zwischen den Haltestegen 68 und den inneren U-Schenkeln 54 her, wobei weiter vorzugsweise für eine über den Umfang gleichmäßig stabile Fixierung bei jedem der vier Gegen-Haltebereiche 46 der Mischerkörper 48 durch Verschweißung mit dem Trägerelement 24 materialschlüssig verbunden. Es könnten gleichwohl Gegen-Haltebereiche 46 vorgesehen sein, welche nur für eine Sicherung gegen übermäßige Axialbewegung, nicht aber für die Herstellung einer materialschlüssigen Verbindung genutzt werden. Ferner können Gegen-Haltebereiche und Haltebereiche vorgesehen sein, die nur für die Herstellung der materialschlüssigen Verbindung genutzt werden und bei welchen die Gegen-Haltebereiche nicht notwendigerweise die Haltebereiche radial übergreifen müssen.
  • Man erkennt in Fig. 5 weiter, dass zwischen dem äußeren U-Schenkel 52 und dem Haltesteg 68 ein Zwischenraum 76 gebildet ist. Im Abgasstrom erwärmt sich die Mischerbaugruppe 26, wobei der beispielsweise aus Metall-Gussmaterial hergestellte Mischerkörper 48 sich stärker thermisch ausdehnen wird, als das im Allgemeinen als Blechumformteil bereitgestellte Trägerelement 24. Durch das Bereitstellen des Zwischenraums 76 wird für diese thermische Ausdehnung des Mischerkörpers 48, insbesondere des ringartigen Verbindungsbereichs 66 desselben, ausreichend Raum geschaffen, in welchem dieser sich radial außendehnen kann, ohne in Kontakt mit dem äußeren U-Schenkel 52 zu kommen. Bei dieser radialen Außendehnung kann der ringartige Verbindungsbereich 66 den bzw. die damit durch die Verschweißungen 74 verbundenen inneren U-Schenkel 54 mit nach radial außen ziehen, was aufgrund des Umstandes, dass das Trägerelement 24 im Bereich seiner U-förmigen Gegen-Haltebereiche 46 mit vergleichsweise großer Flexibilität ausgebildet ist, und aufgrund des Umstandes, dass die inneren U-Schenkel 54 eine größere axiale Erstreckung aufweisen, als die äußeren U-Schenkel 52, ohne die Erzeugung von die Verschweißungen 74 übermäßig belastenden Spannungen möglich ist.
  • Im Betrieb ist die Mischerbaugruppe 26 einer vergleichsweise hohen mechanischen Belastung ausgesetzt, insbesondere durch die in einem Fahrzeug auftretenden Vibrationen und die hohen Temperaturen in der Abgasanlage 10. Unter ungünstigen Umständen kann dies zu einer Beschädigung der materialschlüssigen Verbindung führen, so dass sich im Extremfall der Mischerkörper 48 vom Trägerelement 24 lösen könnte. Da durch die Zusammenwirkung der Haltebereiche 70 mit den Gegen-Haltebereichen 46 der Mischerkörper 48 gegen ein Loslösen vom Trägerelement 68 in Richtung stromabwärts, also in Richtung auf das Strömungsführungselement 16 und die Katalysatoranordnung 28 zu, gehalten ist, besteht nicht die Gefahr, dass in einem derartigen Zustand der Mischerkörper 48, dessen Außenabmessung, beispielsweise Außendurchmesser, im Allgemeinen zumindest nicht größer sein wird, als die Innenabmessung, also beispielsweise der Innendurchmesser, des Abgasführungselements 16, sich in dieses Abgasführungselement 16 hinein und zur Katalysatoranordnung 28 bewegen kann. Zwar können nach dem im Fall eines Ausfalls der materialschlüssigen Verbindung auftretenden Loslösen des Mischerkörpers 48 vom Trägerelement 24 Klappergeräusche auftreten, doch wird eine Beschädigung stromabwärtiger Systembereiche vermieden. Die Mischerbaugruppe 26 kann somit nach Entkoppeln der beiden Abgasführungselemente 14, 16 voneinander entfernt und durch eine neue ersetzt werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass auch im Bereich der Mischerbaugruppe 26 verschiedenste Variationen im Umfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. So könnten beispielsweise auch mehr oder weniger als die vier dargestellten Gegen-Haltebereiche 46 vorgesehen sein. Auch könnte beispielsweise der Mischerkörper 48 so ausgebildet sein, dass nur dort, wo eine Haltewechselwirkung mit Gegen-Haltebereichen 46 bereitzustellen ist, Haltebereiche, also beispielsweise jeweils ein zwei benachbarte Strömungsablenkelemente 62 verbindender Haltesteg 68, vorgesehen sind. Auch könnte der Mischerkörper 48 selbst mit anderer Konfiguration bereitgestellt sein. Es könnte beispielsweise an der Abströmseite 60 ein weiterer ringartiger Verbindungsbereich vorgesehen sein, um die Stabilität des Mischerkörpers 48 zu erhöhen. Auch könnte die Geometrie der schaufelartigen Ablenkelemente 62 anders gewählt sein, als in Fig. 2 dargestellt.
  • Ferner könnten die Haltebereiche mit im Wesentlichen in radialer Richtung offenen Aussparungen ausgebildet sein, in welche Gegen-Haltebereiche von radial außen eingreifend positioniert werden können, so dass gleichermaßen ein radialer Übergriff entsteht und der Mischerkörper gegen Bewegung in der und ggf. entgegen der Abgasströmungsrichtung gehalten ist. Auch dabei wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein jeweiliger Haltebereich am einer in Richtung Abströmseite bzw. stromabwärts orientierten Fläche radial übergriffen.

Claims (13)

  1. Mischerbaugruppe, insbesondere für eine Abgasanlage einer Fahrzeugbrennkraftmaschine, umfassend einen Mischerkörper (48) mit einer Anströmseite (58) und einer Abströmseite (60) und ein Trägerelement (24) mit einem den Mischerkörper (48) bezüglich einer Mischerlängsachse (L) radial außen umgebenden Trägerelementenkörper (44), wobei der Mischerkörper (48) eine Mehrzahl von Strömungsablenkelementen (62) und wenigstens einen Haltebereich (70) umfasst, wobei das Trägerelement (24) in Zuordnung zu wenigstens einem Haltebereich (70) einen Gegen-Haltebereich (46) umfasst, wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) mit einem Haltebereich (70) materialschlüssig verbunden ist, und wobei wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) einen Haltebereich (70) an einer in Richtung Abströmseite (60) des Mischerkörpers (48) orientierten Seite wenigstens teilweise radial übergreift.
  2. Mischerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerelementenkörper (44) ringartig ausgebildet ist, oder/und dass an dem Trägerelementenkörper (44) eine Mehrzahl von Gegen-Haltebereichen (46) sich mit Umfangsabstand zueinander nach radial innen erstreckend vorgesehen ist, oder/und dass das Trägerelement (24) plattenartig vorzugweise als Blech-Umformbauteil ausgebildet ist.
  3. Mischerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) einen zugeordneten Haltebereich (70) wenigstens teilweise axial übergreift.
  4. Mischerbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) den zugeordneten Haltebereich (70) radial innen axial übergreift
  5. Mischerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gegen-Haltebereich (46) einen im Wesentlichen U-förmigen Halteabschnitt (50) mit zwei U-Schenkeln (52, 54) und einen diese verbindenden Verbindungsbereich (56) umfasst, wobei die U-Schenkel (52, 54) und der Verbindungsbereich (56) einen im Wesentlichen in Richtung zur Anströmseite (58) des Mischerkörpers (48) offenen Haltebereich-Aufnahmeraum (72) umgrenzen.
  6. Mischerbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der U-Schenkel (52, 54) radial außen bezüglich eines in dem Haltebereich-Aufnahmeraum (72) angeordneten Haltebereichs (70) angeordnet ist, dass einer der U-Schenkel (52, 54) radial innen bezüglich des in dem Haltebereich-Aufnahmeraum (72) angeordneten Haltebereichs (70) angeordnet ist, und dass der Haltebereich (70) mit dem radial innen bezüglich diesem angeordneten U-Schenkel (54) verbunden ist oder und zwischen dem Haltebereich (70) und dem radial außen bezüglich diesem angeordneten U-Schenkel (52) ein Zwischenraum (76) vorgesehen ist.
  7. Mischerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkörper (46) im Bereich wenigstens eines, vorzugsweise jedes einen Haltebereich (70) radial übergreifenden Gegen-Haltebereichs (46) mit dem Trägerelement (24) materialschlüssig verbunden ist.
  8. Mischerbaugruppe nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Haltebereich (70) an einen radial äußeren Bereich wenigstens eines Strömungsablenkelements (62) anschließt, wobei vorzugsweise wenigstens ein Haltebereich (70) einen zwei Strömungsablenkelemente (62) miteinander verbindenden Haltesteg (68) umfasst.
  9. Mischerbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Strömungsablenkelemente (62) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, und dass an einem radial äußeren Bereich wenigstens eines Teils der, vorzugsweise aller Strömungsablenkelemente (62) ein diese Strömungsablenkelemente (62) miteinander verbindender, ringartiger und wenigstens einen Haltesteg (68) bereitstellender Verbindungsbereich (66) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Verbindungsbereich (66) mit den durch diesen verbundenen Strömungsablenkelementen (62) integral ausgebildet ist.
  10. Abgasanlage, insbesondere für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine, umfassend wenigstens eine Mischerbaugruppe (26) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  11. Abgasanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Mischerbaugruppe (26) in einem Angrenzungsbereich (18) zweier rohrartiger Abgasführungselemente (14, 16) aneinander angeordnet ist, wobei jedes der Abgasführungselemente (14, 16) in dem Angrenzungsbereich (18) einen vorzugsweise flanschartigen Kopplungsabschnitt (20, 22) zur Kopplung mit dem Kopplungsabschnitt (20, 22) des jeweils anderen Abgasführungselements (14, 16) umfasst, und wobei der Trägerelementenkörper (44) einer Mischerbaugruppe (26) zwischen den Kopplungsabschnitten (20, 22) der Abgasführungselemente (14, 16) angeordnet ist.
  12. Abgasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerelementenkörper (44) wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von den Kopplungsabschnitt (22) von einem der Abgasführungselemente (14, 16) hintergreifenden Fixierlaschen (42) vorgesehen ist.
  13. Abgasanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenabmessung, vorzugsweise Außendurchmesser, des Mischerkörpers (48) der Mischerbaugruppe (26) nicht größer ist, als eine Innenabmessung, vorzugsweise Innendurchmesser, eines stromabwärtigen Abgasführungselements (16) der beiden Abgasführungselemente (14, 16).
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