KR102555225B1

KR102555225B1 - 내연 기관의 배기가스 후처리 장치

Info

Publication number: KR102555225B1
Application number: KR1020210132862A
Authority: KR
Inventors: 울리 조판; 마르첼 노에
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2021-10-07
Publication date: 2023-07-14
Also published as: DE102020126798B3; KR20220048945A

Abstract

본 발명은 하우징(4)을 구비한, 내연 기관의 배기가스 후처리 장치에 관한 것으로, 상기 하우징(4)은 종축(30), 공기 공급을 위한 제1 연결 개구(5) 및 배기가스의 배출을 위한 제2 연결 개구(6)를 가지며, 상기 제1 연결 개구(5)와 상기 제2 연결 개구(6) 사이에 배치된 연소 챔버(3)에서 점화 부재(37)에 의해 연소되는 공기/연료 혼합물을 형성하기 위해 공기에 연료가 공급됨으로써 배기가스가 생성되고, 배기가스 후처리 장치(2)는 연소 챔버(3) 내에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 노즐(35)을 가지며, 상기 하우징(4)은 외부 쉘(13) 및 외부 쉘(13)에 의해 둘러싸인 내부 쉘(14)을 가지며, 상기 내부 쉘(14)은 연소 챔버(3)를 적어도 그 챔버 재킷(15)을 따라 둘러싸도록 구현되고, 상기 내부 쉘(14)은 제1 내부 부분 쉘(16)과 제2 내부 부분 쉘(17)로 두 부분으로 분할되어 2개의 내부 부분 쉘(16, 17)을 분리하는 제1 분할 시임(18)을 갖도록 형성된다.
본 발명에 따르면, 외부 쉘(13)은 제1 외부 부분 쉘(19)과 제2 외부 부분 쉘(20)로 두 부분으로 분할되어 2개의 외부 부분 쉘(19, 20)을 분리하는 제2 분할 시임(21)을 갖도록 형성된다.

Description

내연 기관의 배기가스 후처리 장치{AN EXHAUST GAS AFTERTREATMENT DEVICE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 내연 기관의 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다.

배기가스 터보차저를 구비하거나 구비하지 않는 내연 기관이 공지되어 있다. 내연 기관의 배출 저감을 위해, 내연 기관의 배기관 내에 촉매 컨버터 및 입자 필터와 같은 다양한 배기가스 후처리 장치를 포함하는 여러 다양한 정화 시스템이 내연 기관의 배출 밸브의 하류에 배치된다.

정화 시스템의 효율적인 작동은 배기가스 후처리 장치의 특정 작동 온도에 의존하며, 상기 온도는 다시 상기 배기가스 후처리 장치를 관류하는 내연 기관의 배기가스 질량 흐름의 온도에 따라 달라진다. 일반적으로 배기가스 온도가 높을수록, 정화 시스템의 작동이 더 효율적이다. 배기가스 온도가 낮으면 때로는 배기가스 후처리 장치의 작동에 필요한 특정 온도에 도달하지 못한다. 이는 특히 내연 기관의 소위 냉간 시동 작동에 적용된다.

적절하게 높은 배기가스 온도를 생성하기 위해, 예를 들어 배출 밸브의 개방 시간이 비교적 빠르도록 조정되거나 산소가 풍부한 혼합물 연소가 제공되는 방식으로 예컨대 엔진 내부 조치가 취해진다. 배기가스 질량 흐름에 2차 공기를 주입하는 것도 공지되어 있다.

배기가스 질량 흐름을 가열하는 또 다른 가능성은 소위 배기가스 버너 형태의 배기가스 후처리 장치를 사용하는 것이다. 이 경우, 배기가스 버너 자체에서 가연성 공기/연료 혼합물이 생성되어 점화된다. 이로 인해 발생하는 뜨거운 배기가스는 내연 기관의 배기가스 질량 흐름에 혼합되며, 이는 배기가스 질량 흐름의 온도를 높인다. 이 경우, 배기가스 버너에서 유출되는 배기가스의 온도 상승에 추가하여, 유출되는 배기가스 내의 입자의 감소 및 필연적으로 입자에 부착된 탄화수소의 감소가 나타난다.

공개 공보 DE 38 25 876 A1호는, 서로 연결되어 나사로 고정된 제1 하우징 섹션과 제2 하우징 섹션을 가진 버너 형태의 배기가스 후처리 장치를 개시한다.

공개 공보 DE 22 36 154 B2호는 후연소 장치 형태의 배기가스 후처리 장치를 제시하며, 상기 장치의 하우징은 두 부분으로 형성되고, 2개의 하우징 부분은 접합선을 따라 서로 용접된다. 하우징에 의해 둘러싸인 후연소 챔버 내로 배기가스를 공급 또는 배출하기 위해 제공되는 배기가스 공급 및 배기가스 배출 커넥터가 상기 후연소 챔버에 관류 가능하게 연결되며, 열응력을 방지하기 위해 하우징 내에 이동 가능하게 수용된다.

공개 공보 DE 26 18 939 A1호에는 배기가스 반응기 형태의 배기가스 후처리 장치가 제시되어 있는데, 여기서는 덕트(duct)가 이중벽으로 형성되며, 즉, 내부 덕트 벽과 이 내부 덕트 벽을 둘러싸는 외부 덕트 벽을 갖도록 설계된다. 내부 덕트 벽은 한쪽이 폐쇄된 2개의 실린더 형태로 형성되며, 실린더의 개방 단부들은 서로를 향하도록 배치된다. 2개의 실린더 중 하나는, 다른 실린더를 향하도록 배치된 개방 단부에 2개의 단부가 겹쳐서 형성된 더 큰 직경을 갖는다.

본 발명의 과제는 개선된 효율을 갖는 내연 기관의 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라 특허 청구항 제1항의 특징을 갖는 내연 기관의 배기가스 후처리 장치에 의해 해결된다.

실용적이며 사소하지 않은 본 발명의 개선 사항을 포함하는 바람직한 실시예들은 각각의 종속 청구항에 명시되어 있다.

내연 기관의 본 발명에 따른 배기가스 후처리 장치는 하우징을 구비하고, 상기 하우징은 종축, 공기 공급을 위한 제1 연결 개구 및 배기가스의 배출을 위한 제2 연결 개구를 갖는다. 배기가스는 제1 연결 개구와 제2 연결 개구 사이에 배치된 연소 챔버에서, 점화 부재에 의해 연소되는 공기/연료 혼합물을 형성하기 위해 공기에 연료가 공급됨으로써 생성되고, 이 경우 배기가스 후처리 장치는 연소 챔버에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 노즐을 갖는다. 하우징은 외부 쉘 및 이 외부 쉘에 의해 둘러싸인 내부 쉘을 가지며, 상기 내부 쉘은 연소 챔버를 적어도 그 챔버 재킷을 따라 둘러싸도록 구현된다. 내부 쉘은 제1 내부 부분 쉘과 제2 내부 부분 쉘로 두 부분으로 분할되며, 상기 두 내부 부분 쉘을 분리하는 제1 분할 시임을 갖도록 형성된다. 본 발명에 따라, 외부 쉘은 제1 외부 부분 쉘과 제2 외부 부분 쉘로 두 부분으로 분할되며, 상기 두 외부 부분 쉘을 분리하는 제2 분할 시임을 갖도록 형성된다. 두 부분으로 분할된 외부 쉘의 장점은, 배기가스 후처리 장치의 조립이 간단해지는 데 있으며, 이 경우 배기가스 후처리 장치는 복수의 구성 부재, 예를 들어 연소 챔버 및 연료 분사 노즐, 그리고 특히 배기가스 후처리 장치의 한계 온도의 준수를 보장하기 위해 2개의 쉘로 형성된 하우징으로 구성되고, 상기 쉘들은 외부 쉘의 분할로 인해 바람직하게 결합될 수 있다. 2개의 쉘에 의해 간단한 방식으로, 특히 이중 에어갭을 실현할 수 있음으로써, 배기가스 후처리 장치의 효율 증대가 달성될 수 있다.

결합을 더욱 용이하게 하기 위해, 제1 분할 시임이 주로 종축 방향으로 연장되어, 내부 쉘의 측면에 형성된다. 이로 인해 내부 쉘의 접합부에, 특히 용접에 의한 2개의 쉘 부분의 연결부에 특히 용이한 접근이 실현된다.

종축 방향으로 연장되고 외부 쉘의 측면에 형성되는 제2 분할 시임의 포지셔닝을 통해서도 특히 용접에 의한 외부 쉘들의 연결 가능성이 개선된다.

분할 시임의 우수한 접근성은, 제1 분할 시임 및/또는 제2 분할 시임이 내부 쉘 또는 외부 쉘의 측방향으로 최대 확장부에, 특히 측방향으로 "3시 방향과 9시 방향"에 형성됨으로써 더욱 개선될 수 있다.

배기가스 후처리 장치의 최적화된, 특히 공간 최적화된 형상은, 분할 시임이 하우징의 평면에 형성됨으로써 달성될 수 있으며, 이 경우 거의 동일한 외형을 가진 쉘로 인해 2개의 쉘 사이에 형성된 간극 또는 갭이 동일한 크기로 설계될 수 있고, 이로 인해 배기가스의 흐름이 더욱 개선됨에 따라 추가적인 효율 상승이 구현될 수 있다.

배기가스 후처리 장치의 개선된 결합 또는 간소화된 조립은 내부 쉘의 부분 쉘 및/또는 외부 쉘의 부분 쉘의 소위 "햇 박스 타입 플러그인(hat box plug-in)" 형태의 연결에 의해 달성된다. 이 경우, 분할 시임 영역에 형성된 부분 쉘의 벽은 미끄러짐 방지를 위해 또는 달리 표현하면 서로 미끄러지는 것을 방지하기 위해 벽의 배향 변화에 따라 교대로 중첩하고 서로 접촉한다.

외부 쉘과 내부 쉘에 의해 이중 에어갭이 형성된다. 이러한 이중 에어갭은 배기가스 후처리 장치의 효율 증대와 더불어 자동차 내의 인접한 구성 부재들의 배기가스 후처리 장치를 유지하기 위해 낮은 값을 가져야 하는 한계 온도를 보장한다.

연소 챔버와 내부 쉘 사이에 형성된 갭 내로의 공기 오버플로우를 위해 형성된 내부 쉘의 오버플로우 개구는 톱니형 섹션을 갖는다. 톱니형 섹션에 의해 간단한 방식으로 공기의 180° 편향이 달성될 수 있다.

또 다른 한 실시예에서, 제2 연결 개구로부터 먼 쪽을 향하도록 형성된 내부 쉘의 내부 쉘 단부면은 엠보싱을 갖도록 형성된다. 이러한 내부 쉘 단부면은 연소 챔버 내로의 공기 유입에 이용된다. 상기 내부 쉘 단부면이 엠보싱을 갖는 경우, 예를 들어 공기 소용돌이를 발생시키는 가이드 배플과 같이 배기가스 후처리 장치의, 연소를 개선시키도록 형성된 구성 부재들이 안전하게 고정될 수 있다.

또 다른 한 실시예에서, 제1 외부 부분 쉘이 제1 연결 개구를 가짐에 따라, 공기가 제2 분할 시임을 통해 누출되지 않고 완전히 배기가스 후처리 장치에 공급될 수 있는 점이 보장될 수 있다.

배기가스 후처리 장치에 공기를 공급하는 파이프 라인의 연결을 더 확실히 하기 위해 제1 연결 개구가 보강 플랜지를 포함하도록 형성되고, 이로써 바람직하게는 파이프 라인을 수용하는 유입 커넥터가 안전하게 외부 쉘에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 배기가스 후처리 장치에 의해 바람직하게 효율 증대를 위해 연소 챔버 내에 형성된 복사열은 재순환될 수 있고, 특히 내연 기관의 냉간 시동 시 그리고/또는 주변 온도가 낮을 때 배기가스 후처리 장치의 개선된 혼합물 생성이 실현될 수 있다.
또 다른 한 실시예에서 외부 쉘과 점화 부재의 수용부 사이의 연결은 기밀 방식으로 구현될 수 있다.
또 다른 실시예에서 연소 챔버와 점화 부재의 수용부 사이의 연결은 기밀 방식으로 구현될 수 있다.

본 발명의 추가 장점, 특징 및 세부사항들은 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 도면에 기초하여 명시된다. 전술한 특징들 및 특징 조합은 물론 하기의 도면 설명에 언급된 및/또는 도면에만 도시된 특징들 및 특징들의 조합 및/또는 도면에서 단독으로 도시된 특징 및 특징의 조합은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 각각 명시된 조합으로뿐만 아니라 다른 조합으로도 또는 단독으로도 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 후처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 배기가스 후처리 장치의 내부 쉘의 측면도이다.
도 3은 도 2에 따른 내부 쉘의 하면도이다.
도 4는 도 2에 따른 내부 쉘의 분해도이다.
도 5는 도 1에 따른 배기가스 후처리 장치의 외부 쉘의 측면도이다.
도 6은 도 5에 따른 외부 쉘의 사시도이다.
도 7은 도 5에 따른 외부 쉘의 분해도이다.

예를 들어 왕복 피스톤 엔진의 형태로 설계된, 상세히 도시되지 않은 내연 기관은, 내연 기관의 배기 매니폴드에 관류 가능하게 연결될 수 있고 내연 기관의 도시되지 않은 실린더와의 유체 연결을 위해 구현된 배기관을 구비한다. 배기관을 통해 내연 기관의 배기가스가 안내되어 주변으로 전달된다.

종종 상세히 도시되지 않은 배기가스 터보차저의 상세히 도시되지 않은 터빈이 배기관 내에 제공되며, 상기 터빈은 내연 기관의 도시되지 않은 흡기관 내에 배치된 도시되지 않은 압축기에 연결된다. 터빈 내에는, 압축기가 연소 공기를 흡인하여 압축할 수 있도록 하는 배기가스 엔탈피가 압축기를 구동하는 데 이용된다. 이렇게 흡인되어 압축된 연소 공기는 흡인 행정에서 내연 기관의 실린더에 공급되고, 거기에서 연료 공급 하에 연소된다. 반드시 배기가스 터보차저의 형태일 필요는 없고, 예를 들어 기계식 압축기의 형태로도 형성될 수 있는 내연 기관의 과급이 형성되면, 과급이 없는 경우에 비해 내연 기관의 출력이 증가할 수 있다. 과급이 형성되지 않으면, 압축되지 않은 연소 공기가 흡기 행정에 의해 실린더에 공급되며, 상기 실린더는 연료 공급 하에 실린더에서 연소하는 공기/연료 혼합물을 포함한다.

내연 기관의 실린더 내 연소의 최종 생성물은 배기가스이며, 상기 배기가스는 내연 기관에 따라, 내연 기관이 오토(Otto) 엔진의 형태로 설계되었는지 또는 디젤 엔진의 형태로 설계되었는지와는 무관하게, 상응하는 유해 물질 조성을 갖는다.

내연 기관의 배기가스에 함유된 유해 물질을 감소시키기 위해, 적어도 하나의 배기가스 후처리 장치(2)를 갖는 정화 시스템(1)이 배기관 내에 배치된다. 배기가스 후처리 장치(2)는 상세히 도시되지 않은 촉매 컨버터의 형태로 또는 예를 들어 상세히 도시되지 않은 입자 필터의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 배기가스 후처리 장치는 소위 DeNox 촉매 컨버터의 형태로도 형성될 수 있다. 배기가스 후처리 장치(2)의 수많은 설계 가능성이 고려될 수 있다. 즉, 달리 표현하면 정화 시스템(1)은 배기관 내에 바람직하게 연속해서 관류 가능하게 배치된 복수의 배기가스 후처리 장치(2)로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 배기가스 후처리 장치(2)는 배기가스 버너의 형태로 형성되고, 배기가스 버너(2)는 배기 매니폴드를 통해 누출되는 내연 기관의 배기가스를 가열하도록 형성된다. 즉, 달리 표현하면, 내연 기관의 배기가스가 배기가스 버너(2)에서 연소되는 배기가스 버너(2)의 공기/연료 혼합물에 의해 가열된다. 배기가스 버너(2)의 배기가스는, 연소 챔버(3) 내에 공기/연료 혼합물을 실현하기 위해 공기와 연료의 공급 하에, 배기가스 버너(2)의 연소 챔버(3)에서 생성된다. 연소 챔버(3)로부터 배출되는 연소된 공기/연료 혼합물은 이하 배기가스로 지칭된다.

본 발명에 따른 배기가스 버너(2)는 도 1에 도시된 것처럼 설계된다. 연소 챔버(3)는, 공기/연료 혼합물을 생성하는 데 필요한 공기를 연소 챔버(3) 내로 유입시킬 수 있는 제1 연결 개구(5)를 가진 하우징(4)에 의해 둘러싸여 있다. 연소 챔버(3)에서 연소된 공기/연료 혼합물, 즉, 배기가스 버너(2)의 배기가스의 배출을 위해 관류 가능한 제2 연결 개구(6)가 형성되고, 상기 제1 연결 개구(5)와 제2 연결 개구(6)는 배기가스 버너(2)를 통해 흐르며 연소 챔버(3)의 하류에 배기가스로서 존재하는 는 공기/연료 혼합물의 유동 방향(7)으로 거의 서로 마주 놓이도록 형성된다.

제1 연결 개구(5)는 배기관의 상세히 도시되지 않은 파이프 라인과 배기가스 버너(2) 사이의 밀봉 연결을 생성하기 위해 관류 가능한 유입 커넥터(8)를 가지며, 상기 유입 커넥터(8)는 유동 밀봉 방식으로 제1 연결 개구(5) 내에 수용된다. 즉, 달리 표현하면, 유입 커넥터(8)를 통해 하우징(4) 내로 유입되는 공기는 부분적으로라도 제1 연결 개구(5)를 통해 주변(9)에 도달할 수 없다.

제2 연결 개구(6)는 배출 커넥터(10)를 수용할 수 있도록 설계되며, 상기 배출 커넥터(10)는 유입 커넥터(8)처럼 유동 밀봉 방식으로 제2 연결 개구(6) 내에 수용되고, 배기관의 또 다른 파이프 라인과 배기가스 버너(2) 사이의 밀봉 연결을 생성하며, 그럼으로써 배기가스 버너(2)의 배기가스는 다른 파이프 라인을 관류하는 내연 기관의 배기가스를 가열하기 위해 상기 다른 파이프 라인 내로 유입될 수 있다. 다른 파이프 라인의 단부에 배기관의 상세히 도시되지 않은 흡음기(sound absorber)가 형성되며, 이를 통해 배기가스가 정화된 상태로 주변(9)으로 안내된다.

바람직하게 중공 실린더형으로 설계된 연소 챔버(3)의, 제1 연결 개구(5)를 향하도록 형성된 단부면(11)에는 공기/연료 혼합물의 개선된 혼합물 형성을 위해 연소 챔버(3) 내로 유입되는 공기의 소용돌이를 생성하기 위한 가이드 배플(12)이 형성된다.

공기가 유입 커넥터(8)를 통해 하우징(4) 내로 흐르고, 상기 하우징(4)은 하우징(4)의 최외부 커버인 외부 쉘(13)과 이 외부 쉘(13)에 의해 둘러싸인 내부 쉘(14)을 가지며, 상기 내부 쉘(14)은 적어도 챔버 재킷(15)을 따라 연소 챔버(3)를 둘러싸도록 설계되며, 이 경우 배기가스 버너(2)의 효율을 증대시키는 소위 이중 에어갭(22)이 형성된다. 유입 커넥터(8)를 통해 제1 연결 개구(5)를 가진 외부 쉘(13) 내로 유입되는 공기는 외부 쉘(13)과 내부 쉘(14) 사이에 형성된 이중 에어갭(22)의 제1 에어갭 부분(23)을 통해 흐름으로써, 내부 쉘(14)의 오버플로우 개구(29)에서 연소 챔버(3)와 내부 쉘(14) 사이에 형성된 이중 에어갭(22)의 제2 에어갭 부분(24) 내로 유입될 수 있다. 제2 에어갭 부분(24)을 통해 공기가 연소 챔버(3) 내에 도달하며, 이 경우 공기는 연소 챔버(3)의 상류에서 가이드 배플(12)을 통해 흐른다.

가이드 배플(12)의 가이드 배플 커버(41)는 연소 챔버(3) 내로의 연료 분사를 위한 연료 분사 노즐(35)이 배치된 커버 개구(42)를 갖는다.

도 2 내지 도 4에 상세하게 도시된 내부 쉘(14)은 제1 내부 부분 쉘(16)과 제2 내부 부분 쉘(17)로 두 부분으로 분할되며, 2개의 내부 부분 쉘(16, 17) 사이에 제1 분할 시임(18)이 형성된다. 즉, 달리 표현하면, 내부 쉘(14)은 제1 내부 부분 쉘(16)과 제2 내부 부분 쉘(17)로 두 부분으로 분할되어 2개의 내부 부분 쉘(16, 17)을 분리하는 제1 분할 시임(18)을 갖도록 형성된다.

도 5 내지 도 7에 상세히 도시된 외부 쉘(13)은 마찬가지로 제1 외부 부분 쉘(19)과 제2 외부 부분 쉘(20)로 두 부분으로 분할되며, 상기 외부 쉘은 2개의 외부 부분 쉘(19, 20)을 분리하는 제2 분할 시임(21)을 갖도록 형성된다.

결합 시 2개의 내부 부분 쉘(16, 17)이 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 2개의 내부 부분 쉘(16, 17)은 제1 분할 시임(18)을 적어도 부분적으로 형성하며 서로 마주 놓이는 조인트 에지들, 즉, 제1 내부 부분 쉘(16)의 제1 조인트 에지(25) 및 제 2 내부 부분 쉘(17)의 제2 조인트 에지(26)에 소위 "간단히 교환되는 햇 박스 플러그인부"를 갖는다. 즉, 달리 표현하면, 제 1 분할 시임(18)의 제 1 영역(27)에서 제 1 내부 부분 쉘(16)이 제 2 조인트 에지(26)를 덮도록 형성되고, 제 2 영역(28)에서 제 2 내부 부분 쉘(17)이 제 1 조인트 에지(25)를 덮도록 형성된다. 물론, 제1 분할 시임(18)의 제1 영역(27)에서 제2 내부 부분 쉘(17)이 제1 조인트 에지(25)를 덮도록, 그리고 제2 영역(28)에서 제1 내부 부분 쉘(16)이 제2 조인트 에지(26)를 덮도록 형성될 수도 있다.

제1 분할 시임(18)은 실질적으로 하우징(4)의 종축(30) 방향으로 연장하도록 설계되며, 이 경우 상기 분할 시임은 챔버 재킷(15)의 하류에서 만곡부를 갖는다. 내부 쉘(14)은 정면에서 볼 때 측면에 제1 분할 시임(18)을 갖도록, 바람직하게는 상기 내부 쉘의 측방향으로 최대 연장부에 측방향 분리부의 형태로 형성되며, 상기 분할 시임은 내부 쉘(14)이 원형 단면을 갖는 본 실시예에서 3시 방향과 9시 방향에 형성되고, 이로써 우수한 용접 접근성이 달성된다.

제1 에어갭 부분(23)으로부터 제2 에어갭 부분(24)으로의 오버플로우는 제2 연결 개구(6) 근처의 영역에서 이루어지며, 상기 영역에서 내부 쉘(14)은 배기가스의 유동에 유리한 180° 편향을 위한 톱니형 섹션(31)을 갖는 오버플로우 개구(29)를 포함한다. 오버플로우 개구(29)는 제2 연결 개구(6) 근처에서 배기가스 버너(2)의 효율을 추가로 높이도록 설계되는데, 그 이유는 여기에서 연소 챔버(3) 내에서 연소된 공기/연료 혼합물이 배출되고, 예를 들어 가이드 배플(12) 근처 또는 제1 연결 개구(5) 근처보다 더 높은 온도를 갖기 때문이다. 이로써 배기가스 버너(2)의 효율 증대를 위해, 연소 챔버(3) 내에 형성된 복사열의 재순환이 이루어진다. 또 다른 효과는, 냉각 없이 열적으로 높은 부하를 받을 수 있고, 그로 인해 부하가 경감되는 제2 연결 개구(6)의 영역의 냉각이다.

가이드 배플(12)을 안전하게 수용하기 위해, 내부 쉘(14)은 오버플로우 개구(29)로부터 먼 쪽을 향하도록 형성된 내부 쉘 단부(33)의 내부 쉘 단부면(39)에 엠보싱(40)을 갖는다. 엠보싱(40)은 한편으로는 상세히 도시되지 않은 냉각수 라인에 대한 유격을 형성하고, 다른 한편으로는 제조 시 가이드 배플(12)에 대한 내부 쉘(14) 또는 내부 부분 쉘(16, 17)의 비틀림 방지부로서 이용된다.

제1 외부 부분 쉘(19)과 제2 외부 부분 쉘(20)은 또한 1회, 2회 또는 수회 교체하도록 형성될 수 있는 전술한 "햇 박스 플러그인부"를 갖는다.

외부 쉘(13)은 정면에서 볼 때, 내부 쉘(14)과 유사하게, 측면에 측면 분리부 형태로, 바람직하게 상기 외부 쉘의 측방향으로 최대 연장부에 제 2 분할 시임(21)을 갖도록 형성되고, 상기 분할 시임은 외부 셀(13)이 사각형 또는 사다리꼴 단면에서 시작하여 제2 연결 개구(6)의 방향으로 원형 단면으로 변하는 단면을 갖는 본 실시예에서 마찬가지로 3시 방향과 9시 방향에 형성되고, 이로써 여기에서도 우수한 용접 접근성이 달성된다. 이로 인해 얻어지는 추가 장점은, 제1 외부 부분 쉘(19) 내에 제1 연결 개구(5)의 포지셔닝이 가능해지며, 결과적으로 연결 개구(5)는 분할 시임을 갖지 않으며, 달리 표현하면 제2 분할 시임(21)에 통합되도록 형성되지 않는다는 것이다.

분할 시임(18, 21)은 바람직하게 하나의 평면에 형성되며, 그 결과 배기가스 버너(2)의 조립이 간단하기 때문에 저비용으로 구현될 수 있다.

제1 외부 부분 쉘(19)은, 바람직하게 제1 외부 부분 쉘(19)에 스폿 용접되어 고정된 보강 플랜지(32)를 포함하는 제1 연결 개구(5)를 갖는다. 이는, 외부 쉘(13)이 저비용으로 중량 최적화되도록 얇은 벽으로 설계될 수 있는 장점을 갖는다. 이 경우, 0.8mm 이하의 벽 두께가 가용한 것으로 입증되었다. 외부 쉘(13)은 제2 연결 개구(6)로부터 먼 쪽을 향하도록 형성된 쉘 단부(33)에 수용 개구(34)를 가지며, 상기 수용 개구는 연료 분사 노즐(35)의 파지 부재(36)를 수용하도록 형성된다. 수용 개구(34)는 파지 부재(36)의 충분한 치수 설계를 위해 거의 직사각형 또는 사다리꼴 단면을 갖는다. 또한, 단면은 타원 형태를 가질 수도 있다.

제2 분할 시임(21)의 영역에서, 외부 부분 쉘(19, 20)은 적어도 부분적으로 내부 쉘(14)로부터 먼 쪽을 향하여 주변(9)의 방향으로 연장되면서 확장되도록 형성된다. 또는 달리 표현하면, 2개의 외부 쉘(19, 20)의 측방향 오버랩 영역이 "외측으로" 확대되고, 그에 따라 제조 기술로 인한 위치 변동이 발생하는 경우 공기에 의해 형성되는 유체 흐름이 차단되지 않는다.

연료 분사 노즐(35)을 이용해서 분사되는 연료의 공급 하에 연소 챔버(3)에 존재하는 공기를 점화하기 위해, 점화 플러그 형태의 점화 부재(37)가 연소 챔버(3) 내로 돌출하여 포지셔닝된다. 이를 위해, 외부 쉘(13)과 내부 쉘(14)은 각각 동심으로 배치된 관통 개구(38)를 갖는다. 하우징(4)은 종축에 대해 바람직하게 방사 방향으로 점화 부재(37)에 의해 관통되도록 형성된다. 점화 부재(37)는 하우징(4) 내에 연소 챔버(3)를 고정 지지하는 데 이용된다.

파이프 라인과 압력 밀봉 방식으로 연결된 파이프 섹션(43)이 연소 챔버(3) 내로 돌출하여 제2 연결 개구(6)를 관통하면서 배출 커넥터(10) 내에 수용된다.

상세히 도시되지 않은 추가 실시예에서, 소음 방사를 줄이기 위해 쉘들(13, 14) 또는 이들 쉘 중 하나(13; 14)에 보강 비드 및/또는 에지 및/또는 젖소 무늬(cow-spot)가 엠보싱 가공된다.

1 정화 시스템
2 배기가스 후처리 장치
3 연소 챔버
4 하우징
5 제1 연결 개구
6 제2 연결 개구
7 유동 방향
8 유입 커넥터
9 주변
10 배출 커넥터
11 단부면
12 가이드 배플
13 외부 쉘
14 내부 쉘
15 챔버 재킷
16 제1 내부 부분 쉘
17 제 2 내부 부분 쉘
18 제1 분할 시임
19 제1 외부 부분 쉘
20 제2 외부 부분 쉘
21 제2 분할 시임
22 이중 에어갭
23 제1 에어갭 부분
24 제2 에어갭 부분
25 제1 조인트 에지
26 제2 조인트 에지
27 제1 분할 시임의 제1 영역
28 제2 분할 시임의 제2 영역
29 오버플로우 개구
30 종축
31 톱니형 섹션
32 보강 플랜지
33 쉘 단부
34 수용 개구
35 연료 분사 노즐
36 파지 부재
37 점화 부재
38 관통 개구
39 내부 쉘 단부면
40 엠보싱
41 가이드 배플 커버
42 커버 개구
43 파이프 섹션

Claims

하우징(4)을 구비한, 내연 기관의 배기가스 후처리 장치로서, 상기 하우징(4)은 종축(30), 공기 공급을 위한 제1 연결 개구(5) 및 배기가스의 배출을 위한 제2 연결 개구(6)를 가지며, 상기 제1 연결 개구(5)와 상기 제2 연결 개구(6) 사이에 배치된 연소 챔버(3)에서 점화 부재(37)에 의해 연소되는 공기/연료 혼합물을 형성하기 위해 공기에 연료가 공급됨으로써 배기가스가 생성되고, 배기가스 후처리 장치(2)는 연소 챔버(3) 내에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 노즐(35)을 가지며, 상기 하우징(4)은 외부 쉘(13) 및 외부 쉘(13)에 의해 둘러싸인 내부 쉘(14)을 가지며, 상기 내부 쉘(14)은 연소 챔버(3)를 적어도 그 챔버 재킷(15)을 따라 둘러싸도록 설계되고, 상기 내부 쉘(14)은 제1 내부 부분 쉘(16)과 제2 내부 부분 쉘(17)로 두 부분으로 분할되어 2개의 내부 부분 쉘(16, 17)을 분리하는 제1 분할 시임(18)을 갖도록 형성되는, 배기가스 후처리 장치에 있어서,
상기 외부 쉘(13)은 제1 외부 부분 쉘(19)과 제2 외부 부분 쉘(20)로 두 부분으로 분할되어 2개의 외부 부분 쉘(19, 20)을 분리하는 제2 분할 시임(21)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 분할 시임(18)은 종축(30) 방향으로 연장되어, 내부 쉘(14)의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 분할 시임(21)은 종축(30) 방향으로 연장되어, 외부 쉘(13)의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제2항에 있어서, 제1 분할 시임(18) 및 제2 분할 시임(19) 중 하나 또는 전부는 내부 쉘(14) 또는 외부 쉘(13)의 측방향으로 최대인 연장부에 측방향으로 "3시 방향과 9시 방향"에 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 분할 시임(18, 21)은 하우징(4)의 평면 내에 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (i) 제1 및 제2 내부 부분 쉘(16, 17) 또는 (ii) 제1 및 제2 외부 부분 쉘(19, 20) 또는 (iii) 제1 및 제2 내부 부분 쉘(16, 17)과 제1 및 제2 외부 부분 쉘(19, 20)의 각각이 "햇 박스 플러그인"에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 쉘(13) 및 내부 쉘(14)에 의해 이중 에어갭(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 쉘(14)의 오버플로 개구(29)가 톱니형 섹션(31)을 갖는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 연결 개구(6)로부터 먼 쪽을 향하도록 형성된 내부 쉘(14)의 내부 쉘 단부면(39)은 엠보싱(40)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 외부 부분 쉘(19)이 제1 연결 개구(5)를 갖는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 연결 개구(5)가 보강 플랜지(32)를 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(4)은 종축(30)에 대해 방사 방향으로 점화 부재(37)에 의해 관통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연소 챔버(3)는 점화 부재(37)에 의해 고정 지지되도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 쉘(13)과 내부 쉘(14) 사이의 제1 에어갭(23) 내에 점화 부재(37)를 포함하는 냉각 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
삭제
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 쉘(13)과 점화 부재(37)의 수용부 사이의 연결은 기밀 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.
제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연소 챔버(3)와 점화 부재(37)의 수용부 사이의 연결은 기밀 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 배기가스 후처리 장치.