WO2008061610A1 - Exhaust-gas purification device - Google Patents

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WO2008061610A1
WO2008061610A1 PCT/EP2007/009420 EP2007009420W WO2008061610A1 WO 2008061610 A1 WO2008061610 A1 WO 2008061610A1 EP 2007009420 W EP2007009420 W EP 2007009420W WO 2008061610 A1 WO2008061610 A1 WO 2008061610A1
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WO
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exhaust gas
housing
unit
exhaust
gas purification
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PCT/EP2007/009420
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Arnd Schmidt
Werner Engeler
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
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    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
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    • F01N2470/22—Inlet and outlet tubes being positioned on the same side of the apparatus

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas purification device, a gas generating unit with an exhaust gas purification device and a method for purifying an exhaust gas.
  • An exhaust gas purification device generally includes an exhaust gas supply pipe, an exhaust gas-permeable exhaust gas purification unit, and an exhaust gas exhaust pipe. Exhaust gas passes through the exhaust gas supply pipe into the exhaust gas purification unit, in which harmful exhaust gas components are converted, for example, CO is oxidized to CO 2 .
  • the exhaust gas cleaning unit is often flowed perpendicularly from the exhaust gas, with sufficient space for the exhaust gas supply pipe must be present.
  • the invention has for its object to enable an exhaust gas purification with low space requirements.
  • the exhaust gas purifying apparatus for an exhaust gas generating apparatus comprises: a housing having an inner space with upper, lateral and lower wall portions, an exhaust gas supply unit having a supply port portion with a supply port, and an exhaust gas purifying unit having an entrance portion with an opening portion having an entrance surface and an outlet section which can be connected to an exhaust gas outlet, the housing partially enclosing the exhaust gas purification unit, the exhaust gas purification unit protruding from the lower wall area with its inlet section into the interior and its opening area facing the upper wall area and at least partially flushable by supplied exhaust gas and the supply opening area laterally Wall area is arranged, wherein Preferably, at least the greater part of the area of the supply opening-viewed in the flow direction of the exhaust gas-is arranged below the entry surface or the supply opening area is arranged in the lower wall area.
  • the inlet surface of the exhaust gas purification unit is not linearly flowed by the supplied exhaust gas.
  • the exhaust gas purification unit is at least partially free in the interior of the housing and is at least partially surrounded by exhaust gas.
  • a back pressure is generated by inflowing exhaust gas, which is reduced by deduction of the exhaust gas through the exhaust gas purification unit, wherein pressure fluctuations of the inflowing exhaust gas are passed on reduced to the opening portion of the exhaust gas purification unit and downstream components.
  • the invention makes it possible to keep the exhaust gas flow path between the exhaust gas purification unit and the exhaust gas generating unit low, since it can be dispensed with an exhaust gas supply pipe together with connection funnel.
  • components provided downstream of the exhaust gas purification unit such as, for example, a particle filter, can be arranged on them in such a way that they are optimally flown by the exhaust gas flow emerging from the exhaust gas purification unit.
  • the area of the supply opening-seen in the flow direction- is arranged completely below the entry surface, thus allowing a particularly low overall height.
  • more than 90%, 80%, 70%, 60% or 50% of the area of the feed opening is arranged below the entry surface.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exhaust gas purification device with linear exhaust gas flow in a vertical sectional view.
  • FIG. 2 shows an inventive exhaust gas purification device according to a first embodiment in a vertical sectional view.
  • FIG 3 shows an inventive exhaust gas purification device according to a second embodiment in a vertical sectional view.
  • the exhaust gas purification device 10 includes an exhaust gas supply pipe 12, an exhaust gas purification unit 14, and an exhaust gas exhaust pipe 16. Between the exhaust gas supply pipe 12 and the exhaust gas purification unit 14, a hopper 18 is arranged to adjust the diameter of the exhaust gas supply pipe 12 to the larger diameter of the exhaust gas purification unit 14. In an interior of the housing 25, a substrate for exhaust treatment is arranged.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of an exhaust gas purification device 34 according to the invention, which has an exhaust gas supply unit 36, a housing 38, an exhaust gas purification unit 40, a funnel 42 and an exhaust gas outlet 44.
  • the exhaust gas cleaning unit 40 has an inlet section with an opening area 48 for the exhaust gas-containing opening area and an outlet section 72. In the region of the outlet section 72, an outlet surface 73 is arranged with exhaust gas outlet openings 73a.
  • the exhaust gas cleaning unit 40 further comprises an exhaust gas treatment body, which is preferably enclosed by a tubular jacket plate with a housing wall 46.
  • the exhaust treatment body is, for example, a 3-way catalyst or an oxidation catalyst for a diesel engine.
  • the housing 38 is preferably tubular with a round or oval cross-section.
  • the housing 38 is gas-tight, preferably designed for a pressure up to 1 bar.
  • the housing 38 has an upper wall area 47, a lateral wall area 45 and a lower wall area 49.
  • the housing 38 may be arranged as in the embodiment shown in Figure 2 geodetically perpendicular, but also with a different orientation. In the latter case, the information upper, lateral and lower wall area as relative orientation of the wall areas 45, 47 and 49 to each other to understand.
  • the exhaust gas supply unit 36 is preferably tubular, and has a supply port region 35 with a supply port 37.
  • the exhaust-gas purification unit 40 projects from the lower wall region 49 into the interior 64 of the housing 38.
  • the opening region with the inlet surface 48 faces the upper wall region 47 and is at least partially surrounded by supplied exhaust gas.
  • the supply opening region 35 is arranged in the lateral wall region 45, wherein preferably at least the larger part of the surface of the supply opening 37 - viewed in the flow direction of the exhaust gas - below the inlet surface 48 is arranged.
  • the surface of the supply opening region 35 is preferably arranged completely below the entry surface 48, as viewed in the flow direction of the exhaust gas. However, it can also be provided that only parts of the surface of the feed opening 37 are arranged below the entry surface 48. Preferably, this is 50% or more. In particular, 60%, 70%, 80% or 90% of the surface of the feed opening 37 may be arranged below the entry surface 48.
  • An exhaust gas flow 55 passing through the opening 37 of the exhaust gas supply unit 36 strikes the housing wall 46 and is deflected in its flow direction.
  • Fig. 2 it is illustrated that the exhaust gas stream 55 flows into the upper region of the inner space 64 and the inlet surface 48 is applied. Due to inflowing exhaust gas, a dynamic pressure builds up in the interior space 64 and acts on the inlet surface 48. To reduce the back pressure, the exhaust gas passes through the inlet surface 48 of the opening region of the exhaust gas purification unit 40 and flows through it.
  • FIG. 2 of the exhaust gas supply unit 36 shows a second embodiment of an exhaust gas purification device 74 according to the invention is shown schematically in a vertical sectional view.
  • FIG. 3 For the sake of clarity, the same reference numerals are used in FIG. 3 for functionally identical components, and reference is made to the above description of FIG. 2 in this respect.
  • the exhaust gas purification device 74 has a modular structure and has a first module 75 with an exhaust gas supply unit 36, a housing 38, an exhaust gas purification unit 40 with an exhaust gas inlet surface 48 and an outlet region 72.
  • the outlet region 72 comprises an outlet surface 73 with outlet openings 73a.
  • a second module 77 Downstream of the first module 75, a second module 77 is arranged with a substrate 80, for example a particle filter.
  • the substrate 80 has an inlet surface 90 for exhaust gas and is arranged offset downstream, so that between the outlet surface 73 and the inlet surface 90, a space 76 is formed, into the exhaust gas 78 through the outlet openings 73 a flow and at least parts of the inlet surface 90 can act substantially vertically ,
  • the exhaust gas purification unit 40 has on the housing 46 one or more support elements which simultaneously form at least a portion of the lower wall region 49 and support the exhaust gas purification unit 40 in the housing 38.
  • the first module 75 and the second module 77 are separably connected gas-tight at an interface 84, as described in more detail below.
  • the housing 38 has first attachment regions 84a, the exhaust-gas module 77 has second attachment regions assigned thereto 84b, and the carrier element or the carrier elements have attachment regions 85 assigned to the first and second attachment regions 84a, 84b.
  • the attachment regions 85 can be arranged between the first and second attachment regions 84a, 84b.
  • the interface 84 may be implemented in other ways.
  • the emission control devices 34 or 74 purify exhaust gas produced by a gas generating unit.
  • the unit can be assigned to a motor vehicle or a rail vehicle or be a stationary unit.
  • the exhaust gas is preferably conveyed into the housing 38 via an exhaust gas turbocharger, in particular with an overpressure between 0 and 2.0 bar, 2.5 bar or 3.0 bar.
  • Outlet surface a outlet openings for exhaust gas

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Abstract

The invention relates to an exhaust-gas purification device for an exhaust-gas-generating appliance, having a housing (38) which has an interior space (64) with an upper (47), lateral (45) and lower (49) wall region, having an exhaust-gas supply unit (36) which has a supply opening region (35) with a supply opening (37), and having an exhaust-gas purification unit (40) which has an inlet section with an opening region with an inlet face (48) and an outlet section (72) which can be connected to a exhaust line, wherein the housing (38) partially surrounds the exhaust-gas purification unit (40), wherein the exhaust-gas purification unit (40) projects from the lower wall region (49) with its inlet section into the interior space (64) and its opening region is situated opposite the upper wall region (47) and can be traversed by supplied exhaust gas, and the supply opening region (35) is arranged in the lateral wall region (45), wherein at least the greater part of the face of the supply opening (37) is arranged - as viewed in the flow direction of the exhaust gas - below the inlet face (48), or the supply opening region (35) is arranged in the lower wall region (49).

Description

Beschreibung description
Abgasreinigungsvorrichtungexhaust gas purification device
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung, ein abgaserzeugendes Aggregat mit einer Abgasreinigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen eines Abgases.The invention relates to an exhaust gas purification device, a gas generating unit with an exhaust gas purification device and a method for purifying an exhaust gas.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung weist im Allgemeinen ein Abgaszufuhrrohr, eine abgasdurchlässige Abgasreinigungseinheit und ein Abgasaustrittsrohr auf. Durch das Abgaszufuhrrohr gelangt Abgas in die Abgasreinigungseinheit, in der schädliche Abgaskomponenten konvertiert werden, beispielsweise wird CO zu CO2 oxidiert. Die Abgasreinigungseinheit wird häufig senkrecht von dem Abgas angeströmt, wobei ausreichender Bauraum für das Abgaszufuhrrohr vorhanden sein muss.An exhaust gas purification device generally includes an exhaust gas supply pipe, an exhaust gas-permeable exhaust gas purification unit, and an exhaust gas exhaust pipe. Exhaust gas passes through the exhaust gas supply pipe into the exhaust gas purification unit, in which harmful exhaust gas components are converted, for example, CO is oxidized to CO 2 . The exhaust gas cleaning unit is often flowed perpendicularly from the exhaust gas, with sufficient space for the exhaust gas supply pipe must be present.
Aus der DE 38 23 550 A1 ist eine Fahrzeug-Abgasanlage mit nicht senkrechter Anströmung bekannt. Diese weist ein Abgaszufuhrrohr auf, welches unter einem von 90° verschiedenen Winkel zu einer Eintrittsstirnfläche der Abgasreinigungseinheit angeordnet ist. Hierdurch soll eine vergrößerte Eintrittsfläche für das Abgas in die Abgasreinigungseinheit realisiert werden.From DE 38 23 550 A1 a vehicle exhaust system with not vertical flow is known. This has an exhaust gas supply pipe, which is arranged at an angle different from 90 ° to an inlet end face of the exhaust gas purification unit. As a result, an enlarged inlet surface for the exhaust gas is to be realized in the exhaust gas purification unit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigung mit geringem Raumbedarf zu ermöglichen.The invention has for its object to enable an exhaust gas purification with low space requirements.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is achieved by the features of the independent claims.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Favorable embodiments and advantages of the invention are described in the description and the other claims.
Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungsvorrichtung für ein abgaserzeugendes Aggregat auf: ein Gehäuse, welches einen Innenraum mit einem oberen, seitlichen und unteren Wandungsbereich aufweist, eine Abgaszufuhreinheit, welche einen Zufuhröffnungsbereich mit einer Zufuhröffnung aufweist, und eine Abgasreinigungseinheit, welche einen Eintrittsabschnitt mit einem Öffnungsbereich mit einer Eintrittsfläche und einen mit einer Abgasableitung verbindbaren Austrittsabschnitt aufweist, wobei das Gehäuse die Abgasreinigungseinheit teilweise umschließt, die Abgasreinigungseinheit vom unteren Wandungsbereich ausgehend mit ihrem Eintrittsabschnitt in den Innenraum hineinragt und ihr Öffnungsbereich dem oberen Wandungsbereich gegenüberliegt und von zugeführtem Abgas zumindest teilweise umspülbar ist und der Zufuhröffnungsbereich im seitlichen Wandungsbereich angeordnet ist, wobei vorzugsweise zumindest der größere Teil der Fläche der Zufuhröffnung -in Strömungsrichtung des Abgases gesehen- unterhalb der Eintrittsfläche angeordnet ist oder der Zufuhröffnungsbereich im unteren Wandungsbereich angeordnet ist.According to the invention, the exhaust gas purifying apparatus for an exhaust gas generating apparatus comprises: a housing having an inner space with upper, lateral and lower wall portions, an exhaust gas supply unit having a supply port portion with a supply port, and an exhaust gas purifying unit having an entrance portion with an opening portion having an entrance surface and an outlet section which can be connected to an exhaust gas outlet, the housing partially enclosing the exhaust gas purification unit, the exhaust gas purification unit protruding from the lower wall area with its inlet section into the interior and its opening area facing the upper wall area and at least partially flushable by supplied exhaust gas and the supply opening area laterally Wall area is arranged, wherein Preferably, at least the greater part of the area of the supply opening-viewed in the flow direction of the exhaust gas-is arranged below the entry surface or the supply opening area is arranged in the lower wall area.
Erfindungsgemäß wird die Eintrittsfläche der Abgasreinigungseinheit vom zugeführten Abgas nicht linear angeströmt. Die Abgasreinigungseinheit steht zumindest teilweise frei im Innenraum des Gehäuses und wird zumindest teilweise von Abgas umspült. In dem Innenraum des Gehäuses wird durch nachströmendes Abgas ein Staudruck erzeugt, der durch Abzug des Abgases durch die Abgasreinigungseinheit abgebaut wird, wobei Druckschwankungen des einströmenden Abgases verringert an den Öffnungsbereich der Abgasreinigungseinheit sowie stromabwärts angeordnete Komponenten weitergereicht werden.According to the invention, the inlet surface of the exhaust gas purification unit is not linearly flowed by the supplied exhaust gas. The exhaust gas purification unit is at least partially free in the interior of the housing and is at least partially surrounded by exhaust gas. In the interior of the housing, a back pressure is generated by inflowing exhaust gas, which is reduced by deduction of the exhaust gas through the exhaust gas purification unit, wherein pressure fluctuations of the inflowing exhaust gas are passed on reduced to the opening portion of the exhaust gas purification unit and downstream components.
Die Erfindung ermöglicht es, die Abgaslaufstrecke zwischen der Abgasreinigungseinheit und dem Abgas erzeugendem Aggregat gering zu halten, da auf ein Abgaszufuhrrohr nebst Anbindungstrichter verzichtet werden kann.The invention makes it possible to keep the exhaust gas flow path between the exhaust gas purification unit and the exhaust gas generating unit low, since it can be dispensed with an exhaust gas supply pipe together with connection funnel.
Ferner können stromabwärts der Abgasreinigungseinheit vorgesehene Komponenten, wie beispielsweise ein Partikelfilter, derart an diese angeordnet werden, dass sie optimal von dem aus der Abgasreinigungseinheit austretenden Abgasstrom angeströmt werden.Furthermore, components provided downstream of the exhaust gas purification unit, such as, for example, a particle filter, can be arranged on them in such a way that they are optimally flown by the exhaust gas flow emerging from the exhaust gas purification unit.
Da zwischen Abgasreinigungseinheit und abgaserzeugendem Aggregat eine kurze Stecke realisierbar ist, kann schnell eine erforderliche Anspringtemperatur der Abgasreinigungseinheit erreicht werden. Dies kann zu geringeren Abgaswerten und einer Einsparung von Kraftstoff beitragen.Since a short plug can be realized between the exhaust gas purification unit and the exhaust gas generating unit, a required light-off temperature of the exhaust gas purification unit can be achieved quickly. This can contribute to lower emissions and fuel savings.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Fläche der Zufuhröffnung -in Strömungsrichtung gesehen- vollständig unterhalb der Eintrittsfläche angeordnet, womit eine besonders niedrige Bauhöhe ermöglicht wird.In a preferred embodiment of the invention, the area of the supply opening-seen in the flow direction-is arranged completely below the entry surface, thus allowing a particularly low overall height.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mehr als 90%, 80 %, 70 %, 60 % oder 50 % der Fläche der Zufuhröffnung unterhalb der Eintrittsfläche angeordnet.In a further preferred embodiment of the invention, more than 90%, 80%, 70%, 60% or 50% of the area of the feed opening is arranged below the entry surface.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment described in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination, which the person skilled in the art expediently also individually consider and summarize meaningful further combinations.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung mit linearer Abgasströmung in vertikaler Schnittdarstellung;Showing: Figure 1 is a schematic representation of an exhaust gas purification device with linear exhaust gas flow in a vertical sectional view.
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels in vertikaler Schnittdarstellung;2 shows an inventive exhaust gas purification device according to a first embodiment in a vertical sectional view.
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in vertikaler Schnittdarstellung.3 shows an inventive exhaust gas purification device according to a second embodiment in a vertical sectional view.
Figur 1 zeigt eine Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 weist ein Abgaszufuhrrohr 12, eine Abgasreinigungseinheit 14 und ein Abgasableitungsrohr 16 auf. Zwischen dem Abgaszufuhrrohr 12 und der Abgasreinigungseinheit 14 ist ein Trichter 18 angeordnet, um den Durchmesser des Abgaszufuhrrohrs 12 an den größeren Durchmesser der Abgasreinigungseinheit 14 anzupassen. In einem Innenraum des Gehäuses 25 ist ein Substrat zur Abgasbehandlung angeordnet.1 shows a schematic representation of an exhaust gas purification device 10 according to the prior art. The exhaust gas purification device 10 includes an exhaust gas supply pipe 12, an exhaust gas purification unit 14, and an exhaust gas exhaust pipe 16. Between the exhaust gas supply pipe 12 and the exhaust gas purification unit 14, a hopper 18 is arranged to adjust the diameter of the exhaust gas supply pipe 12 to the larger diameter of the exhaust gas purification unit 14. In an interior of the housing 25, a substrate for exhaust treatment is arranged.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung 34, die eine Abgaszufuhreinheit 36, ein Gehäuse 38, eine Abgasreinigungseinheit 40, einen Trichter 42 und eine Abgasableitung 44 aufweist.FIG. 2 shows a first embodiment of an exhaust gas purification device 34 according to the invention, which has an exhaust gas supply unit 36, a housing 38, an exhaust gas purification unit 40, a funnel 42 and an exhaust gas outlet 44.
Die Abgasreinigungseinheit 40 weist einen Eintrittsabschnitt mit einem eine Eintrittsfläche 48 für das Abgas aufweisenden Öffnungsbereich sowie einen Austrittsabschnitt 72 auf. Im Bereich des Austrittsabschnitts 72 ist eine Austrittsfläche 73 mit Austrittsöffnungen 73a für Abgas angeordnet.The exhaust gas cleaning unit 40 has an inlet section with an opening area 48 for the exhaust gas-containing opening area and an outlet section 72. In the region of the outlet section 72, an outlet surface 73 is arranged with exhaust gas outlet openings 73a.
Zwischen dem Austrittsabschnitt 72 und der Abgasableitung 44 können weitere hier nicht dargestellte Substrate, wie beispielsweise ein Partikelfilter, angeordnet sein.Between the outlet section 72 and the exhaust gas outlet 44 further substrates, not shown here, such as a particulate filter, may be arranged.
Die Abgasreinigungseinheit 40 umfasst ferner einen Abgasbehandlungskörper, der vorzugsweise von einem rohrförmigen Mantelblech mit einer Gehäusewand 46 umschlossen ist. Der Abgasbehandlungskörper ist beispielsweise ein 3-Wege-Katalysator oder ein Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor.The exhaust gas cleaning unit 40 further comprises an exhaust gas treatment body, which is preferably enclosed by a tubular jacket plate with a housing wall 46. The exhaust treatment body is, for example, a 3-way catalyst or an oxidation catalyst for a diesel engine.
Das Gehäuse 38 ist vorzugsweise rohrförmig mit einem runden oder ovalen Querschnitt ausgebildet. Das Gehäuse 38 ist gasdicht, vorzugsweise für einen Druck bis zu 1 bar ausgelegt. Das Gehäuse 38 weist einen oberen Wandungsbereich 47, einen seitlichen Wandungsbereich 45 und einen unteren Wandungsbereich 49 auf.The housing 38 is preferably tubular with a round or oval cross-section. The housing 38 is gas-tight, preferably designed for a pressure up to 1 bar. The housing 38 has an upper wall area 47, a lateral wall area 45 and a lower wall area 49.
Das Gehäuse 38 kann wie in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel geodätisch senkrecht, aber auch mit einer anderen Orientierung angeordnet sein. Im letzteren Fall sind die Angaben oberer, seitlicher und unterer Wandungsbereich als relative Ausrichtung der Wandungsbereiche 45, 47 und 49 zueinander zu verstehen.The housing 38 may be arranged as in the embodiment shown in Figure 2 geodetically perpendicular, but also with a different orientation. In the latter case, the information upper, lateral and lower wall area as relative orientation of the wall areas 45, 47 and 49 to each other to understand.
Die Abgaszufuhreinheit 36 ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, und weist einen Zufuhröffnungsbereich 35 mit einer Zufuhröffnung 37 auf.The exhaust gas supply unit 36 is preferably tubular, and has a supply port region 35 with a supply port 37.
Die Abgasreinigungseinheit 40 ragt ausgehend von dem unteren Wandungsbereich 49 in den Innenraum 64 des Gehäuses 38. Hierbei liegt der Öffnungsbereich mit der Eintrittsfläche 48 dem oberen Wandungsbereich 47 gegenüber und wird von zugeführtem Abgas zumindest teilweise umspült. Der Zufuhröffnungsbereich 35 ist im seitlichen Wandungsbereich 45 angeordnet, wobei vorzugsweise zumindest der größere Teil der Fläche der Zufuhröffnung 37 - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen- unterhalb der Eintrittsfläche 48 angeordnet ist.The exhaust-gas purification unit 40 projects from the lower wall region 49 into the interior 64 of the housing 38. In this case, the opening region with the inlet surface 48 faces the upper wall region 47 and is at least partially surrounded by supplied exhaust gas. The supply opening region 35 is arranged in the lateral wall region 45, wherein preferably at least the larger part of the surface of the supply opening 37 - viewed in the flow direction of the exhaust gas - below the inlet surface 48 is arranged.
Die Fläche des Zufuhröffnungsbereichs 35 ist - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - vorzugsweise vollständig unterhalb der Eintrittsfläche 48 angeordnet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass nur Teile der Fläche der Zufuhröffnung 37 unterhalb der Eintrittsfläche 48 angeordnet sind. Bevorzugt sind dies 50%, oder mehr. Es können insbesondere 60 %, 70 %, 80 % oder 90% der Fläche der Zufuhröffnung 37 unterhalb der Eintrittsfläche 48 angeordnet sein.The surface of the supply opening region 35 is preferably arranged completely below the entry surface 48, as viewed in the flow direction of the exhaust gas. However, it can also be provided that only parts of the surface of the feed opening 37 are arranged below the entry surface 48. Preferably, this is 50% or more. In particular, 60%, 70%, 80% or 90% of the surface of the feed opening 37 may be arranged below the entry surface 48.
Ein durch die Öffnung 37 der Abgaszufuhreinheit 36 tretender Abgasstrom 55 trifft auf die Gehäusewand 46 und wird in seiner Strömungsrichtung abgelenkt. In Fig. 2 ist verdeutlicht, dass der Abgasstrom 55 in den oberen Bereich des Innenraums 64 strömt und die Eintrittsfläche 48 beaufschlagt. Auf Grund von nachströmendem Abgas baut sich in dem Innenraum 64 ein Staudruck auf und beaufschlagt die Eintrittsfläche 48. Zum Abbau des Staudrucks tritt das Abgas durch die Eintrittsfläche 48 des Öffnungsbereichs der Abgasreinigungseinheit 40 und durchströmt diese.An exhaust gas flow 55 passing through the opening 37 of the exhaust gas supply unit 36 strikes the housing wall 46 and is deflected in its flow direction. In Fig. 2 it is illustrated that the exhaust gas stream 55 flows into the upper region of the inner space 64 and the inlet surface 48 is applied. Due to inflowing exhaust gas, a dynamic pressure builds up in the interior space 64 and acts on the inlet surface 48. To reduce the back pressure, the exhaust gas passes through the inlet surface 48 of the opening region of the exhaust gas purification unit 40 and flows through it.
Es versteht sich, dass auch andere als die in Figur 2 dargestellten Anordnungen der Abgaszufuhreinheit 36 von der Erfindung umfasst sind. Beispielsweise kann die Zufuhröffnung 37 der Abgaszufuhreinheit 36 auch in dem unteren Wandungsbereich 49 der Abgasreinigungseinheit 40 angeordnet sein. In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung 74 schematisch in vertikaler Schnittdarstellung gezeigt.It is understood that arrangements other than those shown in FIG. 2 of the exhaust gas supply unit 36 are also included in the invention. For example, the supply opening 37 of the exhaust gas supply unit 36 may also be arranged in the lower wall region 49 of the exhaust gas purification unit 40. 3 shows a second embodiment of an exhaust gas purification device 74 according to the invention is shown schematically in a vertical sectional view.
Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 3 für funktionell gleiche Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die obige Beschreibung zu Figur 2 verwiesen.For the sake of clarity, the same reference numerals are used in FIG. 3 for functionally identical components, and reference is made to the above description of FIG. 2 in this respect.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 74 ist modular aufgebaut und weist ein erstes Modul 75 mit einer Abgaszufuhreinheit 36, einem Gehäuse 38, einer Abgasreinigungseinheit 40 mit einer Abgaseintrittsfläche 48 und einem Austrittsbereich 72 auf. Der Austrittsbereich 72 umfasst eine Austrittsfläche 73 mit Austrittsöffnungen 73a.The exhaust gas purification device 74 has a modular structure and has a first module 75 with an exhaust gas supply unit 36, a housing 38, an exhaust gas purification unit 40 with an exhaust gas inlet surface 48 and an outlet region 72. The outlet region 72 comprises an outlet surface 73 with outlet openings 73a.
Stromab des ersten Moduls 75 ist ein zweites Modul 77 angeordnet mit einem Substrat 80, beispielsweise einem Partikelfilter. Das Substrat 80 weist eine Eintrittsfläche 90 für Abgas auf und ist stromab versetzt angeordnet, so dass zwischen Austrittsfläche 73 und Eintrittsfläche 90 ein Raum 76 gebildet ist, in den Abgas 78 durch die Austrittsöffnungen 73a strömen und zumindest Teile der Eintrittsfläche 90 im Wesentlichen senkrecht beaufschlagen kann.Downstream of the first module 75, a second module 77 is arranged with a substrate 80, for example a particle filter. The substrate 80 has an inlet surface 90 for exhaust gas and is arranged offset downstream, so that between the outlet surface 73 and the inlet surface 90, a space 76 is formed, into the exhaust gas 78 through the outlet openings 73 a flow and at least parts of the inlet surface 90 can act substantially vertically ,
Es versteht sich, dass auch eine Vorrichtung mit einem Modul 75 ohne Substrat von der Erfindung umfasst wird.It is understood that a device with a module 75 without a substrate is also included in the invention.
Die Abgasreinigungseinheit 40 weist an dem Gehäuse 46 ein oder mehrere Trägerelemente auf, die gleichzeitig zumindest einen Teilbereich des unteren Wandungsbereich 49 bilden und die Abgasreinigungseinheit 40 im Gehäuse 38 haltern.The exhaust gas purification unit 40 has on the housing 46 one or more support elements which simultaneously form at least a portion of the lower wall region 49 and support the exhaust gas purification unit 40 in the housing 38.
Das erste Modul 75 und das zweite Modul 77 sind an einer Schnittstelle 84 trennbar gasdicht verbunden, wie im Folgenden genauer beschrieben.The first module 75 and the second module 77 are separably connected gas-tight at an interface 84, as described in more detail below.
Das Gehäuse 38 weist erste Anbindungsbereiche 84a, das Abgasmodul 77 weist diesen zugeordnete zweite Anbindungsbereiche auf 84b und das Trägerelement bzw. die Trägerelemente weisen den ersten und zweiten Anbindungsbereichen 84a, 84b zugeordnete Befestigungsbereiche 85 auf. Im gehalterten Zustand der Abgasreinigungseinrichtung 40 sind die Befestigungsbereiche 85 zwischen den ersten und zweiten Anbindungsbereichen 84a, 84b anordbar.The housing 38 has first attachment regions 84a, the exhaust-gas module 77 has second attachment regions assigned thereto 84b, and the carrier element or the carrier elements have attachment regions 85 assigned to the first and second attachment regions 84a, 84b. In the retained state of the exhaust gas purification device 40, the attachment regions 85 can be arranged between the first and second attachment regions 84a, 84b.
Es versteht sich, dass die Schnittstelle 84 auch in anderer Weise ausgeführt werden kann. Im Betrieb reinigen die Abgasreinigungsvorrichtungen 34 oder 74 Abgas, welches von einem abgaserzeugenden Aggregat produziert wird. Das Aggregat kann einem Kraftfahrzeug oder einem Schienenfahrzeug zugeordnet oder ein stationäres Aggregat sein. Bevorzugt wird das Abgas dabei über einen Abgasturbolader in das Gehäuse 38 gefördert, insbesondere mit einem Überdruck zwischen 0 und 2.0bar, 2.5bar oder 3,0bar. It should be understood that the interface 84 may be implemented in other ways. In operation, the emission control devices 34 or 74 purify exhaust gas produced by a gas generating unit. The unit can be assigned to a motor vehicle or a rail vehicle or be a stationary unit. In this case, the exhaust gas is preferably conveyed into the housing 38 via an exhaust gas turbocharger, in particular with an overpressure between 0 and 2.0 bar, 2.5 bar or 3.0 bar.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Abgasreinigungsvorrichtungexhaust gas purification device
AbgaszufuhrrohrExhaust gas supply pipe
Abgasreinigungseinheitexhaust gas cleaning unit
AbgasableitungsrohrFlue gas discharge tube
Trichterfunnel
Gehäusecasing
Abgasstromexhaust gas flow
Abgasreinigungsvorrichtungexhaust gas purification device
ZufuhröffnungsbereichSupply port area
AbgaszufuhreinheitExhaust gas supply unit
Zufuhröffnungsupply port
Gehäusecasing
Abgasreinigungseinheitexhaust gas cleaning unit
Trichterfunnel
Abgasableitung seitlicher WandungsbereichExhaust gas discharge lateral wall area
Gehäusewand oberer WandungsbereichHousing wall upper wall area
Eintrittsfläche für das Abgas unterer WandungsbereichEntrance surface for the exhaust gas lower wall area
Abgasstromexhaust gas flow
Abgasstromexhaust gas flow
Innenrauminner space
Austrittsabschnitt für AbgasOutlet section for exhaust gas
Austrittsfläche a Austrittsöffnungen für AbgasOutlet surface a outlet openings for exhaust gas
Abgasreinigungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel erstes ModulEmission control device according to a second embodiment of the first module
Raum zweites ModulRoom second module
Abgasstromexhaust gas flow
Substratsubstratum
Schnittstelle a, 84b AnbindungsbereicheInterface a, 84b connection areas
Befestigungsbereichefixing areas
Eintrittfläche für Abgas Entry area for exhaust

Claims

Patentansprüche claims
1. Abgasreinigungsvorrichtung für ein abgaserzeugendes Aggregat mit1. exhaust gas purification device for a gas generating unit with
- einem Gehäuse (38), welches einen Innenraum (64) mit einem oberen (47), seitlichen (45) und unteren (49) Wandungsbereich aufweist,a housing (38) having an internal space (64) with an upper (47), lateral (45) and lower (49) wall area,
- einer Abgaszufuhreinheit (36), welche einen Zufuhröffnungsbereich (35) mit einer Zufuhröffnung (37) aufweist, undan exhaust gas supply unit (36) having a supply port region (35) with a supply port (37), and
- einer Abgasreinigungseinheit (40), welche einen Eintrittsabschnitt mit einem Öffnungsbereich mit einer Eintrittsfläche (48) und einen mit einer Abgasableitung (44) verbindbaren Austrittsabschnitt (72) aufweist,an exhaust gas cleaning unit (40) which has an inlet section with an opening region with an inlet surface (48) and an outlet section (72) which can be connected to an exhaust gas outlet (44),
- wobei das Gehäuse (38) die Abgasreinigungseinheit (40) teilweise umschließt, die Abgasreinigungseinheit (40) vom unteren Wandungsbereich (49) ausgehend mit ihrem Eintrittsabschnitt in den Innenraum (64) hineinragt und ihr Öffnungsbereich dem oberen Wandungsbereich (47) gegenüberliegt und von zugeführtem Abgas zumindest teilweise umspülbar ist, und- Wherein the housing (38) partially encloses the exhaust gas cleaning unit (40), the exhaust gas purification unit (40) protrudes from the lower wall region (49) with its inlet portion into the interior (64) and its opening area facing the upper wall area (47) and supplied from Exhaust gas is at least partially umspülbar, and
- der Zufuhröffnungsbereich (35) im seitlichen Wandungsbereich (45) angeordnet ist, wobei vorzugsweise zumindest der größere Teil der Fläche der Zufuhröffnung (37) -in Strömungsrichtung des Abgases gesehen- unterhalb der Eintrittsfläche (48) angeordnet ist, oderthe supply opening region (35) is arranged in the lateral wall region (45), wherein preferably at least the larger part of the surface of the supply opening (37) -in the flow direction of the exhaust gas -is arranged below the entry surface (48), or
- der Zufuhröffnungsbereich (35) im unteren Wandungsbereich (49) angeordnet ist.- The supply opening region (35) in the lower wall region (49) is arranged.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Zufuhröffnung (37) -in Strömungsrichtung gesehen- vollständig unterhalb der Eintrittsfläche (48) angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the surface of the feed opening (37) -in the flow direction- completely below the inlet surface (48) is arranged.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 90%, 80 %, 70 %, 60 % oder 50 % der Fläche der Zufuhröffnung (37) unterhalb der Eintrittsfläche (48) angeordnet ist. 3. A device according to claim 1, characterized in that more than 90%, 80%, 70%, 60% or 50% of the surface of the feed opening (37) below the entrance surface (48) is arranged.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (40), einen Abgasbehandlungskörper mit einem rohrförmigen Mantelblech umfasst.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas cleaning unit (40) comprises an exhaust treatment body with a tubular jacket plate.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (40) mittels zumindest eines am Mantelblech angeordneten Trägerelements im Gehäuse (38) haltbar ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the exhaust gas purification unit (40) by means of at least one arranged on the jacket plate support member in the housing (38) is durable.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement zumindest einen Teilbereich des unteren Wandungsbereichs (49) des Gehäuses (38) bildet.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the carrier element forms at least a portion of the lower wall region (49) of the housing (38).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasmodul (77) stromab der Abgasreinigungseinheit (40) an das Gehäuse (38) anbindbar ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an exhaust gas module (77) downstream of the exhaust gas purification unit (40) to the housing (38) is connectable.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasmodul (77) eine Eintrittsfläche (90) für Abgas und ein Substrat (80) zur Abgasbehandlung, vorzugsweise einen Partikelfilter, aufweist.8. The device according to claim 7, characterized in that the exhaust gas module (77) has an inlet surface (90) for exhaust gas and a substrate (80) for the exhaust gas treatment, preferably a particle filter.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich der Eintrittsfläche (90) linear mit Abgas, welches die Abgasreinigungseinheit (40) durchströmt, beaufschlagbar ist.9. The device according to claim 8, characterized in that at least a portion of the inlet surface (90) linear with exhaust gas, which flows through the exhaust gas purification unit (40), can be acted upon.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) erste Anbindungsbereiche (84a), das Abgasmodul (77) diesen zugeordnete zweite Anbindungsbereiche (84b) und das Trägerelement den ersten und zweiten Anbindungsbereichen zugeordnete Befestigungsbereiche (85) aufweisen und im gehalterten Zustand der Abgasreinigungseinheit (40) die Befestigungsbereiche (85) zwischen den ersten und zweiten Anbindungsbereichen (84a, (84b) anordbar sind.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the housing (38) first connection areas (84a), the exhaust module (77) associated therewith second connection areas (84b) and the support member of the first and second connection areas associated attachment areas (85 ) and in the retained state of the exhaust gas purification unit (40), the attachment regions (85) between the first and second attachment regions (84a, (84b) can be arranged.
1 1. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasleitung (44) mittels eines Trichters (42) an die Abgasreinigungseinheit (40) anbindbar ist.1 1. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an exhaust pipe (44) by means of a funnel (42) to the exhaust gas purification unit (40) is connectable.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) gasdicht ausgebildet ist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (38) is gas-tight.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) ausgelegt ist für einen Überdruck des Abgases von bis zu 1 bar, 2.0bar, 2.5bar oder 3.0bar.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the housing (38) is designed for an excess pressure of the exhaust gas of up to 1 bar, 2.0bar, 2.5bar or 3.0bar.
14. Abgaserzeugendes Aggregat mit einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.14. exhaust gas generating unit with an exhaust gas purification device according to one of claims 1 to 13.
15. Abgaserzeugendes Aggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das abgaserzeugende Aggregat einem Kraftfahrzeug oder einem Schienenfahrzeug zugeordnet oder ein stationäres Aggregat ist.15. exhaust-generating unit according to claim 14, characterized in that the exhaust-generating unit is assigned to a motor vehicle or a rail vehicle or a stationary unit.
16. Abgaserzeugendes Aggregat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem abgaserzeugenden Aggregat ein Abgasturbolader zugeordnet ist.16, exhaust-generating unit according to claim 14 or 15, characterized in that the exhaust-gas generating unit is associated with an exhaust gas turbocharger.
17. Verfahren zum Reinigen eines Abgases in einer Abgasreinigungsvorrichtung für ein abgaserzeugendes Aggregat mit einem Gehäuse (38), einer Abgaszufuhreinheit (36) und einer Abgasreinigungseinheit (40), wobei das Gehäuse (38) die Abgasreinigungseinheit (40) zumindest teilweise umschließt und die Abgasreinigungseinheit (40) mit einem Eintrittsabschnitt, welcher einen Öffnungsbereich mit einer Eintrittsfläche für Abgas (48) aufweist, in den Innenraum (64) des Gehäuses (38) hineinragt, wobei dem Gehäuse (38) Abgas zugeführt wird, welches über einen Austrittsabschnitt (42) der Abgasreinigungseinheit (40) einer Abgasableitung (44) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Gehäuse (38) zugeführte Abgas den Eintrittsabschnitt der Abgasreinigungseinheit (40) zumindest teilweise umspült.17. A method for purifying an exhaust gas in an exhaust gas purifying apparatus for a gas generating unit comprising a housing, an exhaust gas supply unit and an exhaust gas purifying unit, the housing at least partially enclosing the exhaust gas purifying unit and the exhaust gas purifying unit (40) having an inlet portion, which has an opening area with an inlet surface for exhaust gas (48), in the interior (64) of the housing (38), wherein the housing (38) exhaust gas is supplied, which via an outlet portion (42) the exhaust gas purification unit (40) is supplied to an exhaust gas outlet (44), characterized in that the exhaust gas supplied to the housing (38) at least partially surrounds the inlet section of the exhaust gas purification unit (40).
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Abgases bei der Zuführung in das Gehäuse (38) verschieden ist von der Strömungsrichtung des Abgases bei Eintritt in die Eintrittsfläche (48) der Abgasreinigungseinheit (40).18. The method according to claim 17, characterized in that the flow direction of the exhaust gas in the supply into the housing (38) is different from the flow direction of the exhaust gas when entering the inlet surface (48) of the exhaust gas cleaning unit (40).
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbolader das Abgas in das Gehäuse (38) fördert.19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that an exhaust gas turbocharger promotes the exhaust gas in the housing (38).
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Eintrittsfläche (48) des Eintrittsabschnitts der Abgasreinigungseinheit (40) ein Überdruck, vorzugsweise von 0 bar bis zu 1 bar, 2.0bar, 2.5bar oder 3.0bar aufgebaut wird. 20. The method according to any one of the preceding claims 17 to 19, characterized in that upstream of the inlet surface (48) of the inlet section of the exhaust gas cleaning unit (40), an overpressure, preferably from 0 bar to 1 bar, 2.0bar, 2.5bar or 3.0bar constructed becomes.
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