WO2015120870A1 - Abgasgehäuse für ein abgassystem einer brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasgehäuse für ein abgassystem einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2015120870A1
WO2015120870A1 PCT/EP2014/002460 EP2014002460W WO2015120870A1 WO 2015120870 A1 WO2015120870 A1 WO 2015120870A1 EP 2014002460 W EP2014002460 W EP 2014002460W WO 2015120870 A1 WO2015120870 A1 WO 2015120870A1
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rail
cannings
exhaust
canning
rails
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PCT/EP2014/002460
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Klaus Wehler
Klaus Rusch
Heiko DENECKE
Alexander Schneider
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Publication date
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • 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
    • F01N3/24—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 characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
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    • F01N13/011—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 purifying devices arranged in parallel
    • F01N13/017—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 purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/18—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes the axis of inlet or outlet tubes being other than the longitudinal axis of apparatus

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas housing for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine for a vehicle.
  • exhaust gas housing for exhaust systems of internal combustion engines.
  • the invention is in particular the object of providing an exhaust housing for an exhaust system of a vehicle, with which an existing space can be advantageously used. It is characterized by an inventive design according to the
  • an exhaust gas housing for an exhaust system of an internal combustion engine, with a rail system which is provided for receiving at least one Canning and which forms a slot, one oriented transversely to a flow direction
  • Insertion direction which is intended to fix the at least one Canning in a plane perpendicular to the insertion direction positively proposed.
  • the at least one Canning can be secured against mechanical loads, which allows mounting in environments with high mechanical loads or accelerations, such as in vehicles.
  • a positive fixation can be ensured in particular that the at least one Canning is securely fixed even at loads greater than 2g and in particular under test conditions with loads of 4-5g in any direction, resulting in a wide range of applications in different
  • Vehicles in particular in road vehicles, rail vehicles or
  • an exhaust gas housing for a vehicle can thus be provided, with which, in particular, when using rectangular cannings existing space can be used advantageously.
  • the rail system can also be provided for receiving round or oval cannings.
  • a “canning” is to be understood in particular as meaning an insert intended for exhaust aftertreatment, which is intended to be exchanged during maintenance, such as a filter insert or a catalyst insert an internal combustion engine to be understood.
  • an average flow direction of the exhaust gas stream is intended to be understood as flowing through the at least one canning.
  • the rail system has at least one rail, which is provided for securing the at least one canning in at least two mutually perpendicular spatial directions, thereby making the rail system particularly constructive
  • securing in at least two mutually perpendicular spatial directions should be understood to mean that the rail is intended to simultaneously receive two forces directed in different spatial directions and to support them in a form-fitting manner.
  • the rail has an outer side, which is provided for fixing the at least one Cannings in the region of an edge, the at least one Canning can be easily fixed positively over its edges, whereby a particularly simple backup of Cannings is possible.
  • a fluidically favorable support of a front side and / or rear side of the at least one canning can be achieved.
  • the rail surrounds the edge of the cannings.
  • the at least one rail has a fold on the outer side, which is intended to fix the at least one Canning along the edge in a form-fitting manner.
  • the form-fitting support along the edge can be realized in a particularly simple manner, since the rail can simply be formed as a forming component by such an embodiment.
  • the rail is bent on the outer side by 90 degrees, in principle, a positive support can also be formed by a fold having an angle of less than 90 degrees or greater than 90 degrees. It is particularly advantageous if the fold includes an angle greater than 70 degrees, more preferably greater than 80 degrees and / or less than 100 degrees.
  • the at least one rail has an inner side, which is designed as a sliding seat and which is intended to secure the at least one Canning in only one of the spatial directions.
  • An "outer side" of the rail is to be understood here as meaning, in particular, an end of the rail which is arranged in the region of the edge of the at least one canning the rail are understood.
  • the rail along the flow direction has a longitudinal extent which is at most half as large as a longitudinal extension of the cannings, whereby two rails can be arranged on a side surface of the cannings.
  • the at least one rail has at least one longitudinal strut. As a result, a mechanical stability of the rail can be increased. Under one
  • the rail system has at least one further rail which is arranged parallel to the first rail, whereby the at least one canning can be easily supported in the different directions.
  • each of the rails is provided for securing the at least one canning along at least one edge of the at least one canning.
  • the rail system additionally has two further rails and each of the four rails is provided for securing the at least one canning along exactly one edge, the at least one canning can be well in a plane perpendicular to the
  • the term "four rails” is to be understood as meaning, in particular, four rails which are separated from one another and which are firmly connected to one another by the exhaust gas housing.
  • the four rails preferably each have an identical cross section and differ only in their orientation, resulting in a high component uniformity and thus low component density
  • the rails have a cross section perpendicular to the insertion direction, which has a cross section
  • the exhaust housing has at least one cover which is provided to fix the at least one Canning along the insertion direction positively.
  • the at least one Canning can be additionally fixed along the direction of insertion, whereby it is secured three-dimensionally form-fitting.
  • these are preferably supported against each other, with only the outer cannings are secured by the lid.
  • a Canning for an exhaust system of a vehicle which is provided for insertion into an exhaust housing according to any one of the preceding claims, with a substrate, a rectangular frame for fixing the substrate and at least one connected to the frame sealing sleeve, the seal to the exhaust housing is provided, and an exhaust aftertreatment device, in particular for an exhaust system of a
  • Fig. 1 is a perspective view of a cut along a plane open
  • Fig. 3 is a rail of a rail system for fixing several cannings and
  • FIG. 4 shows a cross section through a frame of the cannings.
  • Figs. 1 to 4 show a part of an exhaust system for an internal combustion engine.
  • the illustrated exhaust system is intended in particular for watercraft, but may in principle be provided in the same form but also for road vehicles or rail vehicles.
  • the exhaust system is provided for stationary operated internal combustion engines, which are exposed to high mechanical loads, for example, during transport, such as for internal combustion engines of transportable generators.
  • the exhaust system is intended to reduce pollutants in an exhaust gas from an internal combustion engine of the vehicle and then to divert the exhaust gas into an environment.
  • the exhaust system includes one or more
  • Exhaust after-treatment modules which may have different functions for reducing the exhaust gases.
  • the exhaust aftertreatment modules each comprise an exhaust gas housing and in each case one or more cannings 2, 3, 4, 5, which are inserted into the exhaust gas housing.
  • the exhaust gas housing of the exhaust aftertreatment module shown in Fig. 1 has a base housing 25 made of metal, through which the hot exhaust gases of the internal combustion engine are passed.
  • the exhaust housing has a rail system 1, which is provided for receiving the cannings 2, 3, 4, 5.
  • the rail system 1 forms an insert which has an insertion direction 7 oriented transversely to a throughflow direction 6.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 each have a cuboid basic shape with a rectangular front 26 and a rectangular back 27 on. The front 26 and the back 27 of the corresponding cannings 2, 3, 4, 5 are each arranged perpendicular to the flow direction 6.
  • All cannings 2, 3, 4, 5 are preferably of the same design, i. a description of the Cannings 2 described in more detail below can be analogously to the remaining Cannings 3, 4, 5 transferred.
  • the canning 2 has a substrate 21 and a frame 22 for fixing the substrate 21.
  • the substrate 21 may have different configurations, for example as a filter substrate or as a catalyst substrate.
  • the substrate 21 is designed as a ceramic honeycomb body and forms delicate channels, which are flowed through by the exhaust gas in operation.
  • the frame 22 is designed in two parts in the illustrated embodiment.
  • the frame 22 has a front part 28, which encloses the substrate 21 on the front side 26 of the cannings 2, and a rear part 29, which encloses the substrate 21 on the back side 27 of the cannings 2.
  • the insertion direction 7 of the insert formed by the rail system 1 is provided for receiving the frame 22 of the cannings 2.
  • the canning 2 is movable only along the direction of insertion 7. In a plane perpendicular to the
  • Rail system 1 trained insert fixes the Canning 2 thereby both in one
  • the rail system 1 is provided to at least one Canning 2 in all
  • the rail system 1 has four rails 8, 9, 10, 11, which are respectively provided for securing the cannings 2 in the two mutually perpendicular spatial directions.
  • Each of the rails 8, 9, 10, 11 is provided to the Canning 2 in the two spatial directions parallel to the flow direction 6 and in the spatial direction perpendicular to the
  • Each of the cannings 2, 3, 4, 5 is secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are secured in a form-fitting manner by the rails 8, 9, 10, 11 in the two spatial directions.
  • the Canning 2 as well as the other Cannings 3, 4, 5, has four along the
  • Insertion direction 7 oriented edges 13, 14, 15, 16, to which the rails 8, 9, 10, 11 attack.
  • the two edges 13, 14 of the cannings 2 bounding the front side 26 of the cannings 2 are formed by the front part 28 of the frame 22.
  • the two edges 15, 16, which bound the back 27 of the cannings 2, are formed by the rear portion 29 of the frame 22.
  • Each of the rails 8, 9, 10, 11 is associated with one of the edges 13, 14, 15, 16 of the cannings 2.
  • Two of the rails 8, 9, 10, 11 fix the canning 2 on the front side 26.
  • the rails 8, 9, 10, 11 are designed as sheet metal rails having a thickness preferably of at most a few millimeters.
  • the rails 8, 9, 10, 1 1 are as
  • Blechbie occurred, but can alternatively be used as extruded profiles or
  • a main extension direction of all rails 8, 9, 10, 11, i. a direction along which the rails 8, 9, 10, 11 have their maximum dimension is oriented along the flow direction 6.
  • the rails 8, 9, 10, 1 1 each have an outer side 12 which lies in the region of one of the edges 13, 14, 15, 16 of the Cannings 2, and an inner side 18, which in an area between two of Edges 13, 14, 15, 16 of the Cannings 2 is on.
  • Longitudinal extension which corresponds in the illustrated embodiment, at least 20 percent of a longitudinal extent of Cannings 2, 3, 4, 5.
  • the longitudinal extent of the rails 8, 9, 10, 11 parallel to the flow direction 6 at most 50 percent of the longitudinal extent of Cannings 2.
  • the rails 8, 9, 10, 11, each one of the edges 13, 14, 15, 16 assigned are, thereby arranged spaced along the flow direction 6 to each other.
  • the rails 8, 9, 10, 11 each have an identical cross-section.
  • the rails 8, 9, 10, 11 differ only in their orientation with respect to
  • the outer side 12 of the rail 8 (the remaining rails 9, 10, 11 are formed analogously) is for fixing the Cannings 2 at the edge 13 is provided.
  • the rail 8 On the outer side 12, the rail 8 to a fold 17, which is intended to fix the Canning 2 along the edge 13 form fit.
  • the fold 17 of the rail 8 forms an inwardly curved corner into which the outwardly oriented edge 13 of the cannings 2 engages.
  • the rails 8, 9, 10, 11 of the rail system 1 span by their arrangement a rectangle whose size corresponds to a size of Cannings 2.
  • the cannings 2, 3, 4, 5 are fixed in particular by the outer sides 12 of the rails 8, 9, 10, 11.
  • the rail 8 is flat on a parallel to
  • Rail 8, 9, 10, 11 along the flow direction 6 possible to compensate for changes in length of the rails 8, 9, 10, 11 and / or an extension of the Cannings 2 in this direction.
  • the rail 8 is bent on the outer side 12 in the opposite direction by 180 degrees.
  • the rail 8 on the outer side 12 on a longitudinal strut 19 which is oriented parallel to the insertion direction 7.
  • the rail 8 on the inner side 18 on a longitudinal strut 20 which is oriented parallel to the insertion direction 7.
  • the rail 8 Due to the two longitudinal struts 19, 20, the rail 8 has a U-shaped basic shape, which additionally has the fold 17 for the positive fixing of the cannings 2 along the throughflow direction 6 on the outer side 12.
  • the remaining rails 9, 10, 11 are formed analogously.
  • the exhaust housing has two covers 31, 32, which are placed on the rail system 1.
  • the covers 31, 32 are provided with the rail system 1 to be screwed. In principle, however, other types of attachment for the cover 31, 32 are conceivable.
  • the covers 31, 32 fix the cannings 2, 3, 4, 5 along the direction of insertion 7.
  • the canning 2 For sealing with respect to the exhaust gas housing, the canning 2, like the other cannings 3, 4, 5, has two sealing collars 23, 24, which are connected to the frame 22 of the cannings 2.
  • the sealing collars 23, 24 are made of a deformable material and intended to be pressed between the frame 22 of the cannings 2 and one of the rails 8, 9, 10, 11 of the rail system 1.
  • the sealing collars 23, 24 are respectively arranged on the front part 28 and the rear part 29 of the frame 22.
  • the sealing collar 23 is attached to the front part 28 of the frame 22.
  • the sealing collar 24 is attached to the rear part 29 of the frame 22.
  • the sealing collars 23, 24 each engage in a U-shape around the frame 22 and seal in the assembled state, the positive connection between the frame 22 and the rail system 1 from.

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Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Abgasgehäuse für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit einem Schienensystem (1), das zur Aufnahme von zumindest einem rechteckigen Canning (2, 3, 4, 5) vorgesehen ist und das einen Einschub ausbildet, der eine quer zu einer Durchströmungsrichtung (6) orientierte Einschubrichtung (7) aufweist und der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning (2, 3, 4, 5) in einer Ebene senkrecht zu der Einschubrichtung (7) formschlüssig zu fixieren.

Description

BESCHREIBUNG Abgasgehäuse für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Abgasgehäuse für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug. Es sind bereits Abgasgehäuse für Abgassysteme von Brennkraftmaschinen bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Abgasgehäuse für ein Abgassystem eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit welchem ein vorhandener Bauraum vorteilhaft genutzt werden kann. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem
Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Abgasgehäuse für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Schienensystem, das zur Aufnahme von zumindest einem Canning vorgesehen ist und das einen Einschub ausbildet, der eine quer zu einer Durchströmungsrichtung orientierte
Einschubrichtung aufweist und der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning in einer Ebene senkrecht zu der Einschubrichtung formschlüssig zu fixieren, vorgeschlagen. Dadurch kann das zumindest eine Canning gegen mechanische Belastungen gesichert werden, wodurch eine Montage in Umgebungen mit hohen mechanischen Belastungen oder Beschleunigungen, wie beispielsweise in Fahrzeugen, ermöglicht wird. Durch eine formschlüssige Fixierung kann insbesondere sichergestellt werden, dass das zumindest eine Canning auch bei Belastungen größer 2g und insbesondere unter Prüfbedingungen mit Belastungen von 4-5g in beliebiger Richtung sicher fixiert ist, wodurch sich ein breiter Einsatzbereich in unterschiedlichen
Fahrzeugen, wie insbesondere in Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder
Wasserfahrzeugen, ergibt. Insbesondere bei einer rechteckigen Ausgestaltung des zumindest einen Cannings kann dabei ein vorhandener Bauraum vorteilhaft ausgenutzt werden,
insbesondere wenn mehrere Cannings unmittelbar benachbart zueinander angeordnet werden. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann somit ein Abgasgehäuse für ein Fahrzeug bereitgestellt werden, mit welchem insbesondere bei Verwendung rechteckiger Cannings ein vorhandener Bauraum vorteilhaft genutzt werden kann. Grundsätzlich kann das Schienensystem aber auch zur Aufnahme von runden oder ovalen Cannings vorgesehen werden. Unter einem „Canning" soll dabei insbesondere ein für eine Abgasnachbehandlung vorgesehener Einsatz verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, während einer Wartung getauscht zu werden, wie beispielsweise ein Filtereinsatz oder ein Katalysatoreinsatz. Unter einem„Abgasgehäuse" soll insbesondere ein Gehäuse zur Führung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine verstanden werden. Unter einer„Durchströmungsrichtung" soll insbesondere eine mittlere Strömungsrichtung des Abgasstroms bei einer Durchströmung des zumindest einen Cannings vorgesehen werden. Unter„formschlüssig fixieren" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine Canning in sämtliche Richtungen, die senkrecht zu der Einschubrichtung orientiert sind, formschlüssig fixiert ist, wobei ein Spiel zumindest in eine dieser Richtungen vorzugsweise nahezu Null ist. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Schienensystem zumindest eine Schiene auf, die zur Sicherung des zumindest einen Cannings in zumindest zwei senkrecht zueinander orientierte Raumrichtungen vorgesehen ist. Dadurch kann das Schienensystem konstruktiv besonders einfach ausgebildet werden. Unter„einer Sicherung in zumindest zwei senkrecht zueinander orientierte Raumrichtungen" soll verstanden werden, dass die Schiene dazu vorgesehen ist, gleichzeitig zwei in unterschiedliche Raumrichtungen gerichtete Kräfte aufzunehmen und formschlüssig abzustützen.
Indem die Schiene eine äußere Seite aufweist, die zur Fixierung des zumindest einen Cannings im Bereich einer Kante vorgesehen ist, kann das zumindest eine Canning über seine Kanten einfach formschlüssig fixiert werden, wodurch eine besonders einfache Sicherung des Cannings möglich ist. Alternativ ist es aber auch denkbar, die Schiene lediglich zur Sicherung an einer Seitenfläche des Cannings vorzusehen. Gegenüber einer solchen Ausgestaltung kann durch Fixierung an der Kante eine formschlüssige Sicherung durch eine geringe Anzahl von Schienen erfolgen. Zudem kann eine strömungstechnisch günstige Abstützung einer Vorderseite und/oder Rückseite des zumindest einen Cannings erreicht werden. Unter„im Bereich einer Kante" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass in montiertem Zustand die Schiene die Kante des Cannings umgreift. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zumindest eine Schiene an der äußeren Seite einen Falz auf, der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning entlang der Kante formschlüssig zu fixieren. Dadurch kann die formschlüssige Abstützung entlang der Kante besonders einfach realisiert werden, da durch eine solche Ausgestaltung die Schiene einfach als Umformbauteil ausgebildet werden kann. Vorzugsweise ist die Schiene an der äußeren Seite um 90 Grad umgebogen, wobei grundsätzlich eine formschlüssige Abstützung auch durch einen Falz, welcher einen Winkel kleiner 90 Grad oder größer 90 Grad aufweist, ausgebildet werden kann. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Falz einen Winkel größer 70 Grad, besonders vorteilhaft größer 80 Grad und/oder kleiner 100 Grad einschließt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Schiene eine innere Seite aufweist, die als Schiebesitz ausgebildet ist und die dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning in lediglich einer der Raumrichtungen zu sichern. Dadurch können Relativbewegungen zwischen Schiene und Canning, insbesondere aufgrund von thermischen Ausdehnungen der Schienen, einfach kompensiert werden, wodurch mechanische Beschädigungen insbesondere aufgrund thermischer Belastung vermieden werden können. Unter einer„äußeren Seite" der Schiene soll dabei insbesondere ein Ende der Schiene verstanden werden, welches im Bereich der Kante des zumindest einen Cannings angeordnet ist. Unter einer„inneren Seite" der Schiene soll dabei insbesondere ein im Bereich einer Seitenfläche der Schiene angeordnetes Ende der Schiene verstanden werden. Vorzugsweise weist die Schiene entlang der Durchströmungsrichtung eine Längserstreckung auf, die höchstens halb so groß ist wie eine Längserstreckung des Cannings, wodurch zwei Schienen an einer Seitenfläche des Cannings angeordnet werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Schiene zumindest eine Längsverstrebung aufweist. Dadurch kann eine mechanische Stabilität der Schiene erhöht werden. Unter einer
„Längsverstrebung" soll dabei insbesondere eine sich entlang der Einschubrichtung erstreckende Formgebung verstanden werden, welche zur Erhöhung einer Steifigkeit der Schiene vorgesehen ist, wie beispielsweise ein zusätzlicher Falz an der inneren Seite der Schiene. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Schienensystem zumindest eine weitere Schiene auf, die parallel zu der ersten Schiene angeordnet ist. Dadurch kann das zumindest eine Canning einfach in die unterschiedlichen Richtungen abgestützt werden. Besonders vorteilhaft ist jede der Schienen zur Sicherung des zumindest einen Cannings entlang zumindest einer Kante des zumindest einen Cannings vorgesehen. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung, die eine gute Durchströmung des zumindest einen Cannmgs ermöglicht, gefunden werden.
Insbesondere wenn das Schienensystem zusätzlich zwei weitere Schienen aufweist und jede der vier Schienen zur Sicherung des zumindest einen Cannings entlang genau einer Kante vorgesehen ist, kann das zumindest eine Canning gut in einer Ebene senkrecht zu der
Einschubrichtung fixiert werden. Unter„vier Schienen" sollen dabei insbesondere vier getrennt voneinander ausgeführte Schienen verstanden werden, die durch das Abgasgehäuse fest miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weisen die vier Schienen jeweils einen identischen Querschnitt auf und unterscheiden sich lediglich in ihrer Orientierung, wodurch eine hohe Bauteilgleichheit und damit geringe Herstellungskosten erreicht werden können. Vorzugsweise weisen die Schienen senkrecht zu der Einschubrichtung einen Querschnitt auf, der eine
Herstellung als Umformbauteil und/oder Strangpressbauteil ermöglicht.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Abgasgehäuse zumindest einen Deckel aufweist, der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning entlang der Einschubrichtung formschlüssig zu fixieren. Dadurch kann das zumindest eine Canning zusätzlich entlang der Einschubrichtung fixiert werden, wodurch es dreidimensional formschlüssig gesichert ist. Bei Verwendung mehrerer Cannings stützen diese sich vorzugsweise gegeneinander ab, wobei lediglich die äußeren Cannings durch die Deckel gesichert werden.
Außerdem werden ein Canning für ein Abgassystem eines Fahrzeugs, das zum Einschub in ein Abgasgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, mit einem Substrat, einem rechteckigen Rahmen zur Fixierung des Substrats und zumindest einer mit dem Rahmen verbundenen Dichtmanschette, die zur Dichtung gegenüber dem Abgasgehäuse vorgesehen ist, sowie eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere für ein Abgassystem eines
Fahrzeugs, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Abgasgehäuse und einem in das
Abgasgehäuse eingeschobenen rechteckigen Canning vorgeschlagen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines entlang einer Schnittebene geöffneten
Abgasgehäuses eines Abgassystems,
Fig. 2 ein Canning des Abgassystems in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 3 eine Schiene eines Schienensystems zur Fixierung mehrerer Cannings und
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Rahmen des Cannings.
Fig. 1 bis 4 zeigen einen Teil eines Abgassystems für eine Brennkraftmaschine. Das dargestellte Abgassystem ist insbesondere für Wasserfahrzeuge vorgesehen, kann grundsätzlich in gleicher Form aber auch für Straßenfahrzeuge oder Schienenfahrzeuge vorgesehen sein. Zudem ist das Abgassystem für stationär betriebene Brennkraftmaschinen vorgesehen, welche beispielsweise beim Transport hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise für Brennkraftmaschinen von transportablen Generatoren. Das Abgassystem ist dazu vorgesehen, Schadstoffe in einem Abgas aus einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs zu reduzieren und anschließend das Abgas in eine Umgebung abzuleiten.
Zur Reduzierung der Abgase umfasst das Abgassystem ein oder mehrere
Abgasnachbehandlungsmodule, welche unterschiedliche Funktionen zur Reduzierung der Abgase aufweisen können. Insbesondere bei einer Ausgestaltung als Filter oder als Katalysator umfassen die Abgasnachbehandlungsmodule jeweils ein Abgasgehäuse und jeweils ein oder mehrere Cannings 2, 3, 4, 5, welche in das Abgasgehäuse eingesetzt sind. Das Abgasgehäuse des in Fig. 1 dargestellten Abgasnachbehandlungsmoduls weist ein Grundgehäuse 25 aus Metall auf, durch das die heißen Abgase der Brennkraftmaschine hindurchgeführt werden. Eine
Funktionalität des Abgasnachbehandlungsmoduls hängt dabei insbesondere von einer
Ausgestaltung der Cannings 2, 3, 4, 5 ab, womit sich für das Abgasgehäuse unterschiedliche Verwendungszwecke ergeben.
Das Abgasgehäuse weist ein Schienensystem 1 auf, welches zur Aufnahme der Cannings 2, 3, 4, 5 vorgesehen ist. Das Schienensystem 1 bildet einen Einschub aus, der eine quer zu einer Durchströmungsrichtung 6 orientierte Einschubrichtung 7 aufweist. Die Cannings 2, 3, 4, 5 weisen jeweils eine quaderförmige Grundform mit einer rechteckigen Vorderseite 26 und einer rechteckigen Rückseite 27 auf. Die Vorderseite 26 und die Rückseite 27 des entsprechenden Cannings 2, 3, 4, 5 sind jeweils senkrecht zu der Durchströmungsrichtung 6 angeordnet.
Sämtliche Cannings 2, 3, 4, 5 sind vorzugsweise gleich ausgebildet, d.h. eine Beschreibung des im Folgenden näher beschriebenen Cannings 2 kann analog auf die restlichen Cannings 3, 4, 5 übertragen werden.
Das Canning 2 weist ein Substrat 21 und einen Rahmen 22 zur Fixierung des Substrats 21 auf. Das Substrat 21 kann dabei unterschiedliche Ausgestaltungen haben, wie beispielsweise als Filtersubstrat oder als Katalysatorsubstrat. Typischerweise ist das Substrat 21 als ein keramischer Wabenkörper ausgeführt und bildet feingliedrige Kanäle aus, die im Betrieb von dem Abgas durchströmt werden. Der Rahmen 22, der als Träger für das Substrat 21 dient, gibt die
Grundform des Cannings 2 vor. Der Rahmen 22 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt. Der Rahmen 22 weist ein Vorderteil 28 auf, das das Substrat 21 an der Vorderseite 26 des Cannings 2 umschließt, und ein Rückteil 29, das das Substrat 21 an der Rückseite 27 des Cannings 2 umschließt.
Die Einschubrichtung 7 des durch das Schienensystem 1 ausgebildeten Einschubs ist zur Aufnahme des Rahmens 22 des Cannings 2 vorgesehen. Innerhalb des Einschubs ist das Canning 2 lediglich entlang der Einschubrichtung 7 beweglich. In einer Ebene senkrecht zu der
Einschubrichtung 7 fixiert der Einschub das Canning 2 formschlüssig. Der durch das
Schienensystem 1 ausgebildete Einschub fixiert das Canning 2 dadurch sowohl in einer
Raumrichtung, die parallel zu der Durchströmungsrichtung 6 orientiert ist, wie auch in einer Raumrichtung, die senkrecht zu der Einschubrichtung 7 und der Durchströmungsrichtung 6 orientiert ist. In Verbindung mit einer formschlüssigen Fixierung entlang der Einschubrichtung 7 ist das Schienensystem 1 dazu vorgesehen, das zumindest eine Canning 2 in alle
Raumrichtungen formschlüssig zu fixieren. Eine Fixierung der restlichen Cannings 3, 4, 5 durch das Schienensystem 1 erfolgt analog.
Das Schienensystem 1 weist vier Schienen 8, 9, 10, 11 auf, die jeweils zur Sicherung des Cannings 2 in die zwei senkrecht zueinander orientierten Raumrichtungen vorgesehen sind. Jede der Schienen 8, 9, 10, 11 ist dazu vorgesehen, das Canning 2 in die beiden Raumrichtungen parallel zu der Durchströmungsrichtung 6 und in der Raumrichtung senkrecht zu der
Durchströmungsrichtung 6 und der Einschubrichtung 7 zu sichern. Jedes der Cannings 2, 3, 4, 5 ist dabei durch die Schienen 8, 9, 10, 11 in die beiden Raumrichtungen formschlüssig gesichert. Entlang der Einschubrichtung 7 sind die Cannings 2, 3, 4, 5 an den jeweils benachbarten
Cannings 2, 3, 4, 5 formschlüssig abgestützt.
Das Canning 2, wie auch die weiteren Cannings 3, 4, 5, weist vier entlang der
Einschubrichtung 7 orientierte Kanten 13, 14, 15, 16 auf, an welchen die Schienen 8, 9, 10, 11 angreifen. Die zwei Kanten 13, 14 des Cannings 2, die die Vorderseite 26 des Cannings 2 begrenzen, werden durch das Vorderteil 28 des Rahmens 22 ausgebildet. Die zwei Kanten 15, 16, die die Rückseite 27 des Cannings 2 begrenzen, werden durch das Rückteil 29 des Rahmens 22 ausgebildet. Jede der Schienen 8, 9, 10, 11 ist einer der Kanten 13, 14, 15, 16 des Cannings 2 zugeordnet. Zwei der Schienen 8, 9, 10, 11 fixieren das Canning 2 an der Vorderseite 26. Zwei der Schienen 8, 9, 10, 11 fixieren das Canning 2 an der Rückseite 27.
Die Schienen 8, 9, 10, 11 sind als Metallblechschienen ausgeführt, die eine Stärke vorzugsweise von höchstens einigen Millimetern aufweisen. Die Schienen 8, 9, 10, 1 1 sind als
Blechbiegebauteile ausgeführt, können alternativ aber auch als Strangpressprofile oder
Schweißkonstruktion ausgebildet sein. Eine Haupterstreckungsrichtung sämtlicher Schienen 8, 9, 10, 11, d.h. eine Richtung, entlang der die Schienen 8, 9, 10, 11 ihre maximale Abmessung aufweisen, ist entlang der Durchströmungsrichtung 6 orientiert. Entlang der
Durchströmungsrichtung 6 weisen die Schienen 8, 9, 10, 1 1 jeweils eine äußere Seite 12, die im Bereich einer der Kanten 13, 14, 15, 16 des Cannings 2 liegt, und eine innere Seite 18, die in einem Bereich zwischen zwei der Kanten 13, 14, 15, 16 des Cannings 2 liegt, auf.
Parallel zu der Durchströmungsrichtung 6 weisen die Schienen 8, 9, 10, 11 eine
Längserstreckung auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest 20 Prozent einer Längserstreckung der Cannings 2, 3, 4, 5 entspricht. Insbesondere beträgt die Längserstreckung der Schienen 8, 9, 10, 11 parallel zu der Durchströmungsrichtung 6 höchstens 50 Prozent der Längserstreckung des Cannings 2. Die Schienen 8, 9, 10, 11, die jeweils einer der Kanten 13, 14, 15, 16 zugeordnet sind, sind dadurch entlang der Durchströmungsrichtung 6 beabstandet zueinander angeordnet.
Die Schienen 8, 9, 10, 11 weisen jeweils einen identischen Querschnitt auf. Die Schienen 8, 9, 10, 11 unterscheiden sich lediglich in ihrer Orientierung bezüglich der
Durchströmungsrichtung 6 und/oder der Einschubrichtung 7. Die äußere Seite 12 der Schiene 8 (die restlichen Schienen 9, 10, 11 sind analog ausgebildet) ist zur Fixierung des Cannings 2 an der Kante 13 vorgesehen. An der äußeren Seite 12 weist die Schiene 8 dazu einen Falz 17 auf, der dazu vorgesehen ist, das Canning 2 entlang der Kante 13 formschlüssig zu fixieren. Der Falz 17 der Schiene 8 bildet eine nach innen gekrümmte Ecke aus, in welche die nach außen orientierte Kante 13 des Cannings 2 eingreift. Die Schienen 8, 9, 10, 11 des Schienensystems 1 spannen durch ihre Anordnung ein Rechteck auf, dessen Größe einer Größe des Cannings 2 entspricht.
Die Cannings 2, 3, 4, 5 sind insbesondere durch die äußeren Seiten 12 der Schienen 8, 9, 10, 11 fixiert. An der inneren Seite 18 liegt die Schiene 8 flach an einer parallel zur
Durchströmungsrichtung 6 orientierten Seitenfläche 30 des Cannings 2 an. Die innere Seite 18 der Schiene 8 bildet dadurch einen Schiebesitz aus, der die Cannings 2, 3, 4, 5 lediglich in der Raumrichtung, die senkrecht zu der Durchströmungsrichtung 6 und der Einschubrichtung 7 liegt, sichert. An den inneren Seiten 18 der Schienen 8, 9, 10, 11, die die Cannings 2, 3, 4,5 außen umgreifen, ist eine Relativbewegung zwischen dem Canning 2 und der entsprechenden
Schiene 8, 9, 10, 11 entlang der Durchströmungsrichtung 6 möglich, um Längenänderungen der Schienen 8, 9, 10, 11 und/oder eine Ausdehnung des Cannings 2 in dieser Richtung ausgleichen zu können.
An der äußeren Seite 12 ist die Schiene 8 zur Ausbildung des Falzes 17, der für die Fixierung des Cannings 2 vorgesehen ist, um 90 Grad nach innen umgekantet. Zusätzlich ist die Schiene 8 an der äußeren Seite 12 in entgegengesetzter Richtung um 180 Grad umgebogen. Durch das Umbiegen um 180 Grad weist die Schiene 8 an der äußeren Seite 12 eine Längsverstrebung 19 auf, welche parallel zu der Einschubrichtung 7 orientiert ist. An der inneren Seite 18 ist die Schiene 8 um 90 Grad nach außen umgebogen. Dadurch weist die Schiene 8 auch an der inneren Seite 18 eine Längsverstrebung 20 auf, welche parallel zu der Einschubrichtung 7 orientiert ist. Durch die beiden Längsverstrebungen 19, 20 weist die Schiene 8 eine U-förmige Grundform auf, die an der äußeren Seite 12 zusätzlich den Falz 17 zur formschlüssigen Fixierung des Cannings 2 entlang der Durchströmungsrichtung 6 aufweist. Die restlichen Schienen 9, 10, 11 sind analog ausgebildet.
Zur Fixierung der Cannings 2, 3, 4, 5 entlang der Einschubrichtung 7 weist das Abgasgehäuse zwei Deckel 31, 32 auf, welche auf das Schienensystem 1 aufgesetzt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Deckel 31, 32 dazu vorgesehen, mit dem Schienensystem 1 verschraubt zu werden. Grundsätzlich sind aber auch andere Befestigungsarten für die Deckel 31, 32 denkbar.
Die Deckel 31, 32 fixieren die Cannings 2, 3, 4, 5 entlang der Einschubrichtung 7. Zum
Austausch der Cannings 2, 3, 4, 5 wird zumindest einer der Deckel 31, 32 demontiert und die Cannings 2, 3, 4, 5 können durch das Schienensystem 1 aus dem Abgasgehäuse herausgezogen oder geschoben werden. In montiertem Zustand stützen sich die äußeren Cannings 2, 5 an den Deckeln 31, 32 ab. Da die Cannings 2, 3, 4, 5 entlang der Einschubrichtung 7 unmittelbar benachbart angeordnet sind, sind die mittleren Cannings 3, 4 durch die äußeren Cannings 2, 5 fixiert.
Zur Abdichtung gegenüber dem Abgasgehäuse weist das Canning 2, wie auch die weiteren Cannings 3, 4, 5, zwei Dichtmanschetten 23, 24 auf, die mit dem Rahmen 22 des Cannings 2 verbunden sind. Die Dichtmanschetten 23, 24 sind aus einem verformbaren Material gefertigt und dazu vorgesehen, zwischen dem Rahmen 22 des Cannings 2 und einer der Schienen 8, 9, 10, 11 des Schienensystems 1 verpresst zu werden. Die Dichtmanschetten 23, 24 sind jeweils an dem Vorderteil 28 und dem Rückteil 29 des Rahmens 22 angeordnet. Die Dichtmanschette 23 ist auf das Vorderteil 28 des Rahmens 22 aufgesteckt. Die Dichtmanschette 24 ist auf das Rückteil 29 des Rahmens 22 aufgesteckt. Die Dichtmanschetten 23, 24 greifen jeweils U-förmig um den Rahmen 22 herum und dichten in montiertem Zustand die formschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmen 22 und dem Schienensystem 1 ab.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Abgasgehäuse für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Schienensystem (1), das zur Aufnahme von zumindest einem Canning (2, 3, 4, 5) vorgesehen ist und das einen Einschub ausbildet, der eine quer zu einer Durchströmungsrichtung (6) orientierte
Einschubrichtung (7) aufweist und der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning (2, 3, 4, 5) in einer Ebene senkrecht zu der Einschubrichtung (7) formschlüssig zu fixieren.
2. Abgasgehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schienensystem (1) zumindest eine Schiene (8, 9, 10, 11) aufweist, die zur Sicherung des zumindest einen Cannings (2, 3, 4, 5) in zumindest zwei senkrecht zueinander orientierte Raumrichtungen vorgesehen ist.
3. Abgasgehäuse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schiene (8) eine äußere Seite (12) aufweist, die zur Fixierung des zumindest einen Cannings (2) im Bereich einer Kante (13) vorgesehen ist.
4. Abgasgehäuse nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Schiene (8, 9, 10, 11) an der äußeren Seite (12) einen Falz (17) aufweist, der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning (2, 3, 4, 5) entlang der Kante (13)
formschlüssig zu fixieren.
5. Abgasgehäuse zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Schiene (8) eine innere Seite (18) aufweist, die als Schiebesitz ausgebildet ist und die dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning (2, 3, 4, 5) in lediglich einer der Raumrichtungen zu sichern.
6. Abgasgehäuse zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Schiene (8) zumindest eine Längsverstrebung (19, 20) aufweist.
7. Abgasgehäuse zumindest nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schienensystem (1) zumindest eine weitere Schiene (9, 10, 11) aufweist, die parallel zu der ersten Schiene (8) angeordnet ist.
8. Abgasgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede der Schienen (8, 9, 10, 11) zur Sicherung des zumindest einen Cannings (2, 3, 4, 5) entlang zumindest einer Kante (13, 14, 15, 16) des zumindest einen Cannings (2, 3, 4, 5) vorgesehen ist.
9. Abgasgehäuse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schienensystem (1) zwei weitere Schienen (10, 11) aufweist und jede der Schienen (8, 9, 10, 11) zur Sicherung des zumindest einen Cannings (2, 3, 4, 5) entlang genau einer Kante (13) vorgesehen ist.
10. Abgasgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Deckel (31, 32), der dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Canning (2, 3, 4, 5) entlang der Einschubrichtung (7) formschlüssig zu fixieren.
11. Canning (2) für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, das zum Einschub in ein Abgasgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, mit einem Substrat (21), einem rechteckigen Rahmen (22) zur Fixierung des Substrats (21) und zumindest einer mit dem Rahmen (22) verbundenen Dichtmanschette (23, 24), die zur Dichtung gegenüber dem Abgasgehäuse vorgesehen ist.
12. Abgasnachbehandlungsvorrichtung für ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Abgasgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Canning (2, 3, 4, 5) nach Anspruch 11.
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