WO2015135619A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung, abgasnachbehandlungssystem, brennkraftmaschine und kraftfahrzeug - Google Patents

Abgasnachbehandlungseinrichtung, abgasnachbehandlungssystem, brennkraftmaschine und kraftfahrzeug Download PDF

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exhaust
exhaust aftertreatment
exhaust gas
aftertreatment device
housing part
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PCT/EP2015/000277
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Tillmann Braun
Robert Banek
Frank Duvinage
Alexander MACKENSEN
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Daimler Ag
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Exhaust aftertreatment device exhaust aftertreatment system
  • the invention relates to an exhaust aftertreatment device according to the preamble of claim 1, an exhaust aftertreatment system according to the preamble of claim 6, an internal combustion engine according to claim 8 and a motor vehicle according to claim 9.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2012 009 940 A1 discloses an exhaust aftertreatment system which has an exhaust aftertreatment device, which is preferably designed as an oxidation catalyst, and an exhaust aftertreatment device downstream of the exhaust aftertreatment device, viewed in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust aftertreatment device has a housing in which two exhaust gas aftertreatment elements, namely preferably a particle filter and a catalytic converter (SCR catalyst) arranged for a selective catalytic reduction, are arranged.
  • SCR catalyst catalytic converter
  • the particulate filter is both upstream of the SCR catalyst and - seen in the direction of travel of the exhaust aftertreatment system having motor vehicle - in front of this.
  • the invention is therefore based on the object to provide an exhaust gas aftertreatment device, which does not have the disadvantages mentioned. Furthermore, the invention has the object, an exhaust aftertreatment system, an internal combustion engine and to create a motor vehicle, in which also the disadvantages mentioned do not occur.
  • the object is achieved by an exhaust aftertreatment device with the
  • Characteristics of claim 1 is created. This is characterized in that a first exhaust aftertreatment element is arranged in a first housing part, wherein a second exhaust aftertreatment element is arranged in a second housing part, and wherein the first housing part is partially received and guided in the second housing part.
  • the housing as a whole is constructed neither monolithically nor as a rigid composite of various joined parts, but rather due to the inclusion and guidance of a portion of the first housing part in the second housing part at least by the action of a certain, preferably a predetermined upper limit force, telescoped and thus in its length changeable. It is therefore possible in an impact situation, that the first housing part is further hineinverlagert into the second housing part, whereby the length of the
  • Exhaust after-treatment device is reduced. Thus, this does not block building. Furthermore, it can absorb impact energy during the relative displacement of the first housing part into the second housing part, so that it acts to absorb energy. The reduction in length also mitigates the risk that the exhaust aftertreatment device itself penetrates into a vehicle interior or pushes other elements into it.
  • first and also the second housing part are cylindrically symmetrical, preferably circular-cylindrical. But there are also other, in particular of the circular cross-sectional geometry deviating configurations possible,
  • An inner diameter or another suitable inner dimension of the second housing part is preferably matched to an outer diameter or another suitable outer dimension of the first housing part such that the first housing part is guided in the second housing part by abutment of its outer circumferential surface on an inner peripheral surface of the second housing part.
  • a difference between an inner radius of the first housing part and an outer radius of the second housing part is equal to the sum of the
  • Wall thicknesses of housing shells of the housing parts so that there is a secure guide under investment for the first housing part in the second housing part.
  • a defined displacement force is specified on the radii difference, for example by the inner radius of the second housing part and the Outer radius of the first housing part are matched to one another such that there is a press fit with a defined pressing force.
  • the first housing part and the second housing part preferably have a common longitudinal axis, which coincide in the assembled state of the two housing parts, thus forming a common, coaxial longitudinal axis.
  • the relative displacement of the two housing parts takes place in the event of an impact, and the length reduction of the exhaust gas aftertreatment device accordingly takes place.
  • the first housing part and / or the second housing part has / have a jacket made of sheet metal, in particular of sheet metal, preferably of a
  • Thin sheet material is formed.
  • the exhaust aftertreatment device is a wall thickness of the shell of the first housing part and / or the shell of the second housing part of at least 0.5 mm to at most 1, 5 mm, preferably 1 mm.
  • the first housing part and the second housing part are preferably connected to one another in a gastight manner.
  • a clamp connection with a clamp connecting the first housing part and the second housing part is provided for this purpose.
  • the first and the second housing part are integrally connected to one another, in particular by welding or soldering.
  • An adhesive bond is also possible, as far as it is ensured that it survives the typically occurring exhaust gas temperatures in the area of the exhaust aftertreatment device permanently non-destructive.
  • first and the second housing part are frictionally connected to each other, preferably braced together. It is also possible for an interference fit to be realized in such a way via the difference in radius that the two housing parts are connected to one another in a gastight manner. Also, a sheet metal connection with reduced wall thickness in the sense of a predetermined breaking point is possible.
  • a predetermined lower limit for a longitudinally acting Defined deformation force the exhaust aftertreatment device is compressed when force above this critical force level.
  • the gas-tight connection between the housing parts is destroyed, and it comes to the already described Relativverlagerung. If, on the other hand, forces are introduced into the housing, viewed in the longitudinal direction, which remain below the critical force level, the gas-tight connection is stable, so that neither leaks nor deformation of the exhaust gas aftertreatment device occurs. This shows that even the destruction of the gas-tight connection requires energy, which is taken from the impact energy and thus absorbed.
  • frictional forces preferably occur, which likewise contribute to an absorption of impact energy.
  • the gas-tight connection is preferably designed such that the predetermined lower limit for the in
  • Longitudinal deformation force is at least 30 kN to at most 40 kN, preferably 35 kN. Impact tests have shown that these values have suitable limits in terms of minimizing the introduction of force into the
  • An exemplary embodiment of the exhaust gas aftertreatment device is preferred, which is characterized in that the first exhaust gas aftertreatment element has a first substrate, wherein the second exhaust gas aftertreatment element has a second substrate.
  • the first substrate has a higher rigidity than the second substrate. If, in the event of an impact, the first housing part is displaced into the second housing part under compression of the exhaust gas aftertreatment device, at the same time the first substrate is forced against the second substrate. Because the first substrate has a higher rigidity than the second, in this case the second substrate is deformed in a defined manner by the first substrate, in particular upset. In addition, impact energy is absorbed and converted into deformation work of the second substrate.
  • the first substrate comprises silicon carbide (SiC), preferably consists of silicon carbide, or is formed as a silicon carbide substrate.
  • the second substrate preferably has at least one structured metal foil, preferably a plurality of structured metal foils.
  • the second substrate preferably consists of structured metal foils. These are preferably designed and arranged such that turbulences are generated in the exhaust gas flowing through the substrate.
  • the second substrate is as Metalit ® -Katalysatorsubstrat educated. If the second substrate has structured metal foils, they can easily be deformed, in particular compressed, in an impact by the much stiffer, first silicon carbide substrate.
  • An exemplary embodiment of the exhaust gas aftertreatment device is also preferred, which is characterized in that the first exhaust gas aftertreatment element is designed as a diesel particle filter, wherein the second exhaust gas aftertreatment element is designed as an SCR catalytic converter.
  • the first exhaust gas aftertreatment element additionally has an SCR catalyst coating, so that it has a total of so-called SDPF particle filter with selectively catalytically active
  • the first exhaust gas aftertreatment element is designed as a particle filter, in particular as an SDPF particle filter, wherein the first substrate is formed as a silicon carbide substrate.
  • the second exhaust gas aftertreatment element is preferably designed as an SCR catalytic converter, wherein the second substrate has structured metal foils that are set up for SCR catalysis, in particular provided with an SCR coating.
  • the advantage here is that the coating for the particulate filter, in particular the SDPF particulate filter, can easily be applied to the silicon carbide substrate, wherein an SCR coating can readily be applied to a substrate made of structured metal foils.
  • an embodiment of the exhaust aftertreatment device is preferred in which the first exhaust aftertreatment element is designed as an SCR catalyst, wherein the second exhaust aftertreatment element as a diesel particulate filter, preferably with additional SCR catalyst coating is formed.
  • the reverse configuration to the embodiment described above is realized.
  • An exemplary embodiment of the exhaust gas aftertreatment device is also preferred, which is characterized in that the second exhaust gas aftertreatment element is brazed to the second housing part.
  • the second exhaust aftertreatment element is soldered to the inner circumferential surface of the shell of the second housing part.
  • a direct connection between the second exhaust aftertreatment element and the jacket is provided.
  • a mat is arranged, through which the substrate is spaced from the shell.
  • An outer diameter of the substrate is thereby smaller by twice the thickness of the mat than the inner diameter of the jacket.
  • Will the second exhaust aftertreatment element soldered to the second housing part eliminates the mat, so that the outer diameter of the second exhaust aftertreatment element or the substrate thereof substantially corresponds to the inner diameter of the shell.
  • the second exhaust gas aftertreatment element is not soldered over its entire length with the second housing part, so that the solder connection - seen in the longitudinal direction of the second housing part - does not extend over the entire longitudinal extent of the second exhaust aftertreatment element.
  • This embodiment is used in particular to unacceptably high tensions between the second
  • a defined strength of the same can be set by means of a specific tuning of the length of the solder joint, so that a defined lower limit results for a force acting in the longitudinal direction, above which the solder joints between the second exhaust gas aftertreatment element and the second housing part is destroyed. In this way it is possible in an impact, additional impact energy by tearing the second
  • a shortened in the longitudinal direction solder joint is preferably effected in that at least one edge region of the second exhaust aftertreatment element remains free of the solder joint. Preferably, on both sides edge regions of the second remain
  • the first exhaust aftertreatment element is mounted in a preferred embodiment of the exhaust aftertreatment device on a mat, by which it is spaced from an inner peripheral surface of the first housing part and preferably also thermally insulated.
  • the housing of the exhaust gas aftertreatment device preferably has a
  • Rib structure which additionally reduces its stiffness - seen in the longitudinal direction - facilitates deformation of the housing in an impact and absorbs additional impact energy during deformation.
  • Characteristics of claim 6 is created. This has an exhaust gas aftertreatment device and is characterized by an exhaust gas aftertreatment device according to one of the previously described embodiments.
  • the exhaust aftertreatment device is with the exhaust aftertreatment device for
  • an exemplary embodiment of the exhaust aftertreatment system is preferred, in which the exhaust aftertreatment device in the mounted state is oriented substantially perpendicular, preferably perpendicular, to the exhaust gas aftertreatment device.
  • the exhaust gas aftertreatment device in the mounted state, is arranged approximately vertically in an engine compartment of a motor vehicle, wherein the exhaust aftertreatment device is arranged approximately horizontally, preferably horizontally in the engine compartment and preferably behind the exhaust aftertreatment device, viewed in the direction of travel.
  • Aftertreatment device is arranged, resulting in a deflection of approximately 90 ° for the exhaust gas flow. This favors an energy-consuming kinking of an exhaust pipe element, which the exhaust aftertreatment device with the
  • the arrangement of the exhaust gas aftertreatment device horizontally in the engine compartment and preferably along a longitudinal extension of the motor vehicle favors absorption of absorption energy by the exhaust gas aftertreatment device in the event of a frontal impact, in particular in the event of an offset frontal impact
  • An exhaust aftertreatment system is also preferred, which is characterized in that the exhaust aftertreatment device upstream of the exhaust aftertreatment device - as seen in the flow direction of the exhaust gas - is arranged.
  • the exhaust gas aftertreatment device particularly preferably has an oxidation catalytic converter or is designed as an oxidation catalytic converter.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine having the features of claim 8.
  • This is characterized by an exhaust aftertreatment device according to one of the embodiments described above or by an exhaust aftertreatment system according to one of the embodiments described above. This realizes the advantages that have already been explained in connection with the exhaust aftertreatment device and the exhaust aftertreatment system.
  • the exhaust aftertreatment device is attached to the internal combustion engine and aligned in the longitudinal direction thereof.
  • This is on the one hand thermally particularly favorable, on the other favors the orientation of the exhaust aftertreatment device in the longitudinal direction of the internal combustion engine whose energy absorption by deformation in an impact, especially in a frontal impact. This is especially true when the internal combustion engine is in turn installed in a motor vehicle in the longitudinal direction.
  • an internal combustion engine which is characterized in that the exhaust gas aftertreatment device is arranged geodetically below an exhaust gas turbocharger.
  • the internal combustion engine is arranged longitudinally in an engine compartment, wherein at the same time also attached to the internal combustion engine exhaust gas aftertreatment device in the longitudinal direction and at least approximately horizontally, preferably extending horizontally.
  • the exhaust aftertreatment device is particularly favorable for energy absorption in a frontal impact, in particular an offset frontal impact, with its longitudinal axis is arranged at least parallel to a main axis of force in the event of impact, with particular preference aligned with the main axis of force.
  • the full force introduced by the impact acts on the housing of the exhaust gas aftertreatment device in the direction of its longitudinal axis virtually on impact. In this sense, therefore, a motor vehicle is preferred in which the
  • Exhaust after-treatment device is arranged approximately horizontally, preferably horizontally and particularly preferably aligned in the longitudinal direction.
  • the motor vehicle is preferably designed as a passenger car.
  • the advantages of the exhaust aftertreatment device or of the exhaust aftertreatment system with regard to their impact behavior are realized in a particularly suitable manner.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a conventional
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 3 shows the embodiment of Figure 2 in a deformed state
  • Fig. 4 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a known exhaust aftertreatment device according to the prior art.
  • the exhaust gas aftertreatment device 1 has a housing 3, in which at least two exhaust aftertreatment elements are arranged, namely a first exhaust aftertreatment element 5, which is here as a particulate filter, in particular as a diesel particulate filter, preferably with an SCR coating, and a second exhaust aftertreatment element 7, which is designed here as SCR catalyst.
  • the housing 3 is in one piece
  • the exhaust aftertreatment elements 5, 7 are spaced from the housing 3 by mats 9, 11.
  • the second exhaust aftertreatment element 7 comprises a ceramic substrate, in particular a cordierite substrate, which is not or hardly deformable.
  • the first exhaust aftertreatment element 5 preferably has a silicon carbide substrate.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the invention the exhaust aftertreatment device 1. Same and functionally identical
  • the exhaust aftertreatment device 1 here has a first housing part 13 and a second housing part 15.
  • the first housing part 13 is partially, namely in a transition region 17, in the second housing part 15th
  • the two housing parts 13, 15 are preferably connected to each other gas-tight.
  • the end region 19 preferably provided a welding or soldering seam. But it is also a clamp connection or a frictional connection of the housing parts 13, 15 possible.
  • the first housing part 13 and the second housing part 15 each have a jacket 21, 23 which is preferably made of sheet metal, in particular sheet metal, preferably of a
  • the first exhaust aftertreatment element 5 is of an inner
  • Outer diameter is smaller than the inner diameter of the shell 21st
  • the second exhaust aftertreatment element 7 is not stored here in a mat, but lies with its outer peripheral surface 27 directly to an inner peripheral surface 29 of the jacket 23 at. Its outer diameter thus preferably corresponds substantially, particularly preferably exactly, to the inner diameter of the jacket 23. In comparison to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, in which the mat 11 is provided, the outer diameter of the second exhaust-gas aftertreatment element 7 is in the exhaust-gas aftertreatment device according to FIG increased. If, for the same exhaust aftertreatment performance, a volume of the second exhaust aftertreatment elements 7 in the embodiments according to FIG. 1 on the one hand and FIG. 2 on the other hand are kept the same, it is therefore possible to make the second exhaust aftertreatment element 7 shorter in the exemplary embodiment according to FIG. 2, seen in the longitudinal direction. As a result, the exhaust gas aftertreatment device 1 can be made shorter overall and, for that reason alone, have a lower block-forming effect than is the case in the known exhaust gas aftertreatment device 1 according to FIG.
  • the second exhaust gas aftertreatment element 7 according to FIG. 2 is preferably partially soldered in the region of its abutment with the outer circumferential surface 27 on the inner circumferential surface 29, the solder joint preferably not extending over the entire length of the second exhaust aftertreatment element 7 (seen in the horizontal direction in FIG. 2) , In particular, edge regions are preferably exempted from the soldering. But it is also possible that the second exhaust aftertreatment element 7 is soldered along its entire length with the jacket 23. About the extent of the Solder connection is preferably a tearing force adjustable beyond which the second exhaust aftertreatment element 7 is released from the jacket 23, in particular demolished. In this way, additional impact energy can be absorbed.
  • first exhaust aftertreatment element 5 preferably has a silicon carbide substrate, in the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the second exhaust aftertreatment element 7 preferably a substrate, which comprises structured metal foils, in particular a Metalit ® substrate.
  • the substrate of the first exhaust aftertreatment element 5 has a higher rigidity than the substrate of the second exhaust aftertreatment element 7. Therefore, in the event of an impact when the first exhaust aftertreatment element 5 is forced onto the second exhaust aftertreatment element 7, the substrate of the second exhaust aftertreatment element 7 will pass through compresses the substrate of the first exhaust aftertreatment element 5, which further impact energy is absorbed by this deformation.
  • FIG. 3 shows the situation after an impact.
  • the connection between the first housing part 13 and the second housing part 15 is torn in the end portion 19, and the first housing part 13 has been displaced into the second housing part 15 inside.
  • the length of the exhaust aftertreatment device 1 and in particular of the housing 3 has been effectively shortened relative to one another by telescoping relative movement of the two housing parts 13, 15 relative to each other.
  • the first exhaust aftertreatment element 5 is pushed onto the second exhaust aftertreatment element 7, which has resulted in its deformation in the longitudinal direction due to the different rigidity of the substrates and in particular by the compressibility of the substrate of the second exhaust aftertreatment element 7. As a result, further impact energy has been absorbed.
  • both substrates of the exhaust aftertreatment elements 13, 15 are destroyed upon impact, whereby additional impact energy is absorbed.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an exhaust gas aftertreatment system 31 according to the invention, which has the above-described exhaust gas aftertreatment device 1 according to the invention.
  • Exhaust after-treatment device 33 is provided, which is preferably formed here as an oxidation catalyst, in particular as a diesel oxidation catalyst.
  • the exhaust aftertreatment device 33 is fluidly connected to the exhaust aftertreatment device 1 for passing exhaust gas.
  • the exhaust aftertreatment device 33 is arranged upstream of the exhaust gas aftertreatment device 1, viewed in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust aftertreatment system 31 here has a first connection flange 35 for connection to an exhaust line coming from an internal combustion engine, the connection flange 35 particularly preferably serving for connecting the exhaust aftertreatment system 31 to an outlet flange of a turbine of an exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust aftertreatment device 33 is fluidly connected to the exhaust aftertreatment device 1 through a connecting line element 37. Downstream of the exhaust aftertreatment device 1 or on this itself, a second connecting flange 39 is arranged, which serves for the connection of the exhaust aftertreatment system 31 with a downstream exhaust gas piping.
  • the exhaust aftertreatment device 33 and the exhaust aftertreatment device 1 are oriented substantially perpendicular to each other. Accordingly, the exhaust gas in the connecting pipe member 37 is deflected by approximately 90 °.
  • the exhaust aftertreatment system 31 is preferably attached directly to an internal combustion engine, wherein it is particularly preferably aligned in the longitudinal direction of the internal combustion engine.
  • it is particularly preferably aligned in the longitudinal direction of the internal combustion engine.
  • in the assembled state extends
  • Exhaust gas aftertreatment device 1 in the longitudinal direction of the internal combustion engine, in particular when it is longitudinally installed in an engine compartment of a motor vehicle.
  • the exhaust aftertreatment device 33 in the mounted state on a motor vehicle is preferably oriented substantially vertically, while the exhaust gas aftertreatment device 1 is oriented substantially horizontally, wherein it preferably extends in the longitudinal direction of the motor vehicle.
  • the longitudinal axis of the exhaust gas aftertreatment device 1 is therefore preferably arranged parallel or even in alignment with the main force axis of the impact.
  • the exhaust gas aftertreatment device 1 and the exhaust aftertreatment system 31 can be arranged compactly in an engine compartment of a motor vehicle, preferably a passenger car, wherein the exhaust aftertreatment device 1 is defined above a critical force level compressed so that it does not block and absorbs impact energy.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) mit einem Gehäuse (3), in dem wenigstens zwei Abgasnachbehandlungselemente (5,7) angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass ein erstes Gehäuseteil (13), in dem ein erstes Abgasnachbehandlungselement (5) angeordnet ist, in einem zweiten Gehäuseteil (15), in dem ein zweites Abgasnachbehandlungselement (7) angeordnet ist, bereichsweise aufgenommen und geführt ist.

Description

Abgasnachbehandlungseinrichtung, Abgasnachbehandlungssystem,
Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Abgasnachbehandlungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6, eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 009 940 A1 geht ein Abgasnachbehandlungssystem hervor, das eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die bevorzugt als Oxidationskatalysator ausgebildet ist, und eine Abgasnachbehandlungseinrichtung stromabwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - aufweist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem zwei Abgasnachbehandlungselemente, nämlich bevorzugt ein Partikelfilter und ein für eine selektive katalytische Reduktion eingerichteter Katalysator (SCR- Katalysator) angeordnet ist. Dabei ist der Partikelfilter sowohl stromaufwärts des SCR- Katalysators als auch - in Fahrtrichtung eines das Abgasnachbehandlungssystem aufweisenden Kraftfahrzeugs gesehen - vor diesem angeordnet. Kommt es zu einer Unfallsituation, in der das Kraftfahrzeug im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse des Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung verformt wird, erweist sich dieses als vergleichsweise steif, weil es sich in Längsrichtung der hintereinander angeordneten Abgasnachbehandlungselemente nahezu nicht verformen kann. Es wirkt insofern blockbildend, kann keine Aufprallenergie aufnehmen und birgt das Risiko, selbst in den Bereich eines Fahrgastraums verlagert zu werden oder andere Komponenten dorthin zu verschieben. Die relativ steife Struktur ist daher in Hinblick auf das Aufprallverhalten des Kraftfahrzeugs und auf einen Insassenschutz verbesserungswürdig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abgasnachbehandlungssystem, eine Brennkraftmaschine und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchen ebenfalls die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes Abgasnachbehandlungselement in einem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, wobei ein zweites Abgasnachbehandlungselement in einem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist, und wobei das erste Gehäuseteil in dem zweiten Gehäuseteil bereichsweise aufgenommen und geführt ist. Das Gehäuse ist insgesamt also weder monolithisch noch als starrer Verbund verschiedener, aneinandergefügter Teile aufgebaut, sondern vielmehr aufgrund der Aufnahme und Führung eines Bereichs des ersten Gehäuseteils in dem zweiten Gehäuseteil jedenfalls bei Einwirkung einer gewissen, vorzugsweise eine vorherbestimmten Obergrenze übersteigenden Kraft, teleskopierbar und damit in seiner Länge veränderlich. Es ist daher in einer Aufprallsituation möglich, dass das erste Gehäuseteil weiter in das zweite Gehäuseteil hineinverlagert wird, wodurch die Länge der
Abgasnachbehandlungseinrichtung reduziert wird. Somit wirkt diese nicht blockbildend. Weiterhin kann sie bei der Relativverlagerung des ersten Gehäuseteils in das zweite Gehäuseteil hinein Aufprallenergie aufnehmen, sodass sie energieabsorbierend wirkt. Durch die Längenreduktion wird außerdem die Gefahr gemildert, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung selbst in einen Fahrzeuginnenraum eindringt oder andere Elemente in diesen hineinschiebt.
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, bei dem das erste und auch das zweite Gehäuseteil zylindersymmetrisch, bevorzugt kreiszylindrisch ausgebildet sind. Es sind aber auch andere, insbesondere von der kreisförmigen Querschnittsgeometrie abweichende Ausgestaltungen möglich,
beispielsweise eine polygonale Querschnittsgeometrie. Ein Innendurchmesser oder ein anderes geeignetes Innenmaß des zweiten Gehäuseteils ist vorzugsweise so auf einen Außendurchmesser oder ein anderes geeignetes Außenmaß des ersten Gehäuseteils abgestimmt, dass das erste Gehäuseteil in dem zweiten Gehäuseteil durch Anlage seiner äußeren Mantelfläche an einer inneren Umfangsfläche des zweiten Gehäuseteils geführt wird. Bevorzugt ist eine Differenz zwischen einem Innenradius des ersten Gehäuseteils und einem Außenradius des zweiten Gehäuseteils gerade gleich der Summe der
Wandstärken von Gehäusemänteln der Gehäuseteile, sodass sich eine sichere Führung unter Anlage für das erste Gehäuseteil in dem zweiten Gehäuseteil ergibt. Es ist aber auch möglich, dass über die Radiendifferenz eine definierte Verschiebekraft vorgegeben wird, beispielsweise indem der Innenradius des zweiten Gehäuseteils und der Außenradius des ersten Gehäuseteils derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich eine Presspassung mit definierter Presskraft ergibt.
Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil weisen bevorzugt eine gemeinsame Längsachse auf, die in montiertem Zustand der beiden Gehäuseteile zusammenfallen, also eine gemeinsame, koaxiale Längsachse bilden. Entlang dieser gemeinsamen Längsachse erfolgt dann im Fall eines Aufpralls die Relativverlagerung der beiden Gehäuseteile und entsprechend die Längenreduktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung.
Vorzugsweise weist/weisen das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil einen Mantel auf, der aus Blech, insbesondere aus Metallblech, bevorzugt aus einem
Dünnblechmaterial, ausgebildet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung beträgt eine Wandstärke des Mantels des ersten Gehäuseteils und/oder des Mantels des zweiten Gehäuseteils von mindestens 0,5 mm bis höchstens 1 ,5 mm, vorzugsweise 1 mm.
Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil sind bevorzugt gasdicht miteinander verbunden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist hierfür eine Schellenverbindung mit einer das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil verbindenden Schelle vorgesehen. Bei einem anderen, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Gehäuseteil stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere durch Schweißen oder Löten. Dabei ist bevorzugt der Mantel des ersten Gehäuseteils mit dem Mantel des zweiten Gehäuseteils an dem Ende des zweiten Gehäuseteils, an welchem das erste Gehäuseteil aus diesem herausragt, stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet. Auch eine Klebverbindung ist möglich, soweit gewährleistet ist, dass diese die typischerweise auftretenden Abgastemperaturen im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung dauerhaft zerstörungsfrei übersteht. Bei einem anderen, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Gehäuseteil reibschlüssig miteinander verbunden, bevorzugt miteinander verspannt. Es ist auch möglich, dass über die Radiendifferenz eine Presspassung derart verwirklicht wird, dass die beiden Gehäuseteile gasdicht miteinander verbunden sind. Auch eine Blechverbindung mit reduzierter Wandstärke im Sinne einer Sollbruchstelle ist möglich.
Vorzugsweise ist über die gasdichte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil eine vorherbestimmte Untergrenze für eine in Längsrichtung wirkende Verformungskraft definiert, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung bei Krafteinwirkung oberhalb dieses kritischen Kraftniveaus gestaucht wird. In diesem Fall wird die gasdichte Verbindung zwischen den Gehäuseteilen zerstört, und es kommt zu der bereits beschriebenen Relativverlagerung. Werden dagegen in das Gehäuse - in Längsrichtung gesehen - Kräfte eingeleitet, die unterhalb des kritischen Kraftniveaus bleiben, ist die gasdichte Verbindung stabil, sodass es weder zu einer Undichtigkeit noch zu einer Verformung der Abgasnachbehandlungseinrichtung kommt. Dabei zeigt sich, dass bereits die Zerstörung der gasdichten Verbindung Energie erfordert, die aus der Aufprallenergie entnommen und somit absorbiert wird. Zusätzlich treten bei der Relatiwerlagerung des ersten Gehäuseteils in dem zweiten Gehäuseteil bevorzugt Reibungskräfte auf, die ebenfalls zu einer Absorption von Aufprallenergie beitragen. Die gasdichte Verbindung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die vorherbestimmte Untergrenze für die in
Längsrichtung wirkende Verformungskraft mindestens 30 kN bis höchstens 40 kN, vorzugsweise 35 kN beträgt. In Aufprallversuchen hat sich herausgestellt, dass diese Werte geeignete Grenzen im Sinne einer Minimierung einer Krafteinleitung in den
Fahrzeuginnenraum darstellen.
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das erste Abgasnachbehandlungselement ein erstes Substrat aufweist, wobei das zweite Abgasnachbehandlungselement ein zweites Substrat aufweist. Das erste Substrat weist dabei eine höhere Steifigkeit auf als das zweite Substrat. Wird bei einem Aufprall das erste Gehäuseteil in das zweite Gehäuseteil unter Stauchung der Abgasnachbehandlungseinrichtung verschoben, wird zugleich das erste Substrat gegen das zweite Substrat gedrängt. Dadurch, dass das erste Substrat eine höhere Steifigkeit aufweist als das zweite, wird hierbei das zweite Substrat in definierter Weise durch das erste Substrat deformiert, insbesondere gestaucht. Dabei wird zusätzlich Aufprallenergie aufgenommen und in Verformungsarbeit des zweiten Substrats umgewandelt.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das erste Substrat Siliziumcarbid (SiC) umfasst, vorzugsweise aus Siliziumcarbid besteht, beziehungsweise als Siliziumcarbid-Substrat ausgebildet ist. Das zweite Substrat weist bevorzugt wenigstens eine strukturierte Metallfolie, vorzugsweise eine Mehrzahl strukturierter Metallfolien auf. Bevorzugt besteht das zweite Substrat aus strukturierten Metallfolien. Diese sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass Turbulenzen in dem Abgas erzeugt werden, welches das Substrat durchströmt. Bevorzugt ist das zweite Substrat als Metalit®-Katalysatorsubstrat ausgebildet. Weist das zweite Substrat strukturierte Metallfolien auf, lassen sich diese bei einem Aufprall ohne weiteres durch das sehr viel steifere, erste Siliziumcarbid-Substrat deformieren, insbesondere stauchen.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das erste Abgasnachbehandlungselement als Dieselpartikelfilter ausgebildet ist, wobei das zweite Abgasnachbehandlungselement als SCR-Katalysator ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist das erste Abgasnachbehandlungselement zusätzlich eine SCR-Katalysatorbeschichtung auf, sodass es insgesamt als sogenannter SDPF-Partikelfilter mit selektiv katalytisch wirkender
Beschichtung ausgebildet ist. Besonders wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei dem das erste Abgasnachbehandlungselement als Partikelfilter, insbesondere als SDPF- Partikelfilter, ausgebildet ist, wobei das erste Substrat als Siliziumcarbid-Substrat ausgebildet ist. Das zweite Abgasnachbehandlungselement ist bevorzugt als SCR-Katalysator ausgebildet, wobei das zweite Substrat strukturierte Metallfolien aufweist, die zur SCR- Katalyse eingerichtet, insbesondere mit einer SCR-Beschichtung versehen sind. Vorteilhaft hierbei ist, dass sich die Beschichtung für den Partikelfilter, insbesondere den SDPF- Partikelfilter, ohne weiteres auf das Siliziumcarbid-Substrat aufbringen lässt, wobei sich eine SCR-Beschichtung ohne weiteres auf ein Substrat aus strukturierten Metallfolien aufbringen lässt.
Alternativ wird ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, bei dem das erste Abgasnachbehandlungselement als SCR-Katalysator ausgebildet ist, wobei das zweite Abgasnachbehandlungselement als Dieselpartikelfilter, vorzugsweise mit zusätzlicher SCR-Katalysatorbeschichtung, ausgebildet ist. Dabei wird quasi die umgekehrte Konfiguration zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwirklicht.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement mit dem zweiten Gehäuseteil verlötet ist. Insbesondere ist das zweite Abgasnachbehandlungselement mit der inneren Umfangsfläche des Mantels des zweiten Gehäuseteils verlötet. Somit wird eine unmittelbare Verbindung zwischen dem zweiten Abgasnachbehandlungselement und dem Mantel geschaffen. Üblicherweise ist bei bekannten Abgasnachbehandlungseinrichtungen zwischen der inneren Umfangsfläche des Mantels und dem Substrat eine Matte angeordnet, durch welche das Substrat von dem Mantel beabstandet ist. Ein Außendurchmesser des Substrats ist dadurch um die zweifache Dicke der Matte kleiner als der Innendurchmesser des Mantels. Wird das zweite Abgasnachbehandlungselement mit dem zweiten Gehäuseteil verlötet, entfällt die Matte, sodass der Außendurchmesser des zweiten Abgasnachbehandlungselements beziehungsweise des Substrats desselben im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Mantels entspricht. Durch diese
Vergrößerung des zweiten Abgasnachbehandlungselements in radialer Richtung ist es bei Beibehaltung eines identischen Volumens möglich, es - in Längsrichtung gesehen - kürzer auszubilden, als wenn eine Matte vorgesehen wäre. Damit reduziert sich bei gleicher Abgasnachbehandlungsleistung auch die Länge des Gehäuses der Abgasnachbehandlungseinrichtung insgesamt. Dies ist in Hinblick auf das Aufprallverhalten des die Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs und insbesondere in Hinblick auf den Insassenschutz vorteilhaft. Das bereits im Ausgangszustand kürzere Gehäuse verkürzt sich bei einem Aufprall weiter, wobei sich effektiv die Gefahr eines Eindringens in den Fahrzeuginnenraum oder einer Verlagerung anderer Teile in diesen durch das Gehäuse stark verringert.
Vorzugsweise ist das zweite Abgasnachbehandlungselement nicht über seine gesamte Länge mit dem zweiten Gehäuseteil verlötet, wobei sich also die Lotverbindung - in Längsrichtung des zweiten Gehäuseteils gesehen - nicht über die gesamte Längserstreckung des zweiten Abgasnachbehandlungselements erstreckt. Diese Ausgestaltung dient insbesondere dazu, unzulässig hohe Verspannungen zwischen dem zweiten
Abgasnachbehandlungselement und dem zweiten Gehäuseteil aufgrund verschiedener Wärmeausdehnung zu vermeiden. Über eine konkrete Abstimmung der Länge der Lötverbindung kann darüber hinaus eine definierte Festigkeit derselben eingestellt werden, sodass sich eine definierte Untergrenze für eine in Längsrichtung wirkende Kraft ergibt, oberhalb derer die Lötverbindungen zwischen dem zweiten Abgasnachbehandlungselement und dem zweiten Gehäuseteil zerstört wird. Auf diese Weise ist es bei einem Aufprall möglich, zusätzliche Aufprallenergie durch Losreißen des zweiten
Abgasnachbehandlungselements von dem zweiten Gehäuseteil aufzunehmen. Eine in Längsrichtung gesehen verkürzte Lötverbindung wird bevorzugt dadurch bewirkt, dass wenigstens ein Randbereich des zweiten Abgasnachbehandlungselements von der Lötverbindung frei bleibt. Bevorzugt bleiben beidseitig Randbereiche des zweiten
Abgasnachbehandlungselements von der Lötverbindung frei, wobei diese dann nur in einem mittleren Bereich desselben vorgesehen ist.
Das erste Abgasnachbehandlungselement ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung auf einer Matte gelagert, durch welche es von einer inneren Umfangsfläche des ersten Gehäuseteils beabstandet und vorzugsweise auch thermisch isoliert ist. Das Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung weist vorzugsweise eine
Rippenstruktur auf, welche zusätzlich dessen Steifigkeit - in Längsrichtung gesehen - vermindert, eine Deformation des Gehäuses bei einem Aufprall erleichtert und bei der Verformung zusätzliche Aufprallenergie absorbiert.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Abgasnachbehandlungssystem mit den
Merkmalen des Anspruchs 6 geschaffen wird. Dieses weist eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf und ist gekennzeichnet durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung ist mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur
Durchleitung von Abgas fluidverbunden. In Zusammenhang mit dem Abgasnachbehandlungssystem verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung erläutert wurden.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems bevorzugt, bei welchem die Abgasnachbehandlungsvorrichtung in montiertem Zustand im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise senkrecht, zu der Abgasnachbehandlungseinrichtung orientiert ist. Besonders bevorzugt ist in montiertem Zustand die Abgasnachbehandlungsvorrichtung annähernd senkrecht in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung annähernd waagerecht, vorzugsweise waagerecht in dem Motorraum und vorzugsweise - in Fahrtrichtung gesehen - hinter der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist. Es ergibt sich so eine besonders kompakte Ausführung des Abgasnachbehandlungssystems. In der Abgasführung von der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu der Abgasnachbehandlungseinrichtung, die bevorzugt - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - stromabwärts der
Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, ergibt sich für den Abgasstrom eine Umlenkung um ungefähr 90°. Dies begünstigt ein energieverzehrendes Abknicken eines Abgasleitungselements, welches die Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit der
Abgasnachbehandlungseinrichtung verbindet.
Die Anordnung der Abgasnachbehandlungseinrichtung waagerecht in dem Motorraum und bevorzugt entlang einer Längserstreckung des Kraftfahrzeugs begünstigt eine Absorptionsenergieaufnahme durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung bei einem Frontalaufprall, insbesondere bei einem versetzten Frontalaufprall, wobei eine
Krafthauptachse des Aufpralls mit der Längsachse der Abgasnachbehandlungseinrichtung fluchtet. Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - angeordnet ist.
Besonders bevorzugt weist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen Oxidations- katalysator auf oder ist als Oxidationskatalysator ausgebildet.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 geschaffen wird. Diese zeichnet sich durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder durch ein Abgasnachbehandlungssystem nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aus. Dabei verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung und dem Abgasnachbehandlungssystem erläutert wurden.
Bevorzugt ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung an der Brennkraftmaschine befestigt und in Längsrichtung derselben ausgerichtet. Dies ist zum einen thermisch besonders günstig, zum anderen begünstigt die Ausrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Längsrichtung der Brennkraftmaschine deren Energieaufnahme durch Verformung bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Frontalaufprall. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Brennkraftmaschine ihrerseits in ein Kraftfahrzeug in Längsrichtung eingebaut ist.
Es wird auch eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung geodätisch unterhalb eines Abgasturboladers angeordnet ist. Dadurch ist eine besonders kompakte Anordnung des gesamten Abgasnachbehandlungssystems an der Brennkraftmaschine möglich, wobei sich zugleich ein besonders günstiges Aufprallverhalten ergibt.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich durch eine Brennkraftmaschine nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aus. Dabei verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist die Brennkraftmaschine längs in einem Motorraum angeordnet, wobei sich zugleich auch die an der Brennkraftmaschine befestigte Abgasnachbehandlungseinrichtung in Längsrichtung und wenigstens annähernd waagerecht, vorzugsweise waagerecht erstreckt. Somit ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere zur Energieaufnahme bei einem Frontalaufprall, insbesondere einem versetzten Frontalaufprall, besonders günstig angeordnet, wobei ihre Längsachse zumindest parallel zu einer Krafthauptachse im Aufprallfall angeordnet ist, wobei sie besonders bevorzugt mit der Krafthauptachse fluchtet. Somit greift quasi beim Aufprall die volle durch den Aufprall eingeleitete Kraft an dem Gehäuse der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Richtung von deren Längsachse an. In diesem Sinne wird also auch ein Kraftfahrzeug bevorzugt, bei welchem die
Abgasnachbehandlungseinrichtung ungefähr waagerecht, vorzugsweise waagerecht und besonders bevorzugt in Längsrichtung ausgerichtet angeordnet ist.
Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildet. Dabei verwirklichen sich in besonders geeigneter Weise die Vorteile der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise des Abgasnachbehandlungssystems in Hinblick auf deren Aufprallverhalten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen
Abgasnachbehandlungseinrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Abgasnachbehandlungseinrichtung in unverformtem Zustand;
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 in verformtem Zustand, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Abgasnachbehandlungssystems.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik. Dabei weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 ein Gehäuse 3 auf, in dem wenigstens zwei Abgasnachbehandlungselemente angeordnet sind, nämlich ein erstes Abgasnachbehandlungselement 5, das hier als Partikelfilter, insbesondere als Dieselpartikelfilter, vorzugsweise mit einer SCR- Beschichtung, ausgebildet ist, und ein zweites Abgasnachbehandlungselement 7, welches hier als SCR-Katalysator ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist einteilig
ausgestaltet, wodurch sich seine Länge im Falle eines Aufpralls nahezu nicht reduziert, sodass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 blockbildend wirkt. Die Abgasnachbehandlungselemente 5, 7 sind durch Matten 9, 11 von dem Gehäuse 3 beabstandet. Typischerweise weist das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 ein Keramiksubstrat, insbesondere ein Cordierit-Substrat auf, welches nicht oder kaum verformbar ist. Das erste Abgasnachbehandlungselement 5 weist bevorzugt ein Siliziumcarbid-Substrat auf. Damit weisen die beiden Abgasnachbehandlungselemente 5, 7 insgesamt eine ähnliche Steifigkeit auf, sodass es selbst dann, wenn sich das Gehäuse 3 - in der in Figur 1 horizontalen Längsrichtung gesehen - verformen würde, nicht zu einer Stauchung eines der aufeinandertreffenden Abgasnachbehandlungselemente 5, 7 käme. Daher würden auch diese dann blockbildend wirken, und es könnte keine oder jedenfalls nur eine geringe Menge an Aufprallenergie absorbiert werden. Zudem reduziert sich die Länge der bekannten Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 beim Aufprall kaum, sodass es möglich ist, dass sie in einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs eindringt oder andere Teile in den Innenraum verschiebt.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche
Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die
vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 weist hier ein erstes Gehäuseteil 13 und ein zweites Gehäuseteil 15 auf. Das erste Abgasnachbehandlungselement 5, welches wiederum bevorzugt als Partikelfilter, insbesondere als Dieselpartikelfilter, besonders bevorzugt mit SCR-Beschichtung, ausgebildet ist, ist in dem ersten Gehäuseteil 13 angeordnet. Das zweite Abgasnachbehandlungselement 7, welches hier bevorzugt als SCR-Katalysator ausgebildet ist, ist in dem zweiten Gehäuseteil 15 angeordnet. Dabei ist das erste Gehäuseteil 13 bereichsweise, nämlich in einem Übergangsbereich 17, in dem zweiten Gehäuseteil 15
aufgenommen und geführt.
Dadurch ist im Fall eines Aufpralls eine teleskopierbare Relativverlagerung der beiden Gehäuseteile 13, 15 - in Längsrichtung des Gehäuses 3 gesehen - möglich, sodass sich die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 verformen und insbesondere in Längsrichtung gestaucht werden kann. Dadurch wirkt sie nicht blockbildend und kann Aufprallenergie aufnehmen.
In einem Endbereich 19 des zweiten Gehäuseteils 15, in dem das erste Gehäuseteil 13 aus dem zweiten Gehäuseteil 15 herausragt, sind die beiden Gehäuseteile 13, 15 vorzugsweise gasdicht miteinander verbunden. Insbesondere ist in dem Endbereich 19 bevorzugt eine Schweiß- oder Lötnaht vorgesehen. Es ist aber auch eine Schellenverbindung oder eine reibschlüssige Verbindung der Gehäuseteile 13, 15 möglich. Durch die Verbindung wird vorzugsweise eine Mindestkraft vorgegeben, oberhalb derer die
Verbindung zerstört wird, sodass sich die beiden Gehäuseteile 13, 15 relativ zueinander verlagern können, wobei das erste Gehäuseteil 13 weiter in das zweite Gehäuseteil 15 hineinverlagert und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 insgesamt gestaucht wird.
Das erste Gehäuseteil 13 und das zweite Gehäuseteil 15 weisen jeweils einen Mantel 21 , 23 auf, der bevorzugt aus Blech, insbesondere Metallblech, bevorzugt aus einem
Dünnblechmaterial, besonders bevorzugt mit einer Wandstärke von weniger als 1 mm, ausgebildet ist. Das erste Abgasnachbehandlungselement 5 ist von einer inneren
Umfangsfläche 25 des Mantels 21 durch eine Matte 9 beabstandet, sodass sein
Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Mantels 21.
Dagegen ist das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 hier nicht in einer Matte gelagert, sondern liegt mit seiner äußeren Umfangsfläche 27 unmittelbar an einer inneren Umfangsfläche 29 des Mantels 23 an. Sein Außendurchmesser entspricht damit vorzugsweise im Wesentlichen, besonders bevorzugt genau, dem Innendurchmesser des Mantels 23. Im Vergleich zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Matte 11 vorgesehen ist, ist also der Außendurchmesser des zweiten Abgasnachbehandlungselements 7 bei der Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß Figur 2 vergrößert. Soll für eine gleiche Abgasnachbehandlungsleistung ein Volumen der zweiten Abgasnachbehandlungselemente 7 in den Ausführungen gemäß Figur 1 einerseits und Figur 2 andererseits gleich gehalten werden, ist es daher möglich, das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Figur 2 - in Längsrichtung gesehen - kürzer auszubilden. Dadurch kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 insgesamt kürzer ausgebildet sein und schon allein deswegen eine geringere blockbildende Wirkung aufweisen, als dies bei der bekannten Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 gemäß Figur 1 der Fall ist.
Das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 gemäß Figur 2 ist bevorzugt im Bereich seiner Anlage mit der äußeren Umfangsfläche 27 an der inneren Umfangsfläche 29 bereichsweise verlötet, wobei die Lötverbindung sich bevorzugt nicht über die gesamte Länge - in Figur 2 in horizontaler Richtung gesehen - des zweiten Abgasnachbehandlungselements 7 erstreckt. Insbesondere sind bevorzugt Randbereiche von der Verlötung freigestellt. Es ist aber auch möglich, dass das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 entlang seiner gesamten Länge mit dem Mantel 23 verlötet ist. Über die Ausdehnung der Lötverbindung ist vorzugsweise eine Abreißkraft einstellbar, bei deren Überschreitung das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 von dem Mantel 23 gelöst, insbesondere abgerissen wird. Auf diese Weise kann zusätzlich Aufprallenergie aufgenommen werden.
Während das erste Abgasnachbehandlungselement 5 bevorzugt ein Siliziumcarbid- Substrat aufweist, weist bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 vorzugsweise ein Substrat auf, welches strukturierte Metallfolien umfasst, insbesondere ein Metalit®-Substrat. Bei einer solchen Kombination weist das Substrat des ersten Abgasnachbehandlungselements 5 eine höhere Steifigkeit auf als das Substrat des zweiten Abgasnachbehandlungselements 7. Daher wird im Falle eines Aufpralls, wenn das erste Abgasnachbehandlungselement 5 auf das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 gedrängt wird, das Substrat des zweiten Abgasnachbehandlungselements 7 durch das Substrat des ersten Abgasnachbehandlungselements 5 komprimiert, wobei durch diese Verformung weitere Aufprallenergie aufgenommen wird.
Dies ist in Figur 3 schematisch dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene
Beschreibung verwiesen wird. Figur 3 zeigt die Situation nach einem Aufprall. Dabei ist die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil 13 und dem zweiten Gehäuseteil 15 in dem Endbereich 19 gerissen, und das erste Gehäuseteil 13 ist in das zweite Gehäuseteil 15 hinein verlagert worden. Insgesamt ist so die Länge der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 und insbesondere des Gehäuses 3 durch teleskopierbare Relativbewegung der beiden Gehäuseteile 13, 15 relativ zueinander effektiv verkürzt worden. Das erste Abgasnachbehandlungselement 5 ist auf das zweite Abgasnachbehandlungselement 7 aufgeschoben, wodurch sich aufgrund der verschiedenen Steifigkeit der Substrate und insbesondere durch die Komprimierbarkeit des Substrats des zweiten Abgasnachbehandlungselements 7 dessen Verformung in Längsrichtung ergeben hat. Hierdurch ist weitere Aufprallenergie aufgenommen worden.
Es ist auch bevorzugt möglich, dass beide Substrate der Abgasnachbehandlungselemente 13, 15 beim Aufprall zerstört werden, wodurch zusätzliche Aufprallenergie absorbiert wird.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Abgasnachbehandlungssystems 31 , das die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 aufweist. Außerdem ist eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 vorgesehen, die hier bevorzugt als Oxidations- katalysator, insbesondere als Dieseloxidationskatalysator, ausgebildet ist. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 ist mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 zur Durchleitung von Abgas fluidverbunden.
Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 ist hier stromaufwärts - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - von der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 angeordnet. Das Abgasnachbehandlungssystem 31 weist hier einen ersten Verbindungsflansch 35 zur Verbindung mit einer von einer Brennkraftmaschine kommenden Abgasleitung auf, wobei der Verbindungsflansch 35 besonders bevorzugt zur Verbindung des Abgasnachbehandlungssystems 31 mit einem Austrittsflansch einer Turbine eines Abgasturboladers dient. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 ist mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 durch ein Verbindungsleitungselement 37 fluidverbunden. Stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 oder an dieser selbst ist ein zweiter Verbindungsflansch 39 angeordnet, welcher der Verbindung des Abgasnachbehandlungssystems 31 mit einer sich stromabwärts anschließenden Abgasverrohrung dient.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 im Wesentlichen senkrecht zueinander orientiert. Entsprechend wird das Abgas in dem Verbindungsleitungselement 37 um ungefähr 90° umgelenkt.
Das Abgasnachbehandlungssystem 31 ist vorzugsweise direkt an einer Brennkraftmaschine befestigt, wobei es besonders bevorzugt in Längsrichtung der Brennkraftmaschine ausgerichtet ist. Bevorzugt erstreckt sich in montiertem Zustand die
Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 in Längsrichtung der Brennkraftmaschine, insbesondere dann, wenn diese in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs längs eingebaut ist.
Somit zeigt sich, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 33 in montiertem Zustand an einem Kraftfahrzeug bevorzugt im Wesentlichen senkrecht orientiert ist, während die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 im Wesentlichen waagerecht orientiert ist, wobei sie sich vorzugsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt.
Kommt es insbesondere zu einem seitlich versetzten Frontalaufprall, ist die Längsachse der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 daher bevorzugt parallel oder sogar fluchtend zur Krafthauptachse des Aufpralls angeordnet. Dadurch kann bei der Verformung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 besonders effektiv eine große Menge an
Aufprallenergie aufgenommen werden.
Damit zeigt sich insgesamt, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 und das Abgasnachbehandlungssystem 31 kompakt in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, angeordnet werden können, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 oberhalb eines kritischen Kraftniveaus definiert gestaucht wird, sodass sie nicht blockbildend wirkt und Aufprallenergie aufnimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) mit einem Gehäuse (3), in dem wenigstens zwei Abgasnachbehandlungselemente (5,7) angeordnet sind, wobei ein erstes Gehäuseteil (13), in dem ein erstes Abgasnachbehandlungselement (5) angeordnet ist, in einem zweiten Gehäuseteil (15), in dem ein zweites Abgasnachbehandlungselement (7) angeordnet ist, bereichsweise aufgenommen und geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (3) oberhalb einer vorherbestimmten Grenze für eine in Gehäuselängsrichtung wirkende Verformungskraft durch Relativverlagerung des ersten Gehäuseteils (13) in das zweite Gehäuseteil (15) teleskopierbar ist.
2. Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Abgasnachbehandlungselement (5) ein erstes Substrat aufweist, wobei das zweite Abgasnachbehandlungselement (7) ein zweites Substrat aufweist, wobei das erste Substrat eine höhere Steifigkeit aufweist als das zweite Substrat.
3. Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Substrat Siliziumcarbid umfasst, vorzugsweise aus Siliziumcarbid besteht, wobei das zweite Substrat wenigstens eine strukturierte Metallfolie, vorzugsweise eine Mehrzahl strukturierter Metallfolien, umfasst, wobei es bevorzugt aus wenigstens einer strukturierten Metallfolie, vorzugsweise aus einer Mehrzahl strukturierter Metallfolien, besteht.
4. Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste oder das zweite Abgasnachbehandlungselement (5,7) als Partikelfilter, insbesondere als Dieselpartikelfilter, insbesondere als Partikelfilter mit selektiv kata- lytisch reduzierend wirkender Beschichtung, ausgebildet ist, wobei das zweite oder das erste Abgasnachbehandlungselement (7,5) als zur selektiven katalytischen Reduktion ausgebildeter Katalysator ausgebildet ist.
5. Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Abgasnachbehandlungselement (7) mit dem zweiten Gehäuseteil (15) verlötet ist, wobei sich die Lötverbindung vorzugsweise nicht über die gesamte Länge - in Längsrichtung des zweiten Gehäuseteils (15) gesehen - des zweiten Abgasnachbehandlungselements (7) erstreckt.
6. Abgasnachbehandlungssystem (31) mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung (33),
gekennzeichnet durch
eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (33) mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) zur Durchleitung von Abgas fluidverbunden ist.
7. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (33) stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) - in Strömungsrichtung des Abgases gesehen - angeordnet ist, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (33) vorzugsweise einen Oxidati- onskatalysator, insbesondere einen Dieseloxidationskatalysator, aufweist, oder als Oxidationskatalysator, vorzugsweise als Dieseloxidationskatalysator, ausgebildet ist.
8. Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder durch ein Abgasnachbehandlungssystem (31) nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei die Abgasnachbehand- lungseinrichtung (1) bevorzugt an der Brennkraftmaschine befestigt und besonders bevorzugt in Längsrichtung der Brennkraftmaschine ausgerichtet ist.
9. Kraftfahrzeug,
gekennzeichnet durch
eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) vorzugsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, wobei die Brennkraftmaschine besonders bevorzugt längs in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abgasnachbehandlungseinrichtung (1) waagerecht angeordnet ist.
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