DE102021107564A1

DE102021107564A1 - Fahrzeugabgasanlagenmischer mit flexibler dosiererhalterung

Info

Publication number: DE102021107564A1
Application number: DE102021107564.5A
Authority: DE
Inventors: Randall Cvelbar; Eduardo Alano; Amee Bhatt; Amaresh Rakkasagi; Anthony Burnett
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: CN113464250A; US11624310B2; US20210301710A1; DE102021107564B4

Abstract

Eine Komponente für einen Mischer einer Fahrzeugabgasanlage gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine Dosiererhalterung mit einem gebogenen Körper auf, der einen zentralen Vorsprung mit einer Dosiereröffnung hat, die eine Dosiererachse definiert. Der gebogene Körper weist wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und eine zweite Passfläche auf, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, die von der ersten Abmessung verschieden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein einen Mischer für eine Fahrzeugabgasanlage.
HINTERGRUND
Fahrzeuge weisen eine Abgasanlage mit Katalysatorkomponenten zur Verringerung von Emissionen auf. Die Abgasanlage weist ein Einspritzsystem mit einem Injektor oder Dosierer auf, der ein Dieselabgasfluid (DEF) (diesel exhaust fluid) oder ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Lösung aus Harnstoff und Wasser, stromaufwärts eines Katalysators für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator) einspritzt, der zur Verringerung von NOx-Emissionen eingesetzt wird. Stromaufwärts des SCR-Katalysators ist ein Mischer angeordnet, der Motorabgase und Produkte der Harnstoffumwandlung mischt. Das Einspritzsystem weist einen Dosierer auf, der das Fluid in den Abgasstrom sprüht.
Mischer können je nach Anwendung und verfügbarem Bauraum unterschiedliche Größen haben. Zur Befestigung des Dosierers an einem Mischergehäuse ist eine Dosiererhalterung erforderlich. Für Gehäuse unterschiedlicher Größen werden unterschiedliche Dosiererhalterungen und -ausführungen verwendet, wodurch die Teileanzahl stark steigt und sich die Kosten erhöhen.
KURZFASSUNG
Eine Komponente für einen Mischer einer Fahrzeugabgasanlage gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine Dosiererhalterung mit einem gebogenen Körper auf, der einen zentralen Vorsprung mit einer Dosiereröffnung hat, die eine Dosiererachse definiert. Der gebogene Körper weist wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und eine zweite Passfläche auf, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, die von der ersten Abmessung verschieden ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Komponente ist die zweite Abmessung größer als die erste Abmessung.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten umfasst die erste Abmessung einen Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses und die zweite Abmessung einen Innendurchmesser des zweiten Mischergehäuses.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten umfasst die Dosiererhalterung eine einzelne Halterung, an der entweder das erste oder das zweite Mischergehäuse angebracht ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten weist der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Fläche auf, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und wobei die ebene Fläche eine Befestigungsschnittstelle für einen Dosierer umfasst, der so eingerichtet ist, dass er ein Fluid durch die Dosiereröffnung einspritzt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten definieren das erste und das zweite Mischergehäuse jeweils eine Mischermittelachse, und mit einem zweiten Absatz, der den zentralen Vorsprung von der zweiten Passfläche trennt, und einem dritten Absatz, der die zweite Passfläche so von der ersten Passfläche trennt, dass die zweite Passfläche bezüglich der Mischermittelachse radial außerhalb der ersten Passfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten weist die erste Passfläche des gebogenen Körpers eine erste Krümmung und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers eine zweite Krümmung auf, die größer als die erste Krümmung ist, und wobei die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet sind, dass die zweite Passfläche bezüglich der Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten weist die Komponente mehrere Strömungselemente auf, die jeweils ein an der Dosiererhalterung befestigtes stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, und wobei die mehreren Strömungselemente zur Bildung einer Wirbelkammer aneinander befestigt sind.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten umfassen die mehreren Strömungselemente wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Strömungselement, und wobei die Dosiererhalterung wenigstens einen ersten Flanschbereich, der sich in eine zu dem zentralen Vorsprung entgegengesetzte Richtung erstreckt und die Dosiereröffnung wenigstens teilweise umgibt, und einen zweiten Flanschbereich aufweist, der sich wenigstens teilweise um einen Umfangsrand des gebogenen Körpers erstreckt, und wobei das jeweilige stromaufwärtige Ende des ersten und des zweiten Strömungselements dem ersten Flanschbereich zugeordnet ist und das stromaufwärtige Ende des dritten Strömungselements dem zweiten Flanschbereich zugeordnet ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten bildet das erste Strömungselement einen Teil einer Wirbelkammer und das zweite Strömungselement einen verbleibenden Teil der Wirbelkammer, wobei das erste und das zweite Strömungselement so aneinander befestigt sind, dass sie die Dosiererachse im Wesentlichen umgeben, und wobei das dritte Strömungselement am stromabwärtigen Ende einen Armabschnitt aufweist, der am ersten oder am zweiten Strömungselement befestigt ist, und das stromaufwärtige Ende des dritten Strömungselements am zweiten Flanschbereich anliegt, und wobei zwischen einer Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements ein erster offener Raum geschaffen ist und zwischen einer Außenfläche des ersten Strömungselements und einer Innenfläche des zweiten Strömungselements ein zweiter offener Raum geschaffen ist.
Eine Fahrzeugabgasanlagenkomponente gemäß einem noch weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem einen Mischer mit einem stromaufwärtigen Ende, das zum Anschluss an eine stromaufwärtige Abgasanlagenkomponente eingerichtet ist, und einem stromabwärtigen Ende auf, das zum Anschluss an eine stromabwärtige Komponente eingerichtet ist. Der Mischer weist ein Mischergehäuse auf, das einen Innenhohlraum bereitstellt, der eine Mischermittelachse umgibt, und wobei das Mischergehäuse eine Dosiereröffnung hat. Eine Dosiererhalterung ist an der Dosiereröffnung am Mischer angebracht, wobei die Dosiererhalterung so eingerichtet ist, dass sie einen Dosierer trägt, der ein Fluid in den Innenhohlraum des Mischergehäuses einspritzt. Die Dosiererhalterung umfasst einen gebogenen Körper, der einen mittleren Vorsprung mit einer Dosiererhalterungsöffnung aufweist, die eine Dosiererachse definiert, wobei der gebogene Körper wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und eine zweite Passfläche aufweist, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, und wobei die Dosiererhalterung eine einzelne Halterung umfasst, an der entweder das erste oder das zweite Mischergehäuse angebracht ist, um das Mischergehäuse bereitzustellen. Eine Wirbelkammer hat ein stromaufwärtiges Ende, das an der Dosiererhalterung befestigt ist, und ein stromabwärtiges Ende, das zum Innenhohlraum offen ist, und wobei das stromaufwärtige Ende durch eine erste Außenabmessung definiert ist und das stromabwärtige Ende durch eine zweite Außenabmessung definiert ist, die größer als die erste Außenabmessung ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten hat die Dosiererhalterung eine einer Innenfläche des Mischergehäuses zugewandte Außenfläche und eine dem Innenhohlraum zugewandte Innenfläche, und wobei die erste Passfläche des gebogenen Körpers eine erste Krümmung in der Außenfläche aufweist und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers eine zweite Krümmung in der Außenfläche aufweist, die größer als die erste Krümmung ist, und wobei die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet sind, dass die zweite Passfläche bezüglich der Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten weist der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Fläche auf, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und wobei die ebene Fläche eine Befestigungsschnittstelle für den Dosierer umfasst.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten trennt ein zweiter Absatz den zentralen Vorsprung von der zweiten Passfläche und trennt ein dritter Absatz die zweite Passfläche so von der ersten Passfläche, dass die zweite Passfläche bezüglich der Mischermittelachse radial außerhalb der ersten Passfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Komponenten besteht die Wirbelkammer aus mehreren Blechstanzteilen, die jeweils ein stromaufwärtiges Ende, das an einem oder mehreren Flanschen befestigt ist, die sich von der Innenfläche des Dosierers nach innen erstrecken, und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, das sich in den Innenhohlraum erstreckt.
Ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Mischers für eine Fahrzeugabgasanlage gemäß einem noch weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem Folgendes auf: mehrere Mischergehäuse werden bereitgestellt, die jeweils einen Innenhohlraum, der eine Mischerachse umgibt, und jeweils eine Dosiereröffnung aufweisen, und wobei die mehreren Mischergehäuse unterschiedliche Größen haben; eine einzelne Dosiererhalterung wird bereitgestellt, die einen gebogenen Körper mit mehreren Passflächen zur Aufnahme von Mischergehäusen unterschiedlicher Größe aufweist; eines der mehreren Mischergehäuse mit einer gewünschten Größe wird ausgewählt; die Dosiererhalterung wird von innerhalb des Innenhohlraums eines aus den mehreren Mischergehäusen ausgewählten Mischesgehäuses so montiert, dass sich die Dosiererhalterung wenigstens teilweise aus der Dosiereröffnung nach außen erstreckt; und das aus den mehreren Mischergehäusen ausgewählte Mischergehäuse wird an einer der mehreren Passflächen befestigt, die der gewünschten Größe entspricht.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens weisen die mehreren Mischergehäuse wenigstens ein erstes Mischergehäuse, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und ein zweites Mischergehäuse auf, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, die von der ersten Abmessung verschieden ist, und wobei zu den mehreren Passflächen wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme des ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, und eine zweite Passfläche gehören, die zur Aufnahme des zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, und wobei die erste Abmessung als ein Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses und die zweite Abmessung als ein Innendurchmesser des zweiten Mischergehäuses definiert wird.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren weist die Dosiererhalterung eine Außenfläche, die einer Innenfläche des ausgewählten der mehreren Mischergehäuse zugewandt ist, und eine Innenfläche auf, die dem Innenhohlraum zugewandt ist, und wird bei dem Verfahren die erste Passfläche des gebogenen Körpers mit einer ersten Krümmung in der Außenfläche versehen und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers mit einer zweiten Krümmung in der Außenfläche versehen, die größer als die erste Krümmung ist, und werden die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet, dass die zweite Passfläche bezüglich einer durch die Dosiereröffnung definierten Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren weist der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Dosiererbefestigungsfläche in der Außenfläche auf, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und wird bei dem Verfahren die Dosiererhalterung so positioniert, dass sich der zentrale Vorsprung aus der Dosiereröffnung in dem ausgewählten der mehreren Mischergehäuse nach außen erstreckt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren wird bei dem Verfahren eine Wirbelkammer in den Innenhohlraum eingebaut, wobei die Wirbelkammer aus mehreren Strömungselementen besteht, die jeweils ein stromaufwärtiges Ende, das an einem oder mehreren Flanschen befestigt ist, die sich von der Innenfläche des Dosierers nach innen erstrecken, und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, das sich in den Innenhohlraum erstreckt.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche bzw. die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen, einschließlich aller ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen Einzelmerkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben sind, lassen sich auf alle Ausführungsformen anwenden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind.
Figurenliste
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden für den Fachmann aus der ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der ausführlichen Beschreibung beigefügt sind, können wie folgt kurz beschrieben werden:

1 stellt schematisch ein Beispiel für eine Fahrzeugabgasanlage mit einem Mischer gemäß einer beispielhaften Offenbarung dar.
2 ist eine Ansicht eines Einlassendes eines Beispiels für einen Mischer, wie er in der Fahrzeugabgasanlage von 1 verwendet wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Einlassreaktors, wie er im Mischer von 2 verwendet wird.
4 ist eine Teilschnittansicht des Einlassreaktors aus 3, wie er in einem Mischergehäuse eingebaut ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Dosiererhalterung des Einlassreaktors aus 3.
6 ist eine Schnittansicht der Dosiererhalterung aus 5, in der gezeigt ist, dass es sich bei der Dosiererhalterung um eine einzelne Halterung handelt, die für Mischergehäuse verschiedener Größen verwendet werden kann.
7 ist eine Endansicht eines Mischers, bei dem ein Einlassleitblech abgenommen und der Einlassreaktor im Innenhohlraum eingebaut ist.
8 ist 7 ähnlich, zeigt aber eine Innenfläche der Dosiererhalterung in Bezug auf Strömungselemente des Einlassreaktors.
9A ist eine perspektivische Seitenansicht des Einlassreaktors.
9B ist eine Endansicht des Einlassreaktors aus 9A.
9C ist eine Schnittansicht des Einlassreaktors aus 9B.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In dieser Offenbarung ist ein beispielhafter Einlassreaktor für einen Mischer ausführlich beschrieben, der eine einzelne, gemeinsame oder universelle Dosiererhalterung bietet, die mit Mischern unterschiedlicher Größe verwendet werden kann.
In 1 ist eine Fahrzeugabgasanlage 10 gezeigt, die von einem Motor 12 erzeugte heiße Abgase durch verschiedene stromaufwärtige Abgasanlagenkomponenten 14 leitet, um wie bekannt Emissionen zu reduzieren und Geräusche zu mindern. Bei einer beispielhaften Ausführung umfasst die stromaufwärtige Abgasanlagenkomponente 14 wenigstens ein Rohr, das Motorabgase in einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 16 leitet, der einen Einlass 18 und einen Auslass 20 hat. Stromabwärts des DOC 16 kann ein Dieselpartikelfilter (DPF) 21 vorhanden sein, der bekanntlich dazu dient, Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen. Stromabwärts des DOC 16 und des optionalen DPF 21 befindet sich ein Katalysator 22 für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator) mit einem Einlass 24 und einem Auslass 26. Der Auslass 26 leitet Abgase an stromabwärtige Abgasanlagenkomponenten 28 weiter, die schließlich in die Atmosphäre austreten. Optional kann die Komponente 22 einen Katalysator umfassen, der so eingerichtet ist, dass er eine Funktion der selektiven katalytischen Reduktion und eine Partikelfilterfunktion ausführt. Zu den verschiedenen stromabwärtigen Abgasanlagenkomponenten 28 können eine oder mehrere der folgenden gehören: Rohre, Ventile, Katalysatoren, Schalldämpfer, Endrohre usw. Diese stromaufwärtigen Komponenten 14 und stromabwärtigen Komponenten 28 können je nach Fahrzeuganwendung und verfügbarem Bauraum in verschiedenen unterschiedlichen Ausführungen und Kombinationen eingebaut sein.
Bei einem Beispiel ist ein Mischer 30 stromabwärts des Auslasses 20 des DOC 16 oder des DPF 21 und stromaufwärts des Einlasses 24 des SCR-Katalysators 22 angeordnet. Der stromaufwärtige Katalysator und der stromabwärtige Katalysator können in Reihe oder parallel zueinander liegen. Der Mischer 30 wird zur Erzeugung einer Verwirbelungs- oder Drehbewegung des Abgases verwendet.
Mit einem Einspritzsystem 32 wird ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise eine Lösung aus Harnstoff und Wasser, stromaufwärts des SCR-Katalysators 22 so in den Abgasstrom eingespritzt, dass der Mischer 30 den Harnstoff und das Abgas über eine erzeugte verwirbelte Strömung gründlich miteinander vermischen kann. Das Einspritzsystem 32 weist eine Fluidversorgung 34, einen Dosierer 36, der eine Dosierachse A definiert, und eine Steuerung 38 auf, die die Einspritzung des Harnstoffs in bekannter Weise steuert.
Der Mischer 30 umfasst ein Einlassende 42, das so ausgebildet ist, dass es die Motorabgase aufnimmt, und ein Auslassende 44, mit dem ein Gemisch aus verwirbeltem Motorabgas und aus Harnstoff umgewandelten Produkten zum SCR-Katalysator 22 geleitet wird. Beispiele für einen Mischer 30, der in der Abgasanlage 10 zum Einsatz kommen kann, finden sich zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 8661792 und Nr. 9266075 , die auch auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen und hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
In 2 ist ein Beispiel für einen Mischer 30 gezeigt, der ein Einlassleitblech 46 und ein Auslassleitblech 48 aufweist (7). Das Einlassleitblech 46 befindet sich am stromaufwärtigen bzw. Einlassende 42 des Mischers 30. Das Einlassleitblech 46 ist so ausgeführt, dass es eine Verwirbelung der primären Abgasströmung durch den Mischer 30 auslöst. Bei einem Beispiel weist das Einlassleitblech 46 wenigstens eine große Einlassöffnung 50 auf, die den Großteil des Abgases aufnimmt. Das Einlassleitblech 46 weist auch mehrere Perforationen, Schlitze oder zusätzliche Einlassöffnungen 52 auf, mit denen eine optimale Homogenisierung von Abgasen sichergestellt und ein Gegendruck verringert wird.
Das Einlassleitblech 46 und das Auslassleitblech 48 sind an einem Mischergehäuse 40 befestigt, das eine Mischermittelachse definiert und eine innere Mischkammer bzw. einen Innenhohlraum 56 zwischen dem Einlassleitblech 46 und dem Auslassleitblech 48 bereitstellt. Im Innenhohlraum 56 werden Abgas und ein über den Dosierer 36 eingespritzter Fluidsprühstrahl vermischt. In einem in 3 gezeigten Beispiel wird ein Einlassreaktor 60 dazu verwendet, den Dosierer 36 relativ zum Mischergehäuse anzubringen. Der Einlassreaktor 60 weist eine Dosiererhalterung 62 und eine Wirbelkammer 64 auf, die sich in den Innenhohlraum 56 erstreckt. Die Dosiererhalterung 62 ist an einer im Mischergehäuse 40 gebildeten Dosiereröffnung 66 (4) am Mischergehäuse 40 angebracht. Die Dosiererhalterung 62 ist so eingerichtet, dass sie den Dosierer 36 trägt, der ein Fluid in den Innenhohlraum 56 des Mischergehäuses 40 einspritzt.
Bei einem Beispiel umfasst die Dosiererhalterung 62 einen gebogenen Körper, der einen zentralen Vorsprung 68 mit einer Dosiererhalterungsöffnung 70 aufweist, die eine Dosiererachse A definiert. Wie in den 5-6 gezeigt, weist der gebogene Körper wenigstens eine erste Passfläche 72, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses 74 eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung D1 definiert ist, und eine zweite Passfläche 76 auf, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses 78 eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung D2 definiert ist. Von daher umfasst die Dosiererhalterung 62 eine einzige Halterung, an der entweder das erste Mischergehäuse 74 oder das zweite Mischergehäuse 78 montiert ist, um das Mischergehäuse 40 für den Mischer 30 bereitzustellen. Somit umfasst die einzelne Dosiererhalterung 62 eine gemeinsame Halterung, die so eingerichtet ist, dass sie für mehrere Mischergrößen passt. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, jeden Mischer unterschiedlicher Größe mit einer bestimmten Dosiererhalterung auszustatten, was für Kostensenkungen sorgt.
Die Wirbelkammer 64 hat ein stromaufwärtiges Ende 80, das an der Dosiererhalterung 62 befestigt ist, und ein stromabwärtiges Ende 82, das zum Innenhohlraum 56 offen ist. Zur Bildung der Kammerform ist das stromaufwärtige Ende 80 durch eine erste Außenabmessung C1 (4) und das stromabwärtige Ende durch eine zweite Außenabmessung C2 (3) definiert, die größer als die erste Außenabmessung C1 ist. Bei einem Beispiel hat die Wirbelkammer 64 über eine kurze Länge eine konstante erste Außenabmessung C1 und über eine größere Länge eine konstante zweite Außenabmessung C2. Die Wirbelkammer 64 weist einen konusförmigen Körperabschnitt 84 auf, der von dem Kammerabschnitt mit der ersten Außenabmessung C1 zu dem Kammerabschnitt mit der zweiten Außenabmessung C2 konisch verläuft oder allmählich größer wird.
Die Dosiererhalterungsöffnung 70 der Dosiererhalterung 62 ist so angeordnet, dass sie sich mit der Dosiereröffnung 66 des Mischergehäuses 40 überdeckt. Fluid wird so durch die fluchtenden Öffnungen in das Innere der Wirbelkammer 64 eingespritzt, dass es sich mit Abgas vermischt. Das Gemisch aus Abgas und Fluid tritt am stromabwärtigen Ende 82 der Wirbelkammer 64 aus und in den Innenhohlraum 56 ein.
Bei dem in den 5-6 gezeigten Beispiel umfasst die erste Abmessung D1 einen Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses 74 und die zweite Abmessung D2 einen Innendurchmesser des zweiten Mischergehäuses 78, der größer als der Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses 74 ist. Die Dosiererhalterung 62 hat eine Außenfläche 86, die einer Innenfläche 88 des ausgewählten Mischergehäuses 74, 78 zugewandt ist, und eine Innenfläche 90, die dem Innenhohlraum 56 zugewandt ist. Die erste Passfläche 72 des gebogenen Körpers weist eine erste Krümmung auf, die in einem Abschnitt der Außenfläche 86 gebildet ist, und die zweite Passfläche 76 des gebogenen Körpers weist eine zweite Krümmung auf, die in einem Abschnitt der Außenfläche 86 gebildet ist. Die zweite Krümmung ist größer als die erste Krümmung. Die erste Passfläche 72 und die zweite Passfläche 76 sind so gestaffelt angeordnet, dass die zweite Passfläche 76 bezüglich der Dosiererachse A radial innerhalb der ersten Passfläche 72 liegt. Bei einem Beispiel erstreckt sich die Passfläche der ersten oder der zweiten Krümmung über einen größeren Umfangsabstand der Innenfläche 88 des Mischers als die Passfläche der jeweils anderen, also der zweiten oder der ersten Krümmung. Bei einem in 5 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Außenfläche der ersten Passfläche 72 mit der ersten Krümmung über einen größeren Umfangsabstand der Innenfläche 88 des Mischers als die Außenfläche der zweiten Passfläche 76 mit der zweiten Krümmung.
Bei einem Beispiel weist der zentrale Vorsprung 68 eine im Wesentlichen ebene Fläche 92 in der Außenfläche 86 auf, die über einen Absatz 94 von dem gebogenen Körper beabstandet ist. Die ebene Fläche 92 umfasst eine Befestigungsschnittstelle für den Dosierer 36. Bei einem Beispiel weist die Befestigungsschnittstelle eine oder mehrere Befestigungsmittelöffnungen 96 auf, die von der Dosiererhalterungsöffnung 70 nach außen beabstandet sind.
Die Dosiererhalterung 62 weist eine Außenfläche 98 auf, die bezüglich der Dosiererachse A radial außerhalb des Absatzes 94 gelegen ist. Ein zweiter Absatz 100 geht in eine weitere radial äußere Fläche 102 über, und ein dritter Absatz 104 geht in eine weitere radial äußere Fläche 106 über. Die radial äußere Fläche 106 entspricht der ersten Passfläche 72 und die radial äußere Fläche 102 entspricht der zweiten Passfläche 76.
Entlang eines Umfangsabschnitts 108 des gebogenen Körpers erstreckt sich ein erster Flansch 110 nach innen zum Innenhohlraum hin. Ein zweiter Flansch 112 erstreckt sich von der Innenfläche 90 der Dosiererhalterung nach innen und umgibt wenigstens einen Teil der Dosiererhalterungsöffnung 70. Ein dritter Flansch 114 erstreckt sich ebenfalls von der Innenfläche 90 der Dosiererhalterung nach innen und umgibt wenigstens einen Teil der Dosiererhalterungsöffnung 70.
Bei einem Beispiel besteht die Wirbelkammer 64 aus mehreren Strömungselementen 120, die jeweils ein an der Dosiererhalterung 62 befestigtes stromaufwärtiges Ende 80 und ein stromabwärtiges Ende 82 aufweisen. Die mehreren Strömungselemente 120 sind so aneinander befestigt, dass sie die Wirbelkammer 64 bilden. Bei einem Beispiel umfassen die mehreren Strömungselemente 120 wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Strömungselement 120a, 120b bzw. 120c. Das erste Strömungselement 120a liegt am ersten Flansch 110 an (7-8). Das zweite Strömungselement 120b liegt an wenigstens dem zweiten Flansch 112 an, und das dritte Strömungselement 120c liegt an wenigstens dem dritten Flansch 114 an.
Bei einem Beispiel umfassen die mehreren Strömungselemente Blechstanzteile, die an den jeweiligen Flansch 110, 112, 114 angeschweißt, hartgelötet oder anderweitig dauerhaft daran befestigt sind. Die Blechstanzteile sind so geformt, dass sie eine um die Dosierersprühachse A zentrierte Wirbelströmung erzeugen.
Das zweite Strömungselement 120b bildet einen Teil der Wirbelkammer und das dritte Strömungselement 120c bildet einen verbleibenden Teil der Wirbelkammer. Das zweite Strömungselement 120b und das dritte Strömungselement 120c sind so aneinander befestigt, dass sie die Dosiererachse A im Wesentlichen umgeben. Das erste Strömungselement 120a weist am stromabwärtigen Ende 82 einen Armabschnitt 122 auf, der am zweiten Strömungselement 120b oder am dritten Strömungselement 120c befestigt ist, und das stromaufwärtige Ende 80 des ersten Strömungselements 120a liegt am ersten Flansch 110 an. Bei einem Beispiel ist ein erster offener Raum 124 zwischen einer Außenfläche des zweiten Strömungselements 120b und einer Innenfläche des ersten Strömungselements 120a geschaffen. Ein zweiter offener Raum 126 ist zwischen einer Innenfläche des zweiten Strömungselements 120b und einer Außenfläche des dritten Strömungselements 120c geschaffen. Abgas, das durch den ersten offenen Raum 124 und den zweiten offenen Raum 126 strömt, wie in 9C gezeigt, erleichtert die Entstehung einer Wirbelbewegung innerhalb der Wirbelkammer 64, damit das Abgas vollständig mit dem eingespritzten Fluid vermischt wird.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Montage des Mischers 30 weist die folgenden Schritte auf. Es werden mehrere Mischergehäuse bereitgestellt, wobei jedes Gehäuse einen Innenhohlraum 56 hat, der eine Mischerachse umgibt, und jedes Gehäuse eine Dosiereröffnung 66 aufweist. Die mehreren Mischergehäuse haben unterschiedliche Größen. Eine einzelne Dosiererhalterung 62 wird als einteilige Struktur bereitgestellt, die einen gebogenen Körper mit einer Außenfläche 86 mit mehreren Passflächen 72, 76 zur Aufnahme von Mischergehäusen unterschiedlicher Größe aufweist. Eines der mehreren Mischergehäuse mit einer gewünschten Größe wird ausgewählt, und die Dosiererhalterung 62 wird von innerhalb des Innenhohlraums 56 des ausgewählten Gehäuses so angebracht, dass sie sich wenigstens teilweise aus der Dosiereröffnung 66 nach außen erstreckt. Dann wird das ausgewählte Mischergehäuse an einer der mehreren Passflächen befestigt, die der gewünschten Größe entspricht.
Die Dosiererhalterung 62 dient zur genauen Positionierung sämtlicher Blechteile der Strömungselemente 120 und gleichzeitig zur Befestigung des Einlassreaktors 60 am Mischergehäuse und zur Halterung des Dosierers 36. Wie oben erläutert, ist die Dosiererhalterung 62 so konstruiert, dass eine gemeinsame Dosiererhalterungskomponente an Mischern unterschiedlicher Durchmesser angebracht werden kann. Die Dosiererhalterung 62 ist mit mehreren gebogenen Flächen versehen, die jeweils zu einem bestimmten Innendurchmesser des Mischergehäuses passen. Die Montage der Dosiererhalterung 62 vom Inneren des Mischers 30 aus ist wichtig, da durch die Staffelung dieser mehreren gebogenen Flächen, derart, dass die größte Krümmung über den kleineren Krümmungen liegt, eine einzige Dosiererhalterung verwendet werden kann, die mit Mischergehäusen unterschiedlichen Durchmessers zusammenzupasst, indem die Schnittstellenöffnung des Mischergehäuses mit abnehmender Krümmung des Mischergehäuses vergrößert wird.
In den Figuren dieser Offenbarung ist zwar eine bestimmte Bauteilbeziehung dargestellt, die Darstellungen sollen diese Offenbarung jedoch nicht einschränken. Mit anderen Worten, die Anordnung und Ausrichtung der verschiedenen gezeigten Bauteile könnte im Umfang dieser Offenbarung variieren. Zudem sind die dieser Offenbarung beigefügten verschiedenen Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu, und einige Merkmale sind eventuell übertrieben oder minimiert, damit sie bestimmte Einzelheiten eines entsprechenden Bauteils zeigen.
Die vorstehende Beschreibung ist von der Art her beispielhaft und nicht einschränkend. Für den Fachmann können Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Beispiele ersichtlich werden, die nicht unbedingt vom Wesen dieser Offenbarung abweichen. Daher kann der Umfang des dieser Offenbarung verliehenen Rechtsschutzes nur durch Studieren der nachstehenden Ansprüche bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8661792 [0030]
US 9266075 [0030]

Claims

Komponente für einen Mischer einer Fahrzeugabgasanlage, mit: einer Dosiererhalterung mit einem gebogenen Körper, der einen zentralen Vorsprung mit einer Dosiereröffnung hat, die eine Dosiererachse definiert, wobei der gebogene Körper wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und eine zweite Passfläche aufweist, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, die von der ersten Abmessung verschieden ist.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 1, bei der die zweite Abmessung größer als die erste Abmessung ist.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 2, bei der die erste Abmessung einen Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses und die zweite Abmessung einen Innendurchmesser des zweiten Mischergehäuses umfasst.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 3, bei der die Dosiererhalterung eine einzelne Halterung umfasst, an der entweder das erste oder das zweite Mischergehäuse angebracht ist.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 2, bei der der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Fläche aufweist, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und bei der die ebene Fläche eine Befestigungsschnittstelle für einen Dosierer umfasst, der so eingerichtet ist, dass er ein Fluid durch die Dosiereröffnung einspritzt.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 5, bei der das erste und das zweite Mischergehäuse jeweils eine Mischermittelachse definieren, und mit einem zweiten Absatz, der den zentralen Vorsprung von der zweiten Passfläche trennt, und einem dritten Absatz, der die zweite Passfläche so von der ersten Passfläche trennt, dass die zweite Passfläche bezüglich der Mischermittelachse radial außerhalb der ersten Passfläche liegt.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 5, bei der die erste Passfläche des gebogenen Körpers eine erste Krümmung aufweist und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers eine zweite Krümmung aufweist, die größer als die erste Krümmung ist, und bei der die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet sind, dass die zweite Passfläche bezüglich der Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Komponente für einen Mischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren Strömungselementen, die jeweils ein an der Dosiererhalterung befestigtes stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, und wobei die mehreren Strömungselemente zur Bildung einer Wirbelkammer aneinander befestigt sind.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 8, bei der die mehreren Strömungselemente wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Strömungselement umfassen und bei der die Dosiererhalterung wenigstens einen ersten Flanschbereich, der sich in eine zu dem zentralen Vorsprung entgegengesetzte Richtung erstreckt und die Dosiereröffnung wenigstens teilweise umgibt, und einen zweiten Flanschbereich aufweist, der sich wenigstens teilweise um einen Umfangsrand des gebogenen Körpers erstreckt, und bei der das jeweilige stromaufwärtige Ende des ersten und des zweiten Strömungselements dem ersten Flanschbereich zugeordnet ist und das stromaufwärtige Ende des dritten Strömungselements dem zweiten Flanschbereich zugeordnet ist.
Komponente für einen Mischer nach Anspruch 9, bei der das erste Strömungselement einen Teil einer Wirbelkammer bildet und das zweite Strömungselement einen verbleibenden Teil der Wirbelkammer bildet, wobei das erste und das zweite Strömungselement so aneinander befestigt sind, dass sie die Dosiererachse im Wesentlichen umgeben, und wobei das dritte Strömungselement am stromabwärtigen Ende einen Armabschnitt aufweist, der am ersten oder am zweiten Strömungselement befestigt ist, und das stromaufwärtige Ende des dritten Strömungselements am zweiten Flanschbereich anliegt, und wobei zwischen einer Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements ein erster offener Raum geschaffen ist und zwischen einer Außenfläche des ersten Strömungselements und einer Innenfläche des zweiten Strömungselements ein zweiter offener Raum geschaffen ist.
Fahrzeugabgasanlagenkomponente mit: einem Mischer mit einem stromaufwärtigen Ende, das zum Anschluss an eine stromaufwärtige Abgasanlagenkomponente eingerichtet ist, und einem stromabwärtigen Ende, das zum Anschluss an eine stromabwärtige Komponente eingerichtet ist, wobei der Mischer ein Mischergehäuse aufweist, das einen Innenhohlraum bereitstellt, der eine Mischermittelachse umgibt, und wobei das Mischergehäuse eine Dosiereröffnung hat, einer Dosiererhalterung, die an der Dosiereröffnung am Mischer angebracht ist, wobei die Dosiererhalterung so eingerichtet ist, dass sie einen Dosierer trägt, der ein Fluid in den Innenhohlraum des Mischergehäuses einspritzt, und wobei die Dosiererhalterung einen gebogenen Körper umfasst, der einen mittleren Vorsprung mit einer Dosiererhalterungsöffnung aufweist, die eine Dosiererachse definiert, wobei der gebogene Körper wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme eines ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und eine zweite Passfläche aufweist, die zur Aufnahme eines zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, und wobei die Dosiererhalterung eine einzelne Halterung umfasst, an der entweder das erste oder das zweite Mischergehäuse angebracht ist, um das Mischergehäuse bereitzustellen, und einer Wirbelkammer mit einem stromaufwärtigen Ende, das an der Dosiererhalterung befestigt ist, und einem stromabwärtigen Ende, das zum Innenhohlraum offen ist, und wobei das stromaufwärtige Ende durch eine erste Außenabmessung definiert ist und das stromabwärtige Ende durch eine zweite Außenabmessung definiert ist, die größer als die erste Außenabmessung ist.
Fahrzeugabgasanlagenkomponente nach Anspruch 11, bei der die Dosiererhalterung eine einer Innenfläche des Mischergehäuses zugewandte Außenfläche und eine dem Innenhohlraum zugewandte Innenfläche hat, und wobei die erste Passfläche des gebogenen Körpers eine erste Krümmung in der Außenfläche aufweist und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers eine zweite Krümmung in der Außenfläche aufweist, die größer als die erste Krümmung ist, und wobei die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet sind, dass die zweite Passfläche bezüglich der Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Fahrzeugabgasanlagenkomponente nach Anspruch 12, bei der der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Fläche aufweist, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und bei der die ebene Fläche eine Befestigungsschnittstelle für den Dosierer umfasst.
Fahrzeugabgasanlagenkomponente nach Anspruch 13, mit einem zweiten Absatz, der den zentralen Vorsprung von der zweiten Passfläche trennt, und einem dritten Absatz, der die zweite Passfläche so von der ersten Passfläche trennt, dass die zweite Passfläche bezüglich der Mischermittelachse radial außerhalb der ersten Passfläche liegt.
Fahrzeugabgasanlagenkomponente nach Anspruch 12, bei der die Wirbelkammer aus mehreren Blechstanzteilen besteht, die jeweils ein stromaufwärtiges Ende, das an einem oder mehreren Flanschen befestigt ist, die sich von der Innenfläche des Dosierers nach innen erstrecken, und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, das sich in den Innenhohlraum erstreckt.
Verfahren zur Montage eines Mischers für eine Fahrzeugabgasanlage, bei dem: mehrere Mischergehäuse bereitgestellt werden, die jeweils einen Innenhohlraum, der eine Mischerachse umgibt, und jeweils eine Dosiereröffnung aufweisen, und wobei die mehreren Mischergehäuse unterschiedliche Größen haben, eine einzelne Dosiererhalterung bereitgestellt wird, die einen gebogenen Körper mit mehreren Passflächen zur Aufnahme von Mischergehäusen unterschiedlicher Größe aufweist, eines der mehreren Mischergehäuse mit einer gewünschten Größe ausgewählt wird, die Dosiererhalterung von innerhalb des Innenhohlraums eines aus den mehreren Mischergehäusen ausgewählten Mischesgehäuses so montiert wird, dass sich die Dosiererhalterung wenigstens teilweise aus der Dosiereröffnung nach außen erstreckt, und das aus den mehreren Mischergehäusen ausgewählte Mischergehäuse an einer der mehreren Passflächen befestigt wird, die der gewünschten Größe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die mehreren Mischergehäuse wenigstens ein erstes Mischergehäuse, das durch eine erste Abmessung definiert ist, und ein zweites Mischergehäuse aufweisen, das durch eine zweite Abmessung definiert ist, die von der ersten Abmessung verschieden ist, und bei dem zu den mehreren Passflächen wenigstens eine erste Passfläche, die zur Aufnahme des ersten Mischergehäuses eingerichtet ist, und eine zweite Passfläche gehören, die zur Aufnahme des zweiten Mischergehäuses eingerichtet ist, und bei dem die erste Abmessung als ein Innendurchmesser des ersten Mischergehäuses und die zweite Abmessung als ein Innendurchmesser des zweiten Mischergehäuses definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Dosiererhalterung eine Außenfläche, die einer Innenfläche des ausgewählten der mehreren Mischergehäuse zugewandt ist, und eine Innenfläche aufweist, die dem Innenhohlraum zugewandt ist, und bei dem die erste Passfläche des gebogenen Körpers mit einer ersten Krümmung in der Außenfläche und die zweite Passfläche des gebogenen Körpers mit einer zweiten Krümmung in der Außenfläche versehen wird, die größer als die erste Krümmung ist, und bei dem die erste und die zweite Passfläche so gestaffelt angeordnet werden, dass die zweite Passfläche bezüglich einer durch die Dosiereröffnung definierten Dosiererachse radial innerhalb der ersten Passfläche liegt.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der zentrale Vorsprung eine im Wesentlichen ebene Dosiererbefestigungsfläche in der Außenfläche aufweist, die über einen Absatz von dem gebogenen Körper beabstandet ist, und bei dem die Dosiererhalterung so positioniert wird, dass sich der zentrale Vorsprung aus der Dosiereröffnung in dem ausgewählten der mehreren Mischergehäuse nach außen erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem eine Wirbelkammer in den Innenhohlraum eingebaut wird, wobei die Wirbelkammer aus mehreren Strömungselementen besteht, die jeweils ein stromaufwärtiges Ende, das an einem oder mehreren Flanschen befestigt ist, die sich von der Innenfläche des Dosierers nach innen erstrecken, und ein stromabwärtiges Ende aufweisen, das sich in den Innenhohlraum erstreckt.