阅读说明：本技术 用于排气处理单元的基材 (Substrate for exhaust gas treatment unit ) 是由 A·施皮特 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于排气处理单元、尤其是用于内燃机排气系统的基材,其包括沿基材纵向方向(S)长形延伸的基材主体(18),该基材主体(18)在大致垂直于基材纵向方向(S)的扁平化方向(A)上是扁平的,在基材主体(18)中形成多个大致沿基材纵向方向(S)延伸的、提供流动通道的格室(24),这些格室(24)由大致沿基材纵向方向(S)延伸的格室壁(20、22)界定,所述格室壁(20、22)相对于扁平化方向(A)成角度。(The invention relates to a substrate for an exhaust gas treatment unit, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a substrate body (18) which extends in an elongated manner in a substrate longitudinal direction (S), wherein the substrate body (18) is flat in a flattening direction (A) which is substantially perpendicular to the substrate longitudinal direction (S), wherein a plurality of flow channel-providing cells (24) which extend substantially in the substrate longitudinal direction (S) are formed in the substrate body (18), wherein the cells (24) are delimited by cell walls (20, 22) which extend substantially in the substrate longitudinal direction (S), wherein the cell walls (20, 22) are angled relative to the flattening direction (A).)

用于排气处理单元的基材

技术领域

本发明涉及一种用于排气处理单元(排气处理单元尤其是用于内燃机排气系统)的基材以及一种利用这种基材构成的排气处理单元。

背景技术

排气处理单元、如车辆内燃机排气系统中的催化器通常利用基材构成，该基材具有涂覆有适合于处理排气的材料、如催化剂材料的基材主体。在例如利用陶瓷材料制成的基材主体中形成多个沿基材纵向方向延伸的格室，每个这样的格室可被待处理的排气大致沿基材纵向方向穿流并且因此为待处理的排气提供流动通道。以此方式提供了非常大的、可被排气绕流的表面，在该表面的区域中例如通过与催化活性材料的相互作用可进行排气处理以减少排气中所含污染物的比例。

这种基材通常被容纳在具有管状周壁的壳体中。为了将基材稳定地保持在这种周壁中，用纤维垫包绕基材，在将基材压入管状周壁中时纤维垫被压缩并且随后在相应周壁和容纳在其中的基材外周之间产生将基材稳定地保持在周壁上的保持效果。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于排气处理单元(排气处理单元尤其是用于内燃机排气系统)的基材，该基材具有抵抗从外部施加到其上的负荷的增加的强度。

根据本发明，所述任务通过一种用于排气处理单元(排气处理单元尤其是用于内燃机排气系统)的基材来解决，该基材包括沿基材纵向方向长形延伸的基材主体，该基材主体在大致垂直于基材纵向方向的扁平化方向上是扁平的，在基材主体中形成多个大致沿基材纵向方向延伸的、提供流动通道的格室，这些格室由大致沿基材纵向方向延伸的格室壁界定，所述格室壁相对于扁平化方向成角度。

尤其是扁平化的、如具有椭圆形外部轮廓的基材在承受相对于基材纵向方向从径向外部加载的压力时表现出在扁平化方向上膨胀的趋势。通过使格室壁相对于扁平化方向成角度布置、即这样布置，使得格室壁既不平行也不垂直于扁平化方向延伸，可在承受从径向外部施加的负荷时实现更好的负荷分布，由此显著降低了由于局部过大的表面压力而在基材主体中形成裂纹的风险。

对于一种稳定但适合于吸收从外部施加的高负荷的实施方式提出，设有相互平行且彼此间隔开设置的第一格室壁和相互平行且彼此间隔开设置的第二格室壁，所述第一格室壁这样相对于第二格室壁成角度，使得格室分别由两个第一格室壁和两个第二格室壁包围，这在一种特别优选的实施方式中意味着，格室仅分别通过两个相互平行的第一格室壁和两个相互平行的第二格室壁、即总共四个格室壁包围。在此，为了特别均匀的负荷分布，第一格室壁可相对于第二格室壁成大约90°角。

为了基材主体内部中的均匀结构提出，直接相邻的第一格室壁相互间的距离大致等于直接相邻的第二格室壁相互间的距离。

在基材主体中格室线可利用彼此相邻的格室形成，一条格室线的格室由两个相同的第一格室壁或两个相同的第二格室壁界定。这意味着，界定相应格室线的格室的第一或第二格室壁基本上无中断地沿所有分配给一条格室线的格室延伸并且例如可从基材主体外周区域的邻接区域延伸至基材主体的相对置***区域的邻接区域。

在此，第一格室壁和第二格室壁可形成栅格状的格室壁结构。此外，为了本身稳定的结构，优选第一格室壁和第二格室壁基本上不弯曲，进一步优选格室具有大致矩形、优选正方形的横截面轮廓。此外，如果格室壁相对于扁平化方向成40°至50°范围内的角度、优选成大约45°角，则在从外部施加负荷时可实现非常好的负荷分布。

为了提供基材的对称但扁平化的外周轮廓提出，基材主体构造有关于沿扁平化方向和沿基材纵向方向延伸的第一纵向中心平面大致镜像对称的外周轮廓，和/或基材主体构造有关于垂直于扁平化方向并且沿基材纵向方向延伸的第二纵向中心平面大致镜像对称的外周轮廓。

如果基材主体具有扁圆形、优选大致椭圆形的外周轮廓，则可避免在角部或边缘区域中出现应力峰值。此外，为了将基材简单地***管状壳体中，基材主体优选相对于基材纵向方向构造成大致柱形的。

对于一种热稳定且耐环境影响的实施方式提出，基材主体由陶瓷材料制成。此外，为了有效地处理排气，格室壁可以涂覆有排气处理材料、优选催化剂材料。

本发明还涉及一种排气处理单元、尤其是用于内燃机排气系统的排气处理单元，其包括壳体，该壳体具有围绕壳体内部空间的管状周壁，其还包括至少一个具有根据本发明的结构的、设置在壳体内部空间中的基材。

为了稳定但易于形成的保持提出，至少一个、优选每个设置在内部的基材被至少一个相对于周壁支撑基材的支撑材料层包围。

为了适应根据本发明构造的基材的造型，周壁也可在扁平化方向上是扁平的。尤其是周壁可具有扁圆形、优选大致椭圆形的外周轮廓。

附图说明

下面参考图1详细阐述本发明，图1示出排气处理单元连同容纳在管状壳体中的基材的横截面图。

具体实施方式

在图1中用于车辆中的内燃机排气系统的排气处理单元、如催化器单元整体以附图标记10表示。排气处理单元10包括具有垂直于图1图平面的纵向中心轴线L的管状壳体12。壳体12包括例如以金属板材制成的周壁14，该周壁在扁平化方向A上是扁平的并且因此在所示示例中具有扁圆形、如椭圆形的外周轮廓。

在被周壁14包围的壳体12内部空间中设置有整体以附图标记16表示的基材。基材16具有例如以陶瓷材料制成的基材主体18。在基材主体18中形成多个格室24，这些格室由沿基材纵向方向S延伸的第一格室壁20和第二格室壁22包围，所述基材纵向方向在所示示例中大致相应于纵向中心轴线L的延伸方向。第一格室壁20和第二格室壁22相对于扁平化方向A成角度并且在所示示例中与该方向成大约45°角。在图1的视图中，第一格室壁20从左下方向右上方倾斜延伸或反之亦然，而第二格室壁22从右下方向左上方倾斜延伸或反之亦然。由于第一格室壁20和第二格室壁22均相对于扁平化方向成大约45°角，因此第一格室壁20和第二格室壁22彼此近似相互垂直。此外，由于第一格室壁20和第二格室壁22基本上无中断地分别在基材主体18的两个外周区域之间延伸，因此形成格室壁20、22的栅格状结构，在其中分别由两个直接相邻的第一格室壁20和两个直接相邻的第二格室壁22包围的格室24具有矩形的横截面轮廓。在一种特别优选的实施方式中，由于所有直接彼此相邻的第一格室壁20相互间的距离大致等于所有彼此直接相邻的第二格室壁22相互间的距离，因此格室24也具有正方形的横截面轮廓。

在相对于扁平化方向A成角度并且彼此平行的第一格室壁20之间，在图1中以线L₁表示的第一格室线由沿线L₁方向彼此相邻或连续的格室24形成。同样地，在相对于扁平化方向A成角度并且彼此平行的第二格室壁22之间，在图1中以线L₂表示的第二格室线由沿线L₂方向彼此相邻或连续的格室24形成。每条第一格室线L₁中的所有格室24由两个相同的第一格室壁20界定，并且每条第二格室线L₂中的所有格室24由两个相同的第二格室壁22界定。

为了适应周壁14的横截面轮廓，基材16具有扁圆形、如椭圆形的外周轮廓。在此，基材16构造有关于沿扁平化方向A和沿纵向中心轴线L方向延伸的第一纵向中心平面E₁大致对称的、尤其是镜像对称的外周轮廓。该第一纵向中心平面E₁在具有外周轮廓最大曲率半径的两个径向相对置区域26中与基材16相交。关于第二纵向中心平面E₂(其垂直于第一纵向中心平面E₁并且也包含纵向中心轴线L)，基材16也构造有对称的、尤其是镜像对称的外周轮廓。第二纵向中心平面E₂在具有基材16外周轮廓最小曲率半径的径向相对置区域28中与基材16的外周相交。

在将基材16***壳体12或其周壁14中时，首先用至少一个支撑材料层30、如纤维垫或类似物包绕基材16。然后将如此包绕的基材16例如经由导入漏斗推到壳体12中。在此，支撑材料层30被压缩，从而通过压缩的支撑材料层30将基材16保持在壳体12内部的限定位置中。在该***运动过程中，在具有最小曲率半径的区域28与具有最大曲率半径的区域26之间的过渡区域32中，最大表面压力施加到基材16上。由于格室壁20、22相对于扁平化方向A成大约45°角延伸，因此在每个过渡区域32中(在其中基材16的外周轮廓具有平均曲率半径)，两种格室壁20、22的相应一个大致垂直于在这些区域中从外部作用在基材16中的力F。这导致，在这些高负荷区域中作用在基材16上的力可在相应大致沿力导入方向延伸的格室壁20、22中被吸收，而不会引起基材16的明显变形，因为在力导入方向上基材16也大致具有其最大刚度。因此显著减小了由这种负荷引起的损坏、如基材主体18中的裂纹风险。

最后应指出，在用于催化器单元中时，基材主体18可在其包围格室24的格室壁20、22上涂覆有催化活性材料。因此，流过格室24的排气可在基材主体18内部的大表面区域中与催化材料相互作用以进行催化反应，从而这种催化器可有效地用作例如氧化催化器或SCR催化器。