專利名稱：帶測量用傳感器的涂層蜂窩體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩體，它具有流體可流通的在兩個端面之間延伸的通道的并具有至少一個至少部分地延伸到蜂窩體內(nèi)的測量用傳感器。此外還涉及一種包含這種蜂窩體的排氣裝置。
背景技術(shù)：
在汽車制造中蜂窩體有多種用途，所述蜂窩體的基本結(jié)構(gòu)例如由EP0245737、EP0430945和GB1,452,982可知，它主要用作廢氣處理裝置中的催化器基體。隨著立法者不斷降低汽車向環(huán)境排放的廢氣中允許的有害物質(zhì)濃度的極限值，可以調(diào)節(jié)廢氣處理過程的方法越來越重要。對于這種調(diào)節(jié)必需的、允許確定例如廢氣中的廢氣成分或有害物質(zhì)濃度的測量用傳感器是受調(diào)節(jié)運(yùn)行的廢氣處理裝置的重要組成部分。由此決定了，可容納一個或多個測量用傳感器并提供用來調(diào)節(jié)催化處理的數(shù)據(jù)的蜂窩體是調(diào)節(jié)運(yùn)行廢氣處理裝置的一個重要元件，例如由DE8816154U1所知。
作為測量用傳感器例如可考慮采用用來確定廢氣成分的探測器，如λ-探測器，以及測量廢氣中碳?xì)浠衔锖康奶細(xì)浠衔飩鞲衅?HC-傳感器)。此外還可以采用所謂的氮氧化物傳感器，它們確定廢氣中氮氧化物的比例。
這種測量用傳感器特別是與所謂的“車載診斷(on-Board-Diagnose)”(OBD)結(jié)合使用。OBD的目的是不斷地監(jiān)控汽車中與廢氣有關(guān)的部件，這里應(yīng)該在每輛汽車使用壽命期間對排放的明顯加大立即進(jìn)行識別和指示。由此應(yīng)該保證持續(xù)較低的廢氣排放。
在監(jiān)測催化器的功能時優(yōu)選確定在催化器之前和之后廢氣中的氧濃度。為此通常分別在催化器前后安裝一個用來確定氧含量的λ-探測器。借助于設(shè)置在催化器前面的λ-探測器特別是可以得出關(guān)于輸入內(nèi)燃機(jī)的空氣燃料混合物的結(jié)論。連接在催化器后面的傳感器產(chǎn)生例如關(guān)于廢氣中氧濃度的比較值，因此可以對催化器的功能性得出結(jié)論。氧至少部分地用來轉(zhuǎn)化包含在廢氣中的有害物質(zhì)，因此催化器出口處低的氧濃度表示進(jìn)行了有效的轉(zhuǎn)化。
對于這種測量用傳感器除了可觀的空間需求外，特別成問題的是，它們對不同的環(huán)境條件反應(yīng)非常靈敏，這些環(huán)境條件有時會在排氣系統(tǒng)中出現(xiàn)。這里特別是應(yīng)該提到對水和水蒸汽的靈敏性，以及在腐蝕性環(huán)境中所存在的高溫，這些因素有時導(dǎo)致測量用傳感器不希望的迅速老化。但是特別是對于OBD要求，用來調(diào)節(jié)廢氣性能和監(jiān)測排氣設(shè)施中的部件的傳感器持久地功能良好。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是，克服在排氣系統(tǒng)內(nèi)測量用傳感器或者說傳感器的布置上已知的技術(shù)問題。特別是應(yīng)該推薦一種測量用傳感器布置的位置和方式，這種布置的位置和方式保證在汽車內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)的測量用傳感器的持久應(yīng)用。其中應(yīng)該可以提供盡可能正確和精確的、可以用來調(diào)節(jié)廢氣成分的測量結(jié)果。此外應(yīng)該推薦一種排氣裝置，它具有特別節(jié)省空間的和功能優(yōu)良的、帶測量用傳感器的蜂窩體的結(jié)構(gòu)。
所述目的通過具有權(quán)利要求1特征的蜂窩體和通過包含這種蜂窩體的具有權(quán)利要求20的特征的排氣裝置來實(shí)現(xiàn)。其它有利的實(shí)施形式在各從屬權(quán)利要求中說明。這里應(yīng)該指出，其中公開的特征可以按任何技術(shù)上合理的方式相互組合，特別是也可以和權(quán)利要求中所列的引用關(guān)系無關(guān)。
本發(fā)明的蜂窩體具有流體可流通的、在兩個端面之間延伸的通道以及至少一個測量用傳感器，所述測量用傳感器至少部分地延伸到蜂窩體內(nèi)。在第一端面和至少一個第一測量用傳感器之間限定蜂窩體的一個部分體積。蜂窩體的特征是，它在第一部分體積內(nèi)具有比在至少一個另外的部分體積內(nèi)小的氧吸收能力。
蜂窩體原則上可以由不同材料制造，特別是由陶瓷或金屬材料制造，蜂窩體優(yōu)選理解成這樣的物體，它包括多個并排設(shè)置的、基本上相互平行延伸的通道。所述通道不一定是閉合的流動路徑，而是也包括穿過蜂窩體分布的其它類型的流動路徑。這里最重要的是，流體在到達(dá)蜂窩體的端面時分成多個部分流體流，所述部分流體流至少在靠近端面處，特別是在開頭2mm至3mm被引導(dǎo)相互分開。流體原則上既包括氣態(tài)也包括液態(tài)的物質(zhì)，但是這里尤其是指氣流，特別是汽車內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動機(jī)或柴油機(jī)等)的廢氣流。
所述至少一個測量用傳感器可以是任何已知類型的測量用傳感器，所述測量用傳感器與汽車內(nèi)燃機(jī)的排氣元件的調(diào)節(jié)和監(jiān)測裝置結(jié)合使用。這特別包括λ-探測器、HC-測量用傳感器、溫度傳感器、氮氧化物測量用傳感器等。所述至少一個測量用傳感器至少部分地延伸到蜂窩體內(nèi)。即換言之，至少一個測量用傳感器安裝在蜂窩體的外殼面上，并尤其是徑向地向內(nèi)延伸。對于布置形式本身的詳細(xì)說明參看后面的說明。
利用對于蜂窩體用在汽車內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)中時指氣體輸入端的第一端面和至少一個測量用傳感器限定一第一部分體積。部分體積包括所有通道及其壁部。此部分體積從第一端面起穿過蜂窩體延伸到一平行于該端面設(shè)置的一個橫截面，此橫截面通過測量用傳感器接納部的離第一端面最近的點(diǎn)。因此第一部分體積由第一端面、上述橫截面以及位于它們之間的蜂窩體的外殼面限定。
按照本發(fā)明，蜂窩體在該第一部分體積內(nèi)具有比在至少一個另外的部分體積內(nèi)小的氧吸收能力。因此很清楚，首先第一測量用傳感器位于蜂窩體內(nèi)部，即與已知的連接在前面或后面的測量用傳感器的原則不同。通過內(nèi)置測量用傳感器實(shí)現(xiàn)了，使該測量用傳感器不會直接經(jīng)受在內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)的極高的熱的和動態(tài)的負(fù)荷。這樣特別是可以減少早期熱老化以及所謂的“水擊(Wasserschlag)”的危險，因?yàn)閺U氣首先到達(dá)蜂窩體，接著才與測量用傳感器接觸。對于這種測量用傳感器在OBD范圍內(nèi)的應(yīng)用特別重要的是，第一測量用傳感器—例如λ-探測器—與廢氣流的組分接觸，這個組分還允許得出關(guān)于作為基礎(chǔ)的燃料空氣混合物的結(jié)論。因此這里建議，蜂窩體在所述部分體積內(nèi)具有小的氧吸收能力。由此達(dá)到，在所述第一部分體積內(nèi)不能提供接近100％地轉(zhuǎn)化包含在廢氣流中的有害物質(zhì)所需的足夠的氧。因此在這個第一部分體積內(nèi)出現(xiàn)明顯地較小的轉(zhuǎn)化率，例如小于85％，特別是小于75％，有時甚至小于50％。從而還可以用第一測量用傳感器測量廢氣這樣的特征值，所述特征值允許對所用的燃料空氣混合物作出指示。
按照蜂窩體的另一種實(shí)施形式，第一部分體積至少局部地具有第一涂層。這種涂層最好施加在通道壁上，并且本身具有一定的氧吸收能力。涂層在第一部分體積的整個橫截面及整個長度上在涂層厚度、涂層種類、涂層表面或其它參數(shù)方面是相同或不同的。在部分體積內(nèi)也可以存在沒有涂層的區(qū)域。作為涂層也可以考慮用于催化活性材料的載體層，如載體涂料(washcoat)。
此外建議，在第一分體積內(nèi)保證相鄰?fù)ǖ赖牧黧w流的交換，換言之這意味著，在蜂窩體端面附近形成的分流體流在第一部分體積內(nèi)至少部分地相互混合或摻合。為此要求，彼此相鄰設(shè)置的通道設(shè)置有這樣的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)使得流體流可以進(jìn)行這種交換。
在這種情況下優(yōu)選建議，至少在第一部分體積內(nèi)在通道壁上設(shè)有特別是具有在2mm至10mm范圍內(nèi)的平均直徑的通孔。所述通孔原則上可以具有所有可以想象的形狀，特別是圓形、多角形、橢圓形等形狀的孔、槽、排孔等?？紤]到通孔這種多樣的結(jié)構(gòu)形式，平均直徑是指通孔相對的邊緣距離的平均值，它位于最大尺寸和最小尺寸之間。這里應(yīng)該指出，通孔在第一部分體積上不必設(shè)計(jì)成均勻的，而是存在這樣的可能性，即通孔在類型、大小或在第一部分體積內(nèi)的分布上是可變的。
此外為了保證相鄰?fù)ǖ赖牧黧w流的交換，還建議，通道至少在第一部分體積內(nèi)具有微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)優(yōu)選用來使流體轉(zhuǎn)向到橫向于蜂窩體軸線的方向。微結(jié)構(gòu)特別是理解為這樣的結(jié)構(gòu)，即所述微結(jié)構(gòu)從通道壁出發(fā)在通道的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)或朝相鄰的通道壁延伸。這里所述微結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有小于通道本身高度的高度。作為微結(jié)構(gòu)考慮采用粒結(jié)、壓痕、導(dǎo)向面、葉片、溝槽、突起等。
優(yōu)選利用這種微結(jié)構(gòu)在相鄰?fù)ǖ纼?nèi)產(chǎn)生壓差，所述壓差使分流體流從一個通道向相鄰?fù)ǖ懒鲃印Ｍㄟ^彼此合理地布置微結(jié)構(gòu)使得流體可以均勻地?fù)胶匣蚧旌?。這促使例如避免具有特別高濃度的區(qū)域，這種區(qū)域例如可能出現(xiàn)在廢氣流中。而是接近在蜂窩體的整個橫截面上提供接近均勻的有害物質(zhì)和流體組分的濃度分布。如果使這樣混合或摻合的流體流與設(shè)置在后面的測量用傳感器接觸，則可以得出流體流組分的精確結(jié)論。
按照另一種實(shí)施形式，第一部分體積占蜂窩體總體積的30％以下，特別是在10％至25％的范圍內(nèi)。在這種情況下總體積是指蜂窩體的由兩個端面及其外殼面限定的體積，它既包括通道又包括通道的壁或涂層等。其中在這里應(yīng)該指出，這里不一定是圓柱形結(jié)構(gòu)的蜂窩體。而是已知橢圓形、圓錐形、多角形等蜂窩體形狀。如果蜂窩體有殼體，那殼體不計(jì)入蜂窩體的總體積內(nèi)。
此外建議，第一部分體積從第一端面出發(fā)具有10mm至40mm的長度，這個長度在一些情況下一方面足以為包含在廢氣流內(nèi)的水蒸汽或者說這里攜帶的水提供充分的接觸面，同時(特別是在設(shè)有通孔時)使廢氣流充分地完全混合。這里長度數(shù)據(jù)優(yōu)選涉及具有100mm以上總長度的蜂窩體。
最好還建議，設(shè)置唯一一個測量用傳感器，這里它是λ-探測器。即換言之，這里給出只具有唯一一個設(shè)計(jì)成λ-探測器的測量用傳感器的蜂窩體，但是用該傳感器同時也可以進(jìn)行OBD。這個唯一的λ-探測器例如可以確定未燃燒的碳?xì)浠衔?，所述碳?xì)浠衔锾貏e是在汽車內(nèi)燃機(jī)重新起動或新起動后出現(xiàn)(所謂的“冷起動”)。
按照另一種實(shí)施形式，蜂窩體具有從其外殼面出發(fā)沿其軸線方向徑向延伸的、用來接納測量用傳感器的凹口，其中所述凹口優(yōu)選具有在15mm至35mm的范圍內(nèi)的最大尺寸和/或在15mm至40mm范圍內(nèi)的深度。
“外殼面”特別是指設(shè)置在兩個端面之間的蜂窩體的包絡(luò)面。蜂窩體的“軸線”特別是指特別是通過兩個端面的中點(diǎn)延伸的中軸線?！鞍伎凇被蚱渲休S線現(xiàn)在優(yōu)選從外殼面出發(fā)沿徑向朝軸線延伸。然而在這里應(yīng)該指出，這個凹口也可以歪斜(windschief)或傾斜于蜂窩體的軸線設(shè)置，但是所述徑向尺寸這里是優(yōu)選的實(shí)施形式，因?yàn)檫@樣可以使測量用傳感器較深地插入。
為了保證測量用傳感器足夠遠(yuǎn)地伸入蜂窩體的內(nèi)部區(qū)域，但同時又不會造成不希望的大的流動阻力，應(yīng)該保持規(guī)定的尺寸。這里“最大尺寸”基本上設(shè)置在凹口的橫截面內(nèi)，并描述凹口的相互離得最遠(yuǎn)的、相對的點(diǎn)之間的距離?！吧疃取睆耐鈿っ娉霭l(fā)徑向向內(nèi)延伸，并描述凹口在這個方向的尺寸。在考慮所安裝的測量用傳感器的數(shù)量的情況下選擇蜂窩體內(nèi)這種凹口的數(shù)量。但是有時也可以在一個凹口內(nèi)布置多個測量用傳感器。
此外建議，所述凹口具有橢圓柱形、四角形或沿軸線方向錐形縮小的形狀。為了在具有多個至少局部形成結(jié)構(gòu)的薄板的蜂窩體中制造這種凹口，特別是可以參考WO02/075126的公開內(nèi)容，這里其內(nèi)容完全作為本說明書的內(nèi)容，其中特別是為了詳細(xì)說明本發(fā)明可以完全參考其公開內(nèi)容。
另外建議，所述凹口至少局部地由不允許相鄰的流進(jìn)行交換的—特別是沒有通孔的—邊緣包圍，其中所述邊緣最好具有在1mm至5mm范圍內(nèi)的寬度。具有這種邊緣的凹口的結(jié)構(gòu)形式促使，其外部造型不是由特別碎裂的通道壁限定。這可能導(dǎo)致，通道壁特別小的部分區(qū)域會無阻擋地受極端的環(huán)境條件的影響。由于這里存在的壓力波動可能導(dǎo)致部分區(qū)域的脫落或裂紋，所述裂紋會繼續(xù)擴(kuò)展通過通道壁。通過設(shè)置所述邊緣，可在凹口附近周圍實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的通道邊緣區(qū)，從而保證了這種蜂窩體的長時間使用。
此外，推薦一種蜂窩體，其中設(shè)置一第二測量用傳感器，它安裝在設(shè)置在第一端面附近的、設(shè)計(jì)成λ-探測器的第一測量用傳感器和第二端面之間，其中在第二測量用傳感器和第一測量用傳感器之間形成一第二部分體積，在第二測量用傳感器和第二端面之間形成一第三部分體積。
如果蜂窩體具有兩個測量用傳感器，則所述測量用傳感器至少局部地伸入其它區(qū)域內(nèi)。這里優(yōu)選分別布置在平行于蜂窩體的至少一個端面的橫截面平面內(nèi)的測量用傳感器限定蜂窩體的不同部分體積。這里第一測量用傳感器優(yōu)選具有產(chǎn)生確定的特征值的功能，所述特征值對于入流的流體是結(jié)論性的。這意味著，根據(jù)利用第一測量用傳感器獲得的數(shù)據(jù)可以得到關(guān)于成分、濃度差、溫度等的知識。這里第二測量用傳感器特別是用來以測量技術(shù)測出蜂窩體或其涂層的功能性。這里例如同樣測量用第一測量用傳感器已測量的參數(shù)，并將其相互比較。然后由所述特征值的增加或減小可以對例如蜂窩體的催化活性得出結(jié)論。但是這兩個測量用傳感器也可以觀察流體流或廢氣流的不同參數(shù)。
在這種情況下還建議，在第二部分體積內(nèi)至少局部地設(shè)置涂層，該涂層相對于在第一部分體積內(nèi)的第一涂層具有較高的氧吸收能力。因此第二部分體積優(yōu)選形成蜂窩體的對廢氣流中的有害物質(zhì)特別有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)化的區(qū)域。這優(yōu)選以99％以上的效率進(jìn)行。第二個待氧化的涂層的提高的氧吸收能力保證了，有害物質(zhì)充分地與其反應(yīng)物化合。
此外還建議，第三部分體積至少局部具有第三涂層，它與至少第一部分體積和/或第二部分體積相比具有較小的催化活性。這里特別是指，在這個第三部分體積內(nèi)設(shè)有較小量的催化活性材料。特別是采用鉑、銠或稀土金屬(即特別是稀土金屬的弱堿性氧化物)作為這種催化劑。
按照蜂窩體的另一種實(shí)施形式，至少第二部分體積和/或第三部分體積確保相鄰?fù)ǖ赖牧黧w流交換。在一些情況下在第二部分體積內(nèi)不允許相鄰?fù)ǖ赖牧黧w流交換是有利的。例如如果第一測量用傳感器和第二測量用傳感器應(yīng)該分別產(chǎn)生待相互比較的測量值，便是這種情況。為了確保，從第一測量用傳感器旁經(jīng)過的相同的流體流也從第二測量用傳感器旁流過，應(yīng)抑止分流體流的橫向混合。對于不進(jìn)行這種比較的情況，在第二部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行分流體流的混合有時是有利的。
按照蜂窩體的一種改進(jìn)方案，第二測量用傳感器定位在離第二端面一在10mm至30mm范圍內(nèi)的距離處。這里所述的距離是一種從第二端面出發(fā)應(yīng)該確保的最小距離，所述第二端面通常在汽車排氣管路中也稱為廢氣出口側(cè)。這有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在確定在第二測量部位處超出或低于極限值時還設(shè)有一第三部分體積，所述第三部分體積有時還使有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化，直至發(fā)動機(jī)控制裝置改變?nèi)剂峡諝饣旌衔?，以便重新建立蜂窩體的功能。其原因主要在于這樣的事實(shí)，即蜂窩體的功能性通常會時間滯后地在不同區(qū)域內(nèi)變化。因?yàn)閺U氣始終例如從一個端面進(jìn)入，蜂窩體的這個區(qū)域通常首先受影響。這種影響例如可能涉及氮氧化物的貯存能力、炭黑或類似成分的積存?，F(xiàn)在這種“性能缺陷”隨時間向內(nèi)部區(qū)域擴(kuò)展，直至最后在第二測量部位也可以感覺到變化。因此最小距離或第三分體積的尺寸是針對這種情況的一種安全性，使得即使在蜂窩體(例如作為催化器載體)突然失效時還能保持立法者規(guī)定的極限值。
第二測量用傳感器是用來監(jiān)測流體流中的氮氧化物比例的傳感器，則特別有利。已經(jīng)知道，例如在柴油或稀混合氣發(fā)動機(jī)(Magermotor)的排氣系統(tǒng)中設(shè)有NOX存貯器，所述存貯器可以在一定的時間段內(nèi)貯存在運(yùn)行時產(chǎn)生的氮氧化物，在其貯存能力用盡之前，通過向排氣系統(tǒng)輸送未燃燒的碳?xì)浠衔?，使這種NOX存貯器再生。所述碳?xì)浠衔铩袝r在合適的催化劑的幫助下—與貯存的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，這時通常形成產(chǎn)物，包括二氧化碳、氮?dú)夂退？赡苓^量輸入的或沒有與氮氧化物反應(yīng)的碳?xì)浠衔镌谂艢庀到y(tǒng)內(nèi)或蜂窩體內(nèi)與包含在廢氣中的殘存氧氣氧化，從而由此有時只產(chǎn)生二氧化碳和水。
催化轉(zhuǎn)化可以在NOX存貯器本身的催化活性涂層內(nèi)或在連接在后面的氧化催化器內(nèi)進(jìn)行。如上所述，蜂窩體本身可以具有不同的涂層，例如一具有高氧貯存能力的或有可貯存NOX的涂層的氧化涂層。NOX貯存能力的監(jiān)測特別是允許對在運(yùn)行發(fā)熱狀態(tài)下蜂窩體的功能和內(nèi)燃機(jī)的燃燒得出結(jié)論。
此外，還建議一種用至少部分形成結(jié)構(gòu)的薄板形成的蜂窩體，所述薄板限定通道。這里蜂窩體最好既具有光滑的又具有形成結(jié)構(gòu)的薄板，所述薄板相互堆疊和卷繞。薄板的分布形狀可以是螺旋形、S形或類似地纏繞布置形式。所述蜂窩體具有優(yōu)選在200或1000cpsi(“每平方英寸單元數(shù)”)范圍內(nèi)，特別是在400至800cpsi范圍內(nèi)的單元密度。這里薄板厚度最好小于100μm，特別是在20至80μm范圍內(nèi)。優(yōu)選采用耐高溫和耐腐蝕的鋁/鉻合進(jìn)作為薄板的材料。
按照蜂窩體的另一種實(shí)施方式，所述蜂窩體由一殼體包圍，所述殼體具有至少一個用來氣密地固定至少一個測量用傳感器的通口。殼體主要是保證蜂窩體結(jié)構(gòu)上的整體性。通道壁或薄板最好與殼體不可拆卸地連接，這里是指，它們只有在蜂窩體或殼體損壞或破壞時才能相互分開。建議同樣采用金屬套管作為殼體，其中通道壁最好與殼體(熔)焊接或釬焊。其中所述通口基本上定位在凹口上方，從而所述至少一個測量用傳感器可以從外部導(dǎo)入。為了氣密性地形成通口，特別可以設(shè)置一密封結(jié)構(gòu)。也可以在殼體上套裝或焊接一附加的、同樣布置在通口上方的殼體或套筒。
此外還建議一種排氣裝置，它包括一用來定位用于廢氣后處理的部件的管段，其中設(shè)置至少一個相當(dāng)于上述結(jié)構(gòu)的蜂窩體。這里管段具有一縱軸和一底部，其中形成一與縱軸和底部最低點(diǎn)相交的第二軸線，至少一個測量用傳感器定位在一270°的角度范圍內(nèi)，所述角度區(qū)域與底部的最低點(diǎn)相對地設(shè)置。
排氣裝置特別是指車輛的內(nèi)燃機(jī)，即汽車、摩托車、載重車或類似車輛的排氣裝置。排氣裝置通常與內(nèi)燃機(jī)相連，并具有一朝向外界的開口，所產(chǎn)生的、經(jīng)事先處理的廢氣從該開口排出。在一最好設(shè)計(jì)成加寬的管段內(nèi)必要時設(shè)置多個不同的用于廢氣處理的部件，例如過濾元件、吸附器、加熱元件、顆粒分離器、催化器等。必要時排氣裝置可以設(shè)計(jì)成帶有附加的噴嘴、探測器或用于還原劑或氧化劑的輸入管。
現(xiàn)在說明至少一個測量用傳感器相對于管段的縱軸和底部最低點(diǎn)的布置。現(xiàn)在這里建議一特別寬的角度范圍，即270°。迄今為止這種傳感器僅設(shè)置在與底部最低點(diǎn)相對的、很窄的角度范圍內(nèi)。這特別是考慮在管段內(nèi)在底部附近有時會形成冷凝水，這種冷凝水對至少一個測量用傳感器的測量結(jié)果產(chǎn)生不利影響。但是由于設(shè)計(jì)了凹口并設(shè)置了通孔，積聚液體的危險明顯減小，因此這里可以在一特別寬的角度范圍內(nèi)變化。
在這種情況下，將所述至少一個測量用傳感器定位在一45°的角度范圍內(nèi)是特別有利的，這個角度范圍從一垂直于第二軸線并通過縱軸的第三軸線起向底部的最低點(diǎn)延伸。這特別是指，所述至少一個測量用傳感器設(shè)置在一通過管段縱軸的水平面之下。參照附圖所述至少一個測量用傳感器的這種設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說明。


下面借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。這里附圖示出特別優(yōu)選的實(shí)施形式，但是本發(fā)明并不限于此。
其中圖1示出蜂窩體的第一實(shí)施形式的示意性縱向剖視圖；圖2示出蜂窩體的另一實(shí)施形式的局部示意性橫向剖視圖；以及圖3示意性示出蜂窩體的一種實(shí)施形式在一排氣裝置內(nèi)的布置。
具體實(shí)施例方式
圖1以縱向剖視圖示意性示出本發(fā)明的、帶有流體可流通的通道2的蜂窩體1的第一實(shí)施形式，所述通道在兩個端面3、4之間延伸。蜂窩體1包括一殼體28，兩個測量用傳感器5、21穿過所述殼體通過通孔29伸入蜂窩體1的內(nèi)部區(qū)域。兩個測量用傳感器5、21與一測量數(shù)據(jù)記錄器38相連，所述記錄器最好與發(fā)動機(jī)控制裝置或未示出的內(nèi)燃機(jī)共同作用。
蜂窩體1具有一總體積13，它分成一第一部分體積6，一設(shè)置在中間的第二部分體積22以及一第三部分體積23。部分體積6、22、23主要由測量用傳感器5、21的位置和兩個端面3、4限定。第一部分體積6具有從第一端面3起直到蜂窩體1的、主要由第一測量用傳感器5的位置或部位限定的橫截面平面的長度14。第二部分體積設(shè)置在第一測量用傳感器5和第二測量用傳感器21之間，并又由它們的位置限定。第三部分體積23由第二測量用傳感器的位置和第二端面4限定，因此形成一距離26。
蜂窩體1在部分體積6、22、23內(nèi)分別具有不同的涂層。在第一部分體積6內(nèi)設(shè)置具有小的氧貯存能力的第一涂層7。在第二部分體積22內(nèi)設(shè)置具有比在第一部分體積6內(nèi)的涂層7高的氧貯存能力的第二涂層24。在第三部分體積23內(nèi)設(shè)置第三涂層25，與涂層24相比它特征的是較低的催化活性。
蜂窩體1具有多個基本上相互平行布置的通道2，這里所述通道最好平行于蜂窩體1的軸線12穿過蜂窩體的內(nèi)部伸展。在所示實(shí)施形式中，在第一部分體積6內(nèi)的通道2設(shè)計(jì)成使它們確保相鄰?fù)ǖ?的流體流的交換。為此在通道壁9上設(shè)置通孔8和微結(jié)構(gòu)11。
圖2示意性地以剖視圖示出蜂窩體1的另一種實(shí)施形式，這里蜂窩體用光滑的和形成結(jié)構(gòu)的薄板27形成。薄板27設(shè)有具有在2mm至10mm范圍內(nèi)的平均直徑的通孔8。至少局部地形成結(jié)構(gòu)的薄板27又限定通道2。
蜂窩體1具有從其外殼面15處發(fā)徑向沿其軸線12方向延伸的、用來接納測量用傳感器5的凹口16，這里所述凹口具有最大尺寸17和深度18。其中測量傳感器5設(shè)置成使得確保到凹口16的邊緣部有一優(yōu)選在3至20mm范圍內(nèi)的距離。在凹口16周圍設(shè)置具有優(yōu)選為1至5mm的寬度20的邊緣19。在該邊緣19的內(nèi)部相鄰的流體流不能交換，因?yàn)楸“?7在這個區(qū)域或者說邊緣19內(nèi)沒有通孔8和/或微結(jié)構(gòu)11。
圖3示意性示出一排氣裝置30的布置—固定在例如可以設(shè)置在汽車上的一帖合面40上。排氣裝置30包括一用來定位廢氣處理部件的管段31，其中這里設(shè)置一蜂窩體1。管段31具有一縱軸32和一底部33，其中形成一與縱軸32和底部33的最低點(diǎn)34相交的第二軸線35。測量用傳感器5位于一270°的角度范圍36內(nèi)，所述角度范圍與底部33的最低點(diǎn)34相對地布置。在這里所示的實(shí)施形式中，測量用傳感器5甚至位于一45°的角度范圍內(nèi)，該角度范圍從垂直于第二軸線35并通過縱軸32延伸的第三軸線37延伸到底部33的最低點(diǎn)34。測量用傳感器5布置在角度區(qū)域36內(nèi)的結(jié)果是，該傳感器不與積聚在底部33最低點(diǎn)34附近的液體41接觸。但同時也可以將管段31定位在帖合面40附近，因?yàn)榕c最低點(diǎn)34精確相對的區(qū)域不必強(qiáng)制性地用來定位測量用傳感器5。
附圖標(biāo)記表1蜂窩體2通道3第一端面 4第二端面5第一測量用傳感器 6第一部分體積7第一涂層 8通孔9通道壁10直徑11微結(jié)構(gòu) 12軸線13總體積 14長度15外殼面 16凹口17尺寸 18深度19邊緣 20寬度21第二測量用傳感器 22第二部分體積23第三部分體積 24第二涂層25第三涂層 26距離27薄板 28殼體29套管 30排氣裝置31管段 32縱軸33底部 34最低點(diǎn)35第二軸線 36角度范圍37第三軸線 38測量數(shù)據(jù)記錄裝置39間距 40結(jié)合面41液體
權(quán)利要求
1.具有流體可流通的、在兩個端面(3、4)之間延伸通道(2)的蜂窩體(1)，所述蜂窩體還具有至少一個至少部分地延伸到蜂窩體(1)內(nèi)的測量用傳感器(5、21)，其中在第一端面(3)和至少一個第一測量用傳感器(5)之間限定蜂窩體(1)的第一部分體積(6)，其特征為蜂窩體(1)在第一部分體積(6)內(nèi)具有比在至少另一個部分體積(22、23)內(nèi)小的氧接收能力。
2.按權(quán)利要求1的蜂窩體(1)，其特征為第一部分體積(6)至少局部地具有第一涂層(7)。
3.按權(quán)利要求1或2的蜂窩體(1)，其特征為在第一部分體積(6)內(nèi)保證相鄰?fù)ǖ?2)的流體流的交換。
4.按權(quán)利要求3的蜂窩體(1)，其特征為至少在第一分體積(6)內(nèi)在通道壁(9)上設(shè)有通孔(8)，特別是具有平均直徑(10)在2mm至10mm范圍內(nèi)的通孔。
5.按權(quán)利要求3或4的蜂窩體(1)，其特征為通道(2)至少在第一部分體積(6)內(nèi)設(shè)有微結(jié)構(gòu)(11)，所述微結(jié)構(gòu)優(yōu)選用來使流體向橫向于蜂窩體(1)軸線(12)的方向轉(zhuǎn)向。
6.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為第一部分體積(6)在小于蜂窩體(1)總體積(13)的30％的范圍內(nèi)，特別是在10％至25％的范圍內(nèi)。
7.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為第一部分體積(6)從第一端面(3)出發(fā)具有10mm至40mm的長度(14)。
8.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為設(shè)置唯一一個測量用傳感器(5)，這里該測量用傳感器是λ-探測器。
9.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為蜂窩體(1)從其外殼面(15)出發(fā)具有徑向向其軸線(12)方向延伸的、用來接納測量用傳感器(5、21)的凹口(16)，其中所述凹口優(yōu)選具有在15mm至35mm范圍內(nèi)的最大尺寸(17)和/或在15mm至40mm范圍內(nèi)的深度(18)。
10.按權(quán)利要求9的蜂窩體(1)，其特征為凹口(16)具有橢圓柱形、四角形或沿軸線(12)方向錐形地逐漸縮小的形狀。
11.按權(quán)利要求9或10的蜂窩體(1)，其特征為凹口(16)至少部分地由一不允許相鄰的流進(jìn)行交換的邊緣(19)包圍，所述邊緣不允許相鄰的流進(jìn)行交換，特別是不具有通孔(8)，其中所述邊緣(19)優(yōu)選具有在1mm至5mm范圍內(nèi)的寬度(20)。
12.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為設(shè)有一第二測量用傳感器(21)，它安裝在設(shè)置在第一端面(3)附近的、設(shè)計(jì)成λ-探測器的第一測量用傳感器(5)和第二端面(4)之間，其中在第二測量用傳感器(21)和第一測量用傳感器(5)之間形成一第二部分體積(22)，在第二測量用傳感器(21)和第二端面(4)之間形成一第三部分體積(23)。
13.按權(quán)利要求12的蜂窩體(1)，其特征為在第二部分體積(22)內(nèi)至少部分地設(shè)有第二涂層(24)，所述第二涂層與第一部分體積(6)內(nèi)的第一涂層(7)相比具有較高的氧接收能力。
14.按權(quán)利要求12或13的蜂窩體(1)，其特征為第三部分體積(23)至少部分地具有一第三涂層(25)，該第三涂層至少與第一部分體積(6)和/或第二部分體積(22)相比具有較小的催化活性。
15.按權(quán)利要求12至14之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為至少第二部分體積(22)和/或第三部分體積(23)保證相鄰?fù)ǖ?2)的流體流的交換。
16.按權(quán)利要求12至15之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為第二測量用傳感器(21)固定在一距第二端面(4)在10mm至30mm范圍內(nèi)的距離(26)處。
17.按權(quán)利要求12至16之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為第二測量用傳感器(21)是一用來監(jiān)測流體流內(nèi)氫氧化物比例的傳感器。
18.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為所述蜂窩體用至少局部形成結(jié)構(gòu)的的薄板(27)形成，所述薄板限定通道(2)。
19.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為所述蜂窩體由一殼體(28)包圍，該殼體具有至少一個來氣密性地固定所述至少一個測量用傳感器(5，21)的套管(29)。
20.排氣裝置(30)，包括用來固定廢氣后處理部件的管段(31)，其中設(shè)有至少一個按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)的蜂窩體(1)，其特征為管段(31)具有一縱軸(32)和一底部(33)，其中形成一與縱軸(32)和底部(33)的最低點(diǎn)(34)相交的第二軸線(35)，所述至少一個測量用傳感器(5、21)在一270°的角度范圍(36)內(nèi)定位，該角度范圍與底部(33)的最低點(diǎn)(34)相對地設(shè)置。
21.按權(quán)利要求20的排氣裝置(30)，其特征為所述至少一個測量用傳感器(5、21)在一45°的角度范圍(36)內(nèi)定位，該角度范圍從一垂直于第二軸線(35)的并通過縱軸(32)延伸的第三軸線(37)起向底部(33)的最低點(diǎn)(34)延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有流體可流通的、在兩個端面(3、4)之間延伸的通道(2)的蜂窩體(1)，所述蜂窩體帶有至少一個測量用傳感器(5、21)，所述測量用傳感器至少部分延伸到蜂窩體(1)內(nèi)，其中在第一端面(3)和至少一個第一測量用傳感器(5)之間限定蜂窩體(1)的第一部分體積(6)。其中蜂窩體(1)在第一部分體積(6)內(nèi)具有比在至少另一個部分體積(22、23)內(nèi)小的氧吸收能力。此外建議將這種蜂窩體(1)節(jié)省空間地安裝在一排氣裝置(30)內(nèi)。
文檔編號F01N11/00GK1886579SQ200480035247
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者R·布呂科, P·希爾特, J-R·科涅奇內(nèi) 申請人:排放技術(shù)有限公司