CN102042060A - 用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于冷却从碳烟微粒过滤器(16)排出的废气流(20)的装置(10),在碳烟微粒过滤器(16)上构造有用于导出废气流(20)的出口接管(22),其中出口接管(22)具有沿废气流(20)方向收缩的管口部位(24),它这样伸入到邻接的废气管(28)的敞开的端部(26)内,使得在出口接管(22)与废气管(28)之间构成的抽吸部位(30)中,在废气流(20)通过时,能够产生相对于环境(32)的负压。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置。
背景技术
由欧盟发布的废气标准规定了逐步减少由柴油发动机产生并通过发动机废气排到环境的碳烟微粒。通过使用碳烟微粒过滤器限制碳烟微粒排放,通常使用所谓的壁流过滤器,其中发动机废气进入由陶瓷或金属材料制成的多孔过滤器壁。在此在发动机废气中含有的碳烟微粒不仅沉积在过滤器壁的表面上,而且沉积在其内部,因此废气背压随着过滤器壁增加的堵塞程度而提高。因此为了碳烟微粒过滤器再生,以规则的时间间隔燃烧沉积的碳烟微粒,为此使发动机废气的温度例如通过使用前置于碳烟微粒过滤器的氧化催化剂有时提高到超过500℃。在再生期间可以在排气设备(排气管)管端部上相应地出现高的废气温度,它们可能导致产生不期望的氮氧化物。
因此由DE 10 2008 051 958 A1给出用于降低由柴油微粒过滤器排出的废气流温度的装置,其中对废气流在柴油微粒过滤器再生期间利用空气泵混合更冷的环境空气。由于空气泵的电控制器,已知的装置相对费事地构造。
发明内容
因此本发明的目的是,在其结构方面简化上述形式的装置。
这个目的通过具有权利要求1特征的装置得以实现。
按照本发明的用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置包括在碳烟微粒过滤器上构成的用于导出废气流的出口接管,其中出口接管具有在废气流方向上收缩的管口部位,它这样伸入到邻接的废气管的敞开的端部内,使得在出口接管与废气管之间构成的抽吸部位中,在废气流通过时可以产生相对于环境的负压。准确地说,按照文丘里原理(Venturiprinzip)产生负压,其中出口接管的管口部位喷嘴形地延伸到废气管的敞开的端部内。在此由于负压抽吸到废气管内的环境空气根据其温度导致相应地冷却废气流。
因为按照本发明的装置的特征不仅在于特别简单,同时也在于特别紧凑的结构,存在这种可能性,将它们与碳烟微粒过滤器一起安置在由柴油发动机驱动的机动车、尤其是农用机动车的发动机舱内部。
通常设置在机动车发动机舱内的高温热交换器用于冷却柴油发动机,该热交换器是与柴油发动机连接的液体冷却循环的组成部分,其中高温热交换器利用通风设备以冷空气加载,通过冷却肋以及后置的过滤器插件从环境抽吸冷空气。因为由此传导到发动机舱内的空气在很大程度上没有污物,因此在很大程度上避免不期望地堵塞在出口接管与废气管之间构成的抽吸部位。附加地由通风设备引起的压缩位于发动机舱内的空气导致在抽吸部位增大体积流并由此导致更有效地冷却废气流。
有利的改进方案由从属权利要求给出。
优选使出口接管与被碳烟微粒过滤器所包括的过滤器外壳的固定法兰可拆卸地连接。因此固定法兰是过滤器外壳的固定的组成部分并且与其焊接或以其它方式固定连接。该出口接管可以具有装到固定法兰上的固定区段,它能够空气密封地与固定法兰嵌接。
利用可拆卸的弹簧夹尤其可以建立出口接管与过滤器外壳的固定法兰之间的可拆卸连接。在此弹簧夹由不锈的或以相应的方式表面处理的合金钢制成。在装配状态下,弹簧夹在固定区段部位这样围卡出口接管,即通过利用紧固螺栓或类似部件缩小弹簧夹圆周能够在出口接管与过滤器外壳的固定法兰之间建立夹紧连接。为了改善夹紧作用,出口接管可以在固定区段部位具有多个横向于弹簧夹延伸的固定条。
备选地也可以使所述出口接管是被碳烟微粒过滤器所包括的过滤器外壳的固定的组成部分。在此出口接管与过滤器外壳焊接或以其它方式固定连接
所述抽吸部位优选由在出口接管与废气管之间径向延伸的环形间隙构成。在这种情况下不仅出口接管而且废气管至少在抽吸部位具有基本圆形的横截面。
已经证实,如果所述环形间隙的外半径与内半径的比值在1.90至2.10的范围内,则废气流的冷却效率最佳。例如外半径为60毫米和内半径为29毫米、对应的两个半径的比值约为2.07时能够降低废气流温度超过200℃。但是要注意,上述说明仅仅具有示例的特征并且根据各种运行条件可以或多或少地变化。
所述出口接管的管口部位优选沿着其整个圆周连续地与废气管的敞开的端部相距地延伸。换言之,出口接管的管口部位相对于废气管的敞开的端部无支承地设置。这样选择距离,使出口接管的管口部位在出口接管与废气管之间产生由运行引起的振动的情况下可以在废气管的敞开的端部内部运动,而不与其接触。由此保证两个部件尽可能机械脱耦。
附加地存在这种可能性,所述过滤元件朝出口接管的方向收缩地构成。使过滤元件只这样多地收缩,在出口接管与废气管之间产生由运行引起的振动的情况下避免两个部件相互接触。
此外所述抽吸部位可以被过滤元件、尤其被孔栅包围。这样设计孔栅的开口尺寸,主要可靠地抑制可能导致抽吸部位迅速堵塞或阻塞的较粗大的污物。为了提高耐腐蚀性使孔栅由镀铝合金钢或类似材料制成。
所述过滤元件可以设置在废气管的敞开的端部上并且朝出口接管的方向延伸。准确地说,过滤元件形成设置在废气管上的延长体,它超出抽吸部位沿着其整个圆周突缘形地包围出口接管。
附加地存在这种可能性,所述过滤元件朝出口接管的方向收缩地构成。在此使过滤元件只这样多地收缩,在出口接管与废气管之间产生由运行引起的振动的情况下避免两个部件相互接触。
此外可以设想,所述废气管至少局部地被接触保护机构包围。接触保护机构尤其具有管形盖罩的形状,它利用多个定距件沿着废气管的外侧面安置。为了避免过度加热废气管,可以使管形盖罩至少在排气管部位中具有多个开口,它们能够实现在废气管与管形盖罩之间存在的空气进行循环。
附图说明
下面借助于附图详细描述按照本发明的实施例。在此功能一致或类似的部件以相同的附图标记表示。附图中:
图1示出安装在农用车上的按照本发明的用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置的实施例的立体总图,
图2以纵向截面图示出在图1中所示的按照本发明装置实施例的细节图。
具体实施方式
图1示出安装在牵引机形式的农用车上的按照本发明的用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置的实施例的立体总图,其中图2以纵向截面图示出按照本发明装置的细节图。
与按照本发明的装置10共同安置在农用车14的发动机舱12内的碳烟微粒过滤器16在所示情况下由常见的壁流过滤器构成,其中由农用车14的柴油发动机18产生的发动机废气穿过由陶瓷或金属材料制成的多孔过滤器壁。在发动机废气中含有的碳烟微粒在此不仅沉积在碳烟微粒过滤器16的表面上,而且沉积在其过滤器壁内部。因为废气背压随着过滤器壁的堵塞程度增加而提高,因此为了再生碳烟微粒过滤器16,以规则的时间间隔燃烧沉积的碳烟微粒,为此发动机废气的温度由于使用前置于碳烟微粒过滤器16的氧化催化器有时提高到500℃以上。
为了冷却由碳烟微粒过滤器16排出的废气流20按照本发明的装置10包括在碳烟微粒过滤器16上构成的用于导出过滤的废气流20的出口接管22,其中出口接管22具有在废气流20方向上收缩的管口部位24,它这样伸入到邻接的废气管28的敞开的端部26内,使得在出口接管22与废气管28之间构成的抽吸部位30内在废气流20通流时可以产生相对于环境32的负压。
准确地说,按照文丘里原理产生负压,其中出口接管22的管口部位24喷嘴形地延伸到废气管28的敞开的端部26内。在此由于负压抽吸到废气管28内的环境空气34根据其温度导致相应地冷却废气流20。
出口接管22与被碳烟微粒过滤器16所包括的过滤器外壳38的固定法兰36可拆卸地连接。固定法兰36是过滤器外壳38的固定的组成部分并且与其焊接或以其它方式固定连接。出口接管22具有可以插到固定法兰36上的固定区段40,它能够空气密封地与固定法兰36嵌接。
利用可拆卸的弹簧夹42建立在出口接管22与过滤器外壳38的固定法兰36之间的可拆卸连接。在此弹簧夹42由不锈的或以相应的方式表面处理的合金钢制成。在装配状态下,弹簧夹42在固定区段40部位这样围卡出口接管22,使得通过利用紧固螺栓44缩小弹簧夹42的圆周能够建立出口接管22与过滤器法兰38的固定法兰36之间的夹紧连接。为了改善夹紧作用,出口接管22在固定区段40部位具有多个横向于弹簧夹42延伸的固定条46。
按照本发明的装置10的备选扩方案,出口接管22是被碳烟微粒过滤器16所包括的过滤器外壳38的固定的组成部分。
抽吸部位30由在出口接管22与废气管28之间径向延伸的环形间隙48构成,因此不仅出口接管22而且废气管28至少在抽吸部位30具有基本圆形的横截面。
环形间隙48的外半径Ra与内半径Ri的比值在1.90至2.10的范围内。在考虑加工常见的公差的条件下,外半径Ra以及内半径Ri优选分别为60毫米和29毫米,对应的两个半径的比值Ra/Ri约为2.07。
所述出口接管22的管口部位24沿着其整个圆周连续地与废气管28的敞开的端部26相距地延伸。这样选择距离,使出口接管22的管口部位24在出口接管22与废气管28之间产生由运行引起的振动的情况下,可以在废气管28的敞开的端部26内部运动,而不与其接触。由此使两个部件22、28尽可能机械脱耦。
此外抽吸部位30被可选择的孔栅52形式的过滤元件50包围。这样设计孔栅52的开口54尺寸,主要可靠地阻止可能导致抽吸部位30迅速堵塞或阻塞的较粗大的污物。为此使开口54的直径小于抽吸部位30的间隙尺寸Ra-Ri。为了提高耐腐蚀性使孔栅52由镀铝合金钢制成。
过滤元件50设置在废气管28的敞开的端部26上并且朝着出口接管22的方向延伸。准确地说,过滤元件50形成设置在废气管28上的延长体,它超出抽吸部位30沿着其整个圆周突缘形地包围出口接管22。
附加地使过滤元件50在出口接管22的方向上收缩地构成。在此使过滤元件50只这样多地收缩,即在出口接管22与废气管28之间产生由运行引起的振动的情况下,避免过滤元件50与出口接管22相互接触。
按照图1使废气管28至少局部地被接触保护机构56包围。接触保护机构56具有管形盖罩58的形状,它利用多个定距件沿着废气管28的外侧面安置。为了避免过度加热废气管28,可以使管形盖罩58至少在排气管60的部位具有多个开口62,它们能够实现在废气管28与管形外壳58之间存在的空气进行循环。
如果在图1中示出的农用车14例如是牵引机,同样可以设想在任意其它的、由柴油发动机驱动的机动车中使用按照本发明的装置。此外也可以在固定应用的情况下使用,例如由柴油发动机驱动的电力设备或类似设备。
Claims (14)
1.用于冷却从碳烟微粒过滤器排出的废气流的装置,其特征在于,在碳烟微粒过滤器(16)上构造有用于导出废气流(20)的出口接管(22),其中出口接管(22)具有沿废气流(20)方向收缩的管口部位(24),它这样伸入到邻接的废气管(28)的敞开的端部(26)内,使得在出口接管(22)与废气管(28)之间构成的抽吸部位(30)中,在废气流(20)通过时,能够产生相对于环境(32)的负压。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述出口接管(22)与被碳烟微粒过滤器(16)所包括的过滤器外壳(38)的固定法兰(36)可拆卸地连接。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,在出口接管(22)与过滤器外壳(38)的固定法兰(36)之间的可拆卸连接能够利用可拆卸的弹簧夹(42)建立。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置,其特征在于,所述出口接管(22)是被碳烟微粒过滤器(16)所包括的过滤器外壳(38)的固定的组成部分。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,所述抽吸部位(30)构造成在出口接管(22)与废气管(28)之间径向延伸的环形间隙(48)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置,其特征在于,所述环形间隙(48)的外半径(Ra)与内半径(Ri)的比值在1.90至2.10的范围内。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置,其特征在于,所述出口接管(22)的管口部位(24)沿着其整个圆周连续地与废气管(28)的敞开的端部(26)相距地延伸。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置,其特征在于,所述抽吸部位(30)被过滤元件(50)、尤其被孔栅(52)包围。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置,其特征在于,所述过滤元件(50)设置在废气管(28)的敞开的端部(26)上,并且朝出口接管(22)的方向延伸。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置,其特征在于,所述过滤元件(50)朝出口接管(22)的方向收缩地构成。
11.如权利要求1至10中任一项所述的装置,其特征在于,所述过滤元件(50)朝出口接管(22)的方向收缩。
12.如权利要求1至11中任一项所述的装置,其特征在于,所述废气管(28)至少局部地被接触保护机构(56)包围。
13.机动车,尤其是农用车,具有如权利要求1至12中任一项所述的用于冷却从碳烟微粒过滤器(16)排出的废气流(20)的装置(10)。
14.如权利要求13所述的机动车,其特征在于,所述装置(10)安装在发动机舱(12)内。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110504 |