CN102052134A - 用于冷却废气流的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却废气流(18)的装置(20)，该装置具有能够借助于废气流(18)进行加载的排出喷嘴(24)，该排出喷嘴如此伸入邻接的废气管(28)的敞开的端部(26)中，从而在排出喷嘴(24)和废气管(28)之间形成的吸入区域(30)中在废气流(18)穿过时能够产生相对于周围环境(32)的低压，其特征在于，设置了用于改变排出喷嘴(24)的流动横截面的调节件(44)。

Description

用于冷却废气流的装置
技术领域
本发明涉及一种用于冷却废气流的装置，该装置具有能够借助于废气流加载的排出喷嘴，该排出喷嘴如此伸入邻接的废气管的敞开的端部中，从而在排出喷嘴和废气管之间形成的吸入区域中在废气流穿过时能够产生相对于周围环境的低压。
背景技术
由欧盟公布的排放标准逐步地降低了由柴油发动机产生的并且随着发动机废气排放到环境中的碳黑颗粒。碳黑颗粒排放的限制通过使用碳黑颗粒过滤器、通常用所谓的壁流式过滤器来实现，在所述过滤器中发动机废气穿过由陶瓷或金属材料制成的多孔的过滤器壁。在此，包含在发动机废气中的碳黑颗粒不仅沉积在过滤器壁的表面上而且沉积在过滤器壁的内部，使得废气背压随着过滤器壁的堵塞程度的增大而增大。因此，为了碳黑颗粒过滤器的再生，在定期的时间间隔中烧尽沉积的碳黑颗粒，为此例如使用连接在碳黑颗粒过滤器前面的氧化催化器暂时地将发动机废气的温度提高到600℃以上的温度。在碳黑颗粒过滤器的再生阶段中，会在排气装置的排气尾管上相应地出现较高的废气温度，该废气温度对于周围的车辆组件、物体或者人来说可能是种危险。
在这种背景下，从WO 2008/060559A2中得知了一种用于降低排气尾管上废气温度的装置。能够借助于夹子或者夹钳安置在排气尾管上的装置包括喷嘴，该喷嘴借助于多个径向布置的固定支柱如此安置在邻接的转向器壳体上，从而在废气流穿过时在喷嘴和转向器壳体之间构成的入口中产生用于吸入较冷的周围空气的局部真空。然而，所述喷嘴或者说转向器壳体的沿着废气流穿过的方向逐渐变细的形状会使得排气装置中的废气背压不希望地增大。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种开头所述类型的装置，该装置实现了将废气背压的不希望的增大至少限制在碳黑颗粒过滤器的再生阶段。
该任务通过具有权利要求1所述特征的装置得到解决。
按本发明的用于冷却废气流的装置包括能够借助于废气流加载的排出喷嘴，该排出喷嘴如此伸入邻接的废气管的敞开的端部中，从而能够在排出喷嘴和废气管之间形成的吸入区域中在废气流穿过时产生相对于周围环境的低压。此外，设置了用于改变排出喷嘴的流动横截面的调节件。
确切地说，根据文丘里原理来产生低压，其中排出喷嘴延伸到废气管的敞开的端部中并且在吸入区域中产生取决于流动横截面的低压。在此，由于低压而吸入废气管中的周围空气根据其温度相应地冷却所述废气流。
因为仅仅在碳黑颗粒过滤器的再生阶段中需要混合较冷的周围空气，所以在碳黑颗粒过滤器的其余工作阶段中能够借助于调节件如此增大排出喷嘴的流动横截面，使得废气流能够不受阻碍地通过。以这种方式实现了将废气背压的不希望的增大限制在碳黑颗粒过滤器的再生阶段。
按本发明的装置的突出之处在于特别简单的构造，从而能够将该装置节省空间地安置在由柴油发动机运行的车辆、尤其农业生产车辆的发动机室内部的碳黑颗粒过滤器的区域内。布置在车辆的发动机室中的高温热交换器通常用于冷却柴油发动机，该高温热交换器是与柴油发动机连接的液体冷却回路的组成部分，其中借助于通风机组用冷却空气加载高温热交换器，通过散热器格栅以及布置在后面的过滤器滤芯从周围环境中吸入冷却空气。因为如此导入发动机室中的空气在很大程度上没有脏物，所以可靠地避免了构造在排出喷嘴和废气管之间的吸入区域的不希望的堵塞。在通风机组方面引起的对发动机室中的空气的压缩额外地引起了吸入区域中的体积流增加并且由此更有效地冷却废气流。
有利的改进方案由从属权利要求中获知。
优选根据废气温度改变排出喷嘴的流动横截面。尤其在碳黑颗粒过滤器的再生阶段中典型出现的废气温度的情况下通过调节件使得流动横截面增大。
所述排出喷嘴能够为了改变流动横截面而具有大量易弯曲的薄片。所述薄片例如构造成手指状的导向片的造型，所述导向片是可以安置在碳黑颗粒过滤器的排出管接头上的固定条的一体的组成部分，其中所述导向片在装配状态下沿着废气流的方向伸出。所述排出管接头尤其是由碳黑颗粒过滤器包围的过滤器壳体的固定的组成部分并且与过滤器壳体进行焊接或者以其它方式固定地连接。
所述薄片尤其可以构造成双金属元件，所述双金属元件占据使得排出喷嘴的流动横截面随着废气温度的增加而变小的弯曲。换句话说，所述双金属元件同时形成了用于根据温度改变排出喷嘴的流动横截面的调节件。这种双金属元件的构造基本上是已知的。相应地，该双金属元件由金属条制成，该金属条具有两个相互连接的具有不同的纵向膨胀系数的金属层。
优选如此构造所述薄片，使得其在低于为废气温度预先设定的阈值时抵靠在废气管的敞开的端部上。在这种情况下，所述薄片占据完全打开的位置。如此预先设定所述阈值，使得其在碳黑颗粒过滤器的再生阶段期间典型出现的废气温度以下处于400到600℃的范围内。
在此存在这样的方案，即在废气管的敞开的端部上设置用于抵靠薄片的限制件。该限制件可以构造成沿着废气管的敞开的端部的内侧环绕的止挡唇的造型。该止挡唇例如是成形在废气管的敞开的端部上的卷边。在该卷边中额外地置入了编织的玻璃纤维绳或者陶瓷纤维绳造型的耐热的密封件。
此外，所述薄片可以沿着排出喷嘴的圆周方向隔膜状地搭接地布置。由于所述搭接可靠地避免了排出喷嘴区域内的废气的不希望的释放。
优选所述废气管至少分段地由接触保护件包围。该接触保护件尤其具有管状护层的造型，该护层借助于多个间隔垫片沿着废气管的外侧进行安置。为了避免废气管的过度加热，所述管状的护层至少在排气尾管的区域内具有大量开口，所述开口实现了在废气管和管状的护层之间存在的空气的循环。
附图说明
下面根据附图对按本发明的装置进行详细解释。在此，在其功能方面一致的或者说类似的部件用相同的附图标记表示。其中：
图1是在农业生产车辆上用于冷却从碳黑颗粒过滤器中出来的废气流的按本发明的装置的实施例的总透视图，
图2是在碳黑颗粒过滤器的再生阶段期间，按本发明的装置的在图1中示出的实施例的细节图，以及
图3是在碳黑颗粒过滤器的再生阶段以外，按本发明的装置的在图1中示出的实施例的细节图。
具体实施方式
图1示出了在农业生产车辆上用于冷却从碳黑颗粒过滤器中出来的废气流的按本发明的装置的实施例的总透视图，其中图2或者说图3再现了在碳黑颗粒过滤器的再生阶段期间或者说在碳黑颗粒过滤器的再生阶段以外，按本发明的装置的在图1中示出的实施例的细节图。
例如构造成拖拉机的农业生产车辆10包括安置在发动机室12中的碳黑颗粒过滤器14，其中该碳黑颗粒过滤器构造成常规的壁流式过滤器，其中由农业生产车辆10的柴油发动机16产生的发动机废气穿过由陶瓷或者金属材料制成的多孔的过滤器壁。在此，包含在发动机废气中的碳黑颗粒不仅沉积在碳黑颗粒过滤器14的过滤器壁的表面上，而且沉积在碳黑颗粒过滤器14的过滤器壁的内部。因为废气背压随着过滤器壁的堵塞程度的增大而增大，所以在定期的时间间隔中燃烧沉积的碳黑颗粒用于碳黑颗粒过滤器14的再生，为此，通过使用连接在碳黑颗粒过滤器14前面的氧化催化器暂时地将发动机废气的温度提高到600℃以上的温度。
为了冷却从碳黑颗粒过滤器14中出来的并且在再生阶段加热的废气流18，按本发明的装置20包括构造在碳黑颗粒过滤器14上的用于导出过滤好的废气流18的排出管接头22。安置在排出管接头22上的并且由废气流18加载的排出喷嘴24如此伸入邻接的废气管28的敞开的端部26中，从而在排出喷嘴24和废气管28之间形成的吸入区域30内能够在废气流18穿过时产生相对于周围环境32的低压。该状态在图2中示出。
确切地说，根据文丘里原理来产生低压，其中排出喷嘴24延伸到废气管28的敞开的端部26中并且在吸入区域30中产生取决于相应流动横截面的低压。在此，由于低压而吸入废气管28中的周围空气34根据其温度相应地冷却所述废气流18。
此外，所述排出喷嘴24为了改变流动横截面而具有大量易弯曲的薄片36，所述薄片沿着排出喷嘴24的圆周方向隔膜状地搭接地布置。所述薄片36构造成手指状的导向片的造型，所述导向片是借助于夹紧螺栓38安置在排出管接头22上的固定条40的一体的组成部分，其中所述导向片在装配状态下沿着废气流18的方向伸出。在此，所述排出管接头22是由碳黑颗粒过滤器14包围的过滤器壳体42的固定的组成部分并且与过滤器壳体进行焊接或者以其它方式固定地连接。
所述薄片36例如构造成双金属元件，所述双金属元件占据使得排出喷嘴24的流动横截面随着废气温度的增加而变小的弯曲。换句话说，所述双金属元件同时形成了用于根据废气温度改变排出喷嘴24的流动横截面的调节件44。
此外，如此构造所述薄片36，使得其在低于为废气温度预先设定的阈值时抵靠在废气管28的敞开的端部26上。在这种情况下，所述薄片36占据完全打开的位置，从而使得废气流18能够不受阻碍地通过。这种状态在图3中示出。
如此预先设定所述阈值，使得其在碳黑颗粒过滤器14的再生阶段期间典型出现的废气温度以下处于400到600℃的范围内。
在废气管28的敞开的端部26上设置了用于抵靠薄片36的限制件46。该限制件46构造成沿着废气管28的敞开的端部26的内侧48环绕的止挡唇50的造型。该止挡唇50例如是成形在废气管28的敞开的端部26上的卷边。在该卷边中额外地置入了编织的玻璃纤维绳或者陶瓷纤维绳造型的耐热的密封件52。
根据图1，所述废气管28至少分段地由接触保护件54包围。该接触保护件54具有管状护层56的造型，该护层借助于多个没有示出的间隔垫片沿着废气管28的外侧进行安置。为了避免废气管28的过度加热，所述管状的护层56至少在排气尾管58的区域内具有大量开口60，所述开口实现了在废气管28和管状的护层56之间存在的空气的循环。
即使在图1中示出的农业生产车辆10例如是拖拉机，但是按本发明的装置20同样可以考虑用在任意其它的由柴油发动机驱动的车辆中。此外，也提供了在静态应用中的使用，例如用在由柴油发动机驱动的发电机组或者类似机器中。

Claims (10)

1.用于冷却废气流的装置，该装置具有能够借助于废气流(18)进行加载的排出喷嘴(24)，该排出喷嘴伸入邻接的废气管(28)的敞开的端部(26)中，从而在所述排出喷嘴(24)和所述废气管(28)之间形成的吸入区域(30)中在废气流(18)穿过时能够产生相对于周围环境(32)的低压，其特征在于，设置了用于改变所述排出喷嘴(24)的流动横截面的调节件(44)。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，根据废气温度改变所述排出喷嘴(24)的流动横截面。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述排出喷嘴(24)为了改变流动横截面而具有大量易弯曲的薄片(36)。
4.按权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述薄片(36)构造成双金属元件，所述双金属元件占据使得所述排出喷嘴(24)的流动横截面随着废气温度的增加而变小的弯曲。
5.按权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，构造所述薄片(36)，使得所述薄片在低于为废气温度预先设定的阈值时抵靠在所述废气管(28)的敞开的端部(26)上。
6.按权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述废气管(28)的敞开的端部(26)上设置用于抵靠所述薄片(36)的限制件(46)。
7.按权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，所述薄片(36)沿着所述排出喷嘴(24)的圆周方向隔膜状地搭接地布置。
8.按权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，所述废气管(28)至少分段地由接触保护件(54)包围。
9.车辆，尤其是农业生产车辆，该车辆具有按权利要求1到8中任一项所述的用于冷却废气流(18)的装置(20)。
10.按权利要求9所述的车辆，其特征在于，将所述装置(20)安置在发动机室(12)中。
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