CN105888791B - 废气处理装置 - Google Patents

废气处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105888791B
CN105888791B CN201610085594.XA CN201610085594A CN105888791B CN 105888791 B CN105888791 B CN 105888791B CN 201610085594 A CN201610085594 A CN 201610085594A CN 105888791 B CN105888791 B CN 105888791B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust gas
gas treatment
treatment device
funnel
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610085594.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105888791A (zh
Inventor
P.里霍夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of CN105888791A publication Critical patent/CN105888791A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105888791B publication Critical patent/CN105888791B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2053By-passing catalytic reactors, e.g. to prevent overheating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/08Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for preventing heat loss or temperature drop, using other means than layers of heat-insulating material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/14Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2390/00Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/03By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of low temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/06By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device at cold starting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

一种具有壳体的废气处理装置,所述壳体形成进气口,其中,由壳体形成的流体横截面从进气口开始直到主段增大,其中,在主段内布置废气处理构件,并且其中在进气口和主段之间将流体传导装置布置在由壳体限制的内腔之内,其中,流体传导装置用于扩张废气流,其特征在于用于改变流体传导装置的位置和/或取向的调整装置。在这样的废气处理装置中,依据通过废气处理装置待传输的或已传输的废气质量流的量可以这样调整流体传导装置,使得在相对小的废气质量流的情况下实现废气流的相对强的聚焦。从而可以加速废气处理构件的局部加热,或者在较小的废气质量流并且由此较小的热量流的情况下可以局部地避免废气处理构件的过强冷却。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种废气处理装置以及一种用于运行这样的废气处理装置的方法。
背景技术
尤其就像催化器和微粒过滤器之类的用于机动车中废气处理的装置具有壳体,在所述壳体内布置有引起废气处理的构件(在支撑结构或过滤器结构上的催化器材料)。所述壳体还形成进气管和排气管,通过所述进气管和排气管可以将废气处理装置集成在机动车内燃机的废气管线内。废气管线的向废气处理装置传输和从该废气处理装置中被导出的管路大部分具有至少一个流体横截面,所述流体横截面明显小于废气处理装置壳体的在这样的部段中的流体横截面,在该部段中布置有引起废气处理的构件。废气处理装置的进气管和排气管因此通常被漏斗形扩张地或流入地构造,以便避免在废气管线中的流体动力学上不利的沉积物。引起废气处理的构件的相对大的流体横截面尤其用于提供与废气之间的尽可能大的接触面积和用于降低局部的流体速度,因此可以实现废气在废气处理装置内部的足够长的停留时间。
从DE 41 04 637 A1中公知的是,在催化器装置的漏斗形进气管中集成静止的导向隔板,所述导向隔板例如可以具有同心布置的锥套形状并且就像进气管自身那样在废气的流动方向上扩张。在此可以设置使得导向隔板的张开角小于进气管的张开角。通过该导向隔板,可以在整个横截面面积上实现装有催化器材料的支撑结构的较均匀的冲击作用。
此外,从DE 10 2011 117 090 A1中公开了一种废气处理装置,其在壳体内包含两个连续连接或串联的废气处理构件。在此,上游放置的第一废气处理构件被放置在壳体的这样的段内,在所述段内借助内管将其划分为中心区域和外围区域,其中,第一废气处理构件被布置在中心区域或者外围区域内。下游放置的第二废气处理构件与之相对地填满壳体的在相应段内的总的内腔中。在废气处理装置的进气区域内设置部件,通过该部件将废气流传输通过中心区域或者外围区域。第二废气处理构件尤其可以是三元催化器,而第一废气处理构件可以是HC吸收器。所述HC吸收器用于在三元催化器的温度还没有达到运行温度范围的时候吸收碳氢化合物。在第一和第二废气处理构件之间还布置流体导向装置,所述流体导向装置可以实现,不管废气流通过中心区域还是通过外围区域传输,第二废气处理装置基本上总是被相同地流入。
发明内容
从该现有技术出发,本发明要解决的技术问题是,改进废气处理装置的功能。特别地,应当优化废气处理装置的热性能,也就是在相对小的废气热流量的情况下将废气处理构件加热到运行温度范围或者将运行温度保持在该运行温度范围内。
借助这样的废气处理装置来解决所述技术问题,即一种具有壳体的废气处理装置,所述壳体形成进气口,其中,由壳体形成的流体横截面从进气口开始朝向主段进行增大,其中,在主段内布置废气处理构件,并且其中在进气口和主段之间将流体传导装置布置在由壳体限制的内腔之内,其中,流体传导装置用于扩张废气流,其中,所述废气处理装置具有用于改变流体传导装置的位置和/或取向的调整装置,按照本发明,所述流体传导装置包含在流动方向上扩张的漏斗环。所述技术问题还通过用于运行这样的废气处理装置的方法所解决,即依据通过废气处理装置待传输的或已传输的废气质量流的量这样调整流体传导装置,使得在相对小的废气质量流的情况下实现废气流的相对强的聚焦(Fokussierung)。
本发明的基本思想在于,对废气处理装置中的废气处理构件进行尽可能全面地入流
Figure GDA0002220298380000021
例如以有利的方式通过在废气处理装置的进气管中集成呈现锥形的导向隔板所能实现的(参见DE 41 04 637 A1)设计,但这种设计不是在废气处理装置的每个运行状态下都是有利的。更确切地说,有利地是,尤其在待通过废气处理装置传输的废气的相对小的质量流的情况下可以设置废气处理构件的尽可能聚焦的并且因此被限制在定义的部分区域上的入流。因此,可以例如对于尚未达到其运行温度范围的废气处理装置而言,可以在该部分区域内实现废气处理构件的快速加热。同样以这种方式可以避免:在已经达到其运行温度范围的废气处理装置中由于仅相对小的(具有相应的小的热能流量的)废气质量流而出现整个废气处理构件的强烈的冷却,使得废气处理构件的作用方式在很大程度上被减弱。也就是说,通过废气处理构件的聚焦的入流,可以将相应的部分区域内的温度保持在运行温度范围内。在此,因此由废气质量流运送的热能被有针对性地仅仅引入废气处理构件的部分区域内,以便使该部分区域内的运行温度保持在运行温度范围内。在此,废气处理构件其余的部分区域的强烈冷却在很大程度上是无害的,原因在于,大量的废气反正不流过该部分区域。
为了可以实现本发明的基本思想,设置一种具有壳体的废气处理装置,所述壳体具有进气口(和排气口),其中,由壳体形成的流体横截面从进气口朝向主段增大。在此,在主段内布置废气处理构件,并且在进气口和主段之间将流体传导装置布置在由壳体限制的内腔之内。流体传导装置用于(并且被相应地构造)扩张通过进气口进入的废气流,以便有利于废气处理构件的在比进气口的开口横截面大的流体横截面上的入流。这样的废气处理装置具有调整装置,所述调整装置用于改变(其至少一个流体传导构件的)流体传导装置的位置和/或取向。
按照本发明的流体传导装置还包含至少一个在废气的流动方向上扩张的(全圆周封闭的或者也在圆周方向上单次或多次中断的)漏斗环。在此,漏斗环的套筒在纵剖面上可以被直地、弯曲地或成角度地构造。这样的漏斗环的调整可以尤其包含由其开启的开口横截面的增大。通过在流体传导装置中集成这样的漏斗环,可以实现对流过其的废气流的特别有利的影响。
按照本发明的用于运行这样的废气处理装置的方法设置,依据通过废气处理装置待传输的废气质量流的量这样调整流体传导装置,使得在相对小的废气质量流的情况下实现废气流的相对强的聚焦。
此外优选可以设置,设置至少一个第一漏斗环和一个或多个(在关于第一漏斗环纵轴线的径向方向上)围绕第一漏斗环的并且特别优选与该第一漏斗环(关于各自纵轴线)同轴布置的第二漏斗环。在此还优选设置,(一个或多个)第二漏斗环也关于(涉及第一漏斗环的纵轴线的)轴向方向围绕第一漏斗环。因此,可以有利地设置,第一漏斗环和(一个或多个)第二漏斗环在轴向方向上不是彼此错位地布置。通过至少两个关于其直径和因此也关于由其形成的开口横截面而相区分的漏斗环,可以实现废气处理构件的特别有利的并且也特别均匀的入流。
在按照本发明的废气处理装置的另一优选的构造中可以设置,第一漏斗环和(一个或多个)第二漏斗环耦合地可增大地被构造,所述第一和第二漏斗环因此可以借助调整装置来彼此不相关地进行调整。因此,一方面可以使用调整装置的单个致动器(Aktor)用于调整至少两个漏斗环。此外可以借此可以使用于运行按照本发明的废气处理装置的控制开销被保持较低。但是至少两个漏斗环的借助调整装置的彼此不相关的可调整性也可以大概同样有利地是可转换的。
由于通过一个或多个漏斗环的在其进气口区域内的开口横截面的更大或更小进行的改变可以达到对废气流的特别有利的影响,所以一个或多个漏斗环可以至少(并且必要时仅仅)在(也就是废气流在废气处理装置的运行中进入到相应漏斗环的相应的端部的)进气口侧关于其开口横截面可调整地被构造。此做法的基础在于,通过漏斗环的开口横截面的(仅仅)在进气口侧的增大,可以实现由于张开角的减小而引起的废气流的强烈聚焦,所述张开角是漏斗环套筒与其纵轴线之间的夹角。
按照本发明的废气处理装置的构造却同样是可以有利地变换的,在所述废气处理装置中一个或多个漏斗环在进气口侧和排气口侧被可增大地配置的。在这种情况下,还应当优选设置的是,(每个)漏斗环的进气口和排气口耦合地并且彼此不相关地可调整,原因在于,为此仅需调整装置的单个致动器就是足够的并且用于操纵调整装置的控制开销可以相应地保持较低。
可以这样实现按照本发明的废气处理装置结构上简单并且因此成本低廉的可变换的构造,方法是,一个或多个漏斗环(分别)由多个在圆周方向上重叠的部分环形外罩构成,其中用于对一个或多个漏斗环进行调整的重叠的量是可以改变的。
此外可以优选设置,流体传导装置(其至少一个流体传导构件)在至少一个位置上与废气处理装置的纵轴线之间(在具有至少一个漏斗环形式的流体传导装置的构造中即与漏斗环的相应纵轴线之间)形成5°至9°、优选为大约7°的张开角。只要按照本发明的废气处理装置被这样构造使得在调整流体传导装置的情况下改变该张开角,则其中具有5°至9°、优选为大约7°的张开角的该位置有利地是在其中张开角最大的调整区域之内的位置。
本发明还涉及一种用于内燃机的废气管线,所述内燃机除了包含至少一个按照本发明的废气处理装置之外还至少包含向一个或多个废气处理装置传输和/或从废气处理装置导出的废气管路。此外优选地在该废气管线中还可以集成废气涡轮增压机的涡轮机,其尤其被布置在该废气处理装置或多个废气处理装置中的一个的上游。在此也可以设置,该废气处理装置的进气口直接地接通至涡轮机的排气口。通过所提供的相对小的结构空间所限制的这样紧凑地集成功能部件(涡轮机、废气处理装置等)尤其在机动车内燃机的废气管线中是经常遇到的。在涡轮机的叶轮和废气处理装置的废气处理构件之间的因此带来的短距离通常妨碍仅仅通过涡轮机壳体和废气处理装置壳体的在废气处理构件的方向上扩张的构造来进行有利的流体传输,这使得此处将废气流分布在较大的流体横截面上的流体传导装置的有利作用可以尤其有利地显现优势。
此外,本发明涉及一种具有内燃发动机和这样的废气管线的内燃机,以及涉及一种具有这样的内燃机的机动车、尤其是基于车轮的机动车。内燃机在此尤其可以被设置用于机动车的驾驶驱动。
不定冠词(“一”、“一个”、和“一个的”)、尤其在权利要求中和在对权利要求进行一般性描述的说明书中,应当被理解为这样的不定冠词而不是数量词。相应地,因此具体的部件应当被理解为,其至少存在单个并且可以多个地存在。
附图说明
下文中依据在附图中示出的实施例更详细地解释本发明。其中,
图1在简化的示图中示出通过废气涡轮增压机的涡轮机的并且通过在流动方向上接通涡轮机进气口的按照本发明的废气处理装置的纵剖面;
图2示出考虑到涡轮机排气口的通过废气处理装置的横截面;
图3在第一透视图中示出流体传导装置,就像其在根据图1和图2的废气处理装置中所设置的那样;
图4在第二透视图中示出根据图3的流体传导装置;
图5在第三透视图中示出根据图3和4的流体传导装置;
图6在第四透视图中示出根据图3至5的流体传导装置;
图7在分离的示图中示出根据图3至6的流体传导装置的漏斗环。
具体实施方式
图1示意性示出废气涡轮增压机的涡轮机10,所述涡轮机集成在(其余部分未示出的)内燃机的废气管线中,并且通过在内燃机的内燃发动机的燃烧室内燃烧燃料空气混合物所产生的废气流过所述涡轮机。在此,以公知的方式旋转地驱动涡轮机10的(未示出的)涡轮机叶轮,其中,通过在废气涡轮增压机的压缩机的压缩机叶轮上的轴来传递该旋转。压缩机叶轮的这种旋转使得对从内燃发动机处通过新鲜气体管线传输的新鲜气体进行压缩。
在涡轮机叶轮的流出之后,废气流通过集成在涡轮机10的壳体内的排气口离开涡轮机10并且然后通过进气口12进入到废气处理装置14内,所述废气处理装置同样集成在内燃机的废气管线内。废气处理装置14包含壳体16,在所述壳体内布置废气处理构件18。废气处理装置14的壳体16被多部分地构造,其中废气处理构件18的壳体是废气处理装置14的壳体16的一段。废气处理装置14的壳体16还形成(未示出的)排气口,所述排气口被布置在废气处理构件18的下游,并且废气管线的另一段与其接通。
废气处理构件18可以例如是过滤器结构,其用于滤出在废气中运送的微粒。同样地,废气处理构件18可以是可流过废气的支撑结构,所述支撑结构部分地或者全部由催化器材料构成或者被涂覆这样的催化器材料并且以公知的方式将废气中包含的并且被声明为有害物质的成分基于催化剂地转化为视为无害的成分。
废气处理构件18被布置在壳体16的主段内,所述主段与废气处理装置14的进气口12相间隔。在进气口12和废气处理构件之间,壳体16形成进气段,所述进气段在由其形成的流体横截面方面从进气口12出发朝向废气处理构件18被强烈地增大。这种流体横截面的增大以废气处理构件18的与进气口12的开口横截面相比更大的穿流横截面为条件。废气处理构件18的相对较大的穿流横截面是必须的,以便获得对废气的尽可能小的流动阻力并且获得废气处理构件18的尽可能长的(至少直到随后必要的更新时)使用寿命。
在壳体16的进气段内的流体横截面的相对强的增大不利地作用于废气的流体上,所述增大带来相应较大的由壳体16内侧与废气处理装置的纵轴线20所围成的张开角。特别地,相对大的张开角促使在废气流中形成涡流,所述涡流形成也可能带来流分离和回流。在流体动力学上,因此在进气口12和废气处理构件18之间的尽可能大的间距会是有利的,原因在于,这会使得形成尽可能小的张开角。但是,受结构空间所限制,这在很多情况下是不可能的,就像这根据图1所表明的在废气管线中直接并且非常接近地集成涡轮机10和废气处理装置14那样。
为了至少部分地补偿由壳体16的在进气段内的流体横截面的相对强的增大所带来的负面效果,在进气段内部布置流体传导装置22。所述流体传导装置包含至少两个同轴地(彼此同轴并且与废气处理装置14的之前定义的纵轴线20同轴)布置的漏斗环24、26,所述漏斗环的套筒在废气的流动方向上扩张,其中所述漏斗环24、26的张开角σ1、σ2小于由壳体16的进气段形成的(平均)张开角。在此,内部漏斗环24的大约大小为7°的张开角σ1小于径向围绕内部漏斗环24的外部漏斗环26的张开角。通过流体传导装置22可以实现废气处理构件18的由废气基本上在完全由该废气处理构件形成的流体横截面上的尽可能有利的入流。
两个漏斗环24、26按照本发明被可调整地构造。具体的设置是,所述两个漏斗环在它们的开口横截面方面可以被改变,在此无需改变由它们形成的张开角σ1、σ2。为此,漏斗环24、26中的每一个包含多个部分环形外罩28,其中相邻的部分环形外罩28在圆周方向上部分地覆盖并且可以关于圆周方向彼此滑动。该覆盖实现每个漏斗环24、26的直径增大,而不会在其套筒中因此出现开口。所述套筒因此始终保持环形封闭。借助调整装置30来进行在漏斗环24、26中开口横截面的改变。调整装置30包含用于漏斗环24、26的笼型的或保持架样式的壳体。该壳体包含第一进气支撑板32和第二进气支撑板34,所述第一和第二进气支撑板对于漏斗环24、26而言被布置在废气处理装置的进气口12一侧。此外,调整装置的壳体包含排气支撑板36,其对于漏斗环24、26而言被布置在废气处理构件18一侧。在此,进气支撑板32、34和排气支撑板36通过多个纵梁38来彼此不可移动地连接。借助所述纵梁38可以此外将流体传导装置22固定在废气处理装置14的壳体16的内侧上,并且因此被固定在该壳体16的进气段内部。纵梁38在此分别被固定在进气和排气支撑板32、34、36的环型段上。
分别构成径向取向的导向开口42的梁型导向段40从第二进气支撑板34和排气支撑板36的环型段开始在各自的径向取向上向内部延伸。在此,第二进气支撑板34和排气支撑板36的导向段40的数量分别对应于两个漏斗环24/26的部分环形外罩28的数量。分别将外部漏斗环26的所配属的部分环形外罩28的导向柱44引导至第二进气支撑板34的导向段40的导向开口42中。与之相对地,分别既将内部漏斗环24的、又将外部漏斗环26的所配属的部分环形外罩28的导向柱44引导至排气支撑板36的导向段40的导向开口42中。导向柱44分别在所配属的部分环形外罩28的圆周侧范围内与该部分环形外罩相连接。通过将导向柱44引导至导向开口42中,使得可以(仅)在径向方向上移动两个漏斗环24、26的单独的部分环形外罩28,借此可以实现开口横截面的期望的改变。
为了保证部分环形外罩28的移动是纯线性的,外部漏斗环24的部分环形外罩28的导向柱44的被导引至第二进气支撑板24的导向段40内的段46分别被配备矩形横截面,借此抑制外部漏斗环26的这些部分环形外罩28的扭转,并且由于在外部漏斗环26的部分环形外罩28和内部漏斗环24的部分环形外罩之间的耦合从而也抑制内部漏斗环24的部分环形外罩28的扭转。与之相对地,导向柱44的其余(段)具有圆形的横截面。
通过耦合杆48来实现在内部漏斗环24的和外部漏斗环26的部分环形外罩28之间的耦合,所述耦合杆分别将内部漏斗环24的部分环形外罩28的被导引至第二进气支撑板34的导向段40内的导向柱44连接至外部漏斗环26的部分环形外罩28的相应导向柱44。
通过导向柱44的在横截面中增大的止动段50来实现漏斗环24、26的部分环形外罩28的在流体传导装置22的笼型壳体内部的纵轴方向上的定位,所述止动段滑动地贴靠在第二进气支撑板34的和排气支撑板36的导向段40的分别关于漏斗环24、26而言的远端侧上。此外,耦合杆48贴靠在相应的导向柱44的止动段50上。
此外,调整装置30包含调整环52,所述调整环被布置在第一进气支撑板32和第二进气支撑板34之间,并且可以借助(未示出的)致动器围绕流体传导装置22的纵轴线20(该纵轴线是漏斗环24、26、进气和排气支撑板32、34、36以及调整环52的共同纵轴线,并且对应于废气处理装置14的纵轴线)旋转所述调整环。在此,可以例如液压地、气动地或电动地驱动致动器。借助可旋转地安放在第一进气支撑板32中的、与调整环52的内侧相接触的导辊54,来进行调整环52的旋转运动。
在调整环52的内侧凹槽56内分别(围绕与流体传导装置22的纵轴线20大致平行地布置的轴线)可旋转地安装大约L型的操纵构件58的第一柄的自由端。借助在第一进气支撑板32的轴承容纳处62内部可旋转的支承螺栓60,这些操纵构件58分别被(围绕与流体传导装置22的纵轴线20大致平行地布置的轴线)可旋转地安装在从第一柄至第二柄的通道的范围内。调整环52相对于第一进气支撑板32的旋转因此带来操纵构件58的摆动,其中,所述操纵构件分别在径向方向上携带外部漏斗环26的所配属的部分环形外罩28,原因在于,外部漏斗环26的部分环形外罩28的所配属的进气口侧的导向柱44被导引至操纵构件58的第二柄的导向开口64中。外部漏斗环26的部分环形外罩28的通过操纵构件58引起的这些移动通过耦合杆48被传递至内部漏斗环24的部分环形外罩28。因此,借助调整装置30,两个漏斗环24、26耦合地关于其直径是可以改变的,并且因此能够改变开口横截面。同时,所述两个漏斗环还分别进气和排气侧耦合地可调整,原因在于,借助调整装置30在进气口侧在两个漏斗环24、26的部分环形外罩28上产生的径向移动带来部分环形外罩28的相应的排气口侧的移动。因此,漏斗环24、26的调整并不关联于由其构成的张开角σ1、σ2的相对改变。
流体传导装置22的可调整性可以将漏斗环24、26的开口横截面与内燃机的发生改变的运行条件相适应,并且尤其与不同的废气质量流向适应。具体的设置是,在下降的废气质量流的情况下增大漏斗环24、26的开口横截面,以便实现通过废气流对废气处理构件18的入流的较强聚焦或聚集。在较大的废气质量流的情况下,其中通过流体传导装置22应当支持废气处理构件18的在整个流体横截面上的尽可能全面的入流以便确保足够的通过废气处理装置的废气流通过量,那么不同的是,在废气处理构件18的相对小的废气质量流的情况下应当仅仅在部分区域内入流。因此可以实现,尽管总体上仅仅少量的废气热量流,但是废气处理构件18的仍然被入流的并且因此流过的区域尽可能快速地达到定义的运行温度范围,从而可以实现废气处理构件18的快速生效,或者将该部分区域内的废气处理构件18的运行温度保持在运行温度范围之内,这使得可以维持废气处理构件18的效果。与之相对地,如果在总的流体横截面上的相对小的废气质量流被分布至废气处理构件18上,则从废气流可传输至废气处理构件的热能相应地被划分,这(局部观察地)可能引起减缓的加热或者甚至可能引起废气处理构件的过强冷却。
通过在相对小的废气质量流的情况下增大漏斗环24、26的开口横截面,可以借此减弱流体传导装置22的流体扩张的效果,使得废气流以增加的量被聚焦在废气处理构件18的与进气口12重叠地布置的部分区域。
在图1中示出流体传导装置22的状态,其中,漏斗环24、26开启各自尽可能小的开口横截面。例如在内燃机的具有相应的大废气质量流的全负荷运行的情况下可以设置流体传导装置22的该状态。在减小的废气质量流的情况下,漏斗环24、26与之相对地可以逐级地或者连续地被调整至较大的开口横截面,其中也可以设置的是,在结束状态下,外侧漏斗环26与废气处理装置的壳体16的内侧相接触。
附图标记列表
10 涡轮机
12 进气口
14 废气处理装置
16 壳体
18 废气处理构件
20 纵轴线
22 流体传导装置
24 内部漏斗环
26 外部漏斗环
28 部分环形外罩
30 调整装置
32 第一进气支撑板
34 第二进气支撑板
36 排气支撑板
38 纵梁
40 导向段
42 在导向段内的导向开口
44 导向柱
46 导向柱的具有矩形横截面的段
48 耦合杆
50 导向柱的止动段
52 调整环
54 导辊
56 调整环的凹槽
58 操纵构件
60 操纵构件的支承螺栓
62 第一进气支撑板的轴承容纳处
64 操纵构件的导向开口

Claims (10)

1.一种具有壳体(16)的废气处理装置(14),所述壳体形成进气口(12),其中,由壳体形成的流体横截面从进气口(12)开始朝向主段增大,其中,在主段内布置废气处理构件(18),并且其中在进气口(12)和主段之间将流体传导装置(22)布置在由壳体(16)限制的内腔之内,其中,流体传导装置(22)用于扩张废气流,其中,所述废气处理装置(14)具有用于改变流体传导装置(22)的位置和/或取向的调整装置(30),其特征在于,所述流体传导装置(22)包含在流动方向上扩张的漏斗环(24、26)。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述流体传导装置(22)具有第一漏斗环(24)和围绕第一漏斗环(24)的第二漏斗环(26)。
3.根据权利要求2所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述第一漏斗环(24)和第二漏斗环(26)被同轴地布置。
4.根据权利要求2或3所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述第一漏斗环(24)和第二漏斗环(26)耦合地被可调整地构造。
5.根据权利要求2或3所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述第一漏斗环(24)和/或第二漏斗环(26)至少在进气口侧被可调整地构造。
6.根据权利要求5所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述第一漏斗环(24)和/或第二漏斗环(26)在进气口侧和排气口侧耦合地被可调整地构造。
7.根据权利要求2或3所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述第一漏斗环(24)和/或第二漏斗环(26)分别由多个在圆周方向上重叠的部分环形外罩(28)构成,其中,用于进行调整的重叠的量是可改变的。
8.根据权利要求2或3所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述流体传导装置(22)在至少一个位置上与废气处理装置(14)的纵轴线(20)形成在5°和9°之间的张开角。
9.根据权利要求8所述的废气处理装置(14),其特征在于,所述张开角为大约7°。
10.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的废气处理装置(14)的方法,其特征在于,依据通过废气处理装置(14)待传输的或已传输的废气质量流的量这样调整流体传导装置(22),使得在相对小的废气质量流的情况下实现废气流的相对强的聚焦。
CN201610085594.XA 2015-02-18 2016-02-15 废气处理装置 Active CN105888791B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015102301.6 2015-02-18
DE102015102301.6A DE102015102301A1 (de) 2015-02-18 2015-02-18 Abgasbehandlungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105888791A CN105888791A (zh) 2016-08-24
CN105888791B true CN105888791B (zh) 2020-03-24

Family

ID=55484814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610085594.XA Active CN105888791B (zh) 2015-02-18 2016-02-15 废气处理装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3059409B1 (zh)
KR (1) KR102464599B1 (zh)
CN (1) CN105888791B (zh)
DE (1) DE102015102301A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401725A (zh) * 2016-11-26 2017-02-15 赵寰 一种可调节高度并具有自锁装置的加力扩散器
KR102141273B1 (ko) 2017-05-24 2020-08-04 주식회사 엘지화학 유체의 유동 편차를 개선하기 위한 배플 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2321578A1 (de) * 1973-04-28 1974-11-14 Porsche Ag Katalytisches abgas-reinigungsgeraet
US4039294A (en) * 1975-05-21 1977-08-02 Mayer Edward A Filter for internal combustion exhaust gases
JPS57183511A (en) * 1981-05-07 1982-11-11 Toyota Motor Corp Exhaust gas purifier of internal combustion engine
DE3600373C2 (de) * 1985-02-12 1995-06-01 Fev Motorentech Gmbh Partikelfiltersystem mit porösem Filtermaterial für gasförmige Medien
JPS63285217A (ja) * 1987-05-15 1988-11-22 Toyota Autom Loom Works Ltd 排ガス浄化装置
DE3738538C2 (de) * 1987-11-13 1996-04-25 Emitec Emissionstechnologie Katalysatoreinrichtung zur Abgasreinigung
DE3940747C1 (zh) * 1989-12-09 1990-07-12 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
DE4104637A1 (de) 1990-02-16 1991-08-29 Bischoff Erhardt Gmbh Co Kg Katalysator fuer kraftfahrzeuge
DE4440160C2 (de) * 1993-12-03 1997-02-27 Gen Motors Corp Katalysator-Diffusor
FR2882396B1 (fr) * 2005-02-18 2007-05-18 Faurecia Sys Echappement Dispositif de depollution des gaz d'echappement d'un moteur thermique
US20110146250A1 (en) * 2007-12-21 2011-06-23 Renault Trucks Thermal energy containing arrangement for an exhaust gas purification device
US8418449B2 (en) * 2008-09-25 2013-04-16 Fev Gmbh Variable exhaust gas deflector
DE102011117090B4 (de) 2011-10-27 2023-01-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasreinigungsvorrichtung
JP2013163998A (ja) 2012-02-10 2013-08-22 Toyota Industries Corp 排気ガス浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160101863A (ko) 2016-08-26
EP3059409A1 (de) 2016-08-24
KR102464599B1 (ko) 2022-11-09
DE102015102301A1 (de) 2016-08-18
EP3059409B1 (de) 2017-08-16
CN105888791A (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101905792B1 (ko) 펄스 분리형 가변 터빈 구조 터보차저를 위한 카트리지
US7628012B2 (en) Exhaust temperature reduction device for aftertreatment devices
US10247079B2 (en) Exhaust gas purification system of internal combustion engine having turbocharger
RU2594393C2 (ru) Нагревательный модуль для системы нейтрализации выхлопных газов
EP1957784A1 (en) Three-pass heat exchanger for an egr system
US10557398B2 (en) Exhaust pipe structure for internal combustion engine
CN105888791B (zh) 废气处理装置
KR102114442B1 (ko) 배기 열 회수 및 음향 밸브
RU2016144087A (ru) Система и способ обхода сажевого фильтра
US10774663B2 (en) Device for exhaust-gas routing having a turbocharger
US2708006A (en) Muffler assembly for internal combustion engines
CN111989466B (zh) 用于排气后处理的设备
EP2574795B1 (de) Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine
US10508592B2 (en) VGT for vehicle
US20200208556A1 (en) Exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine
US20150377194A1 (en) Internal-combustion-engine supercharger
CN106677861B (zh) 用于机动车辆的颗粒过滤器
US11002171B2 (en) Exhaust heat recovery and acoustic valve with exhaust gas recirculation features
JP6431819B2 (ja) 排出ガス後処理装置
RU150646U1 (ru) Система выпуска в двигателе (варианты)
EP1422411B1 (en) Exhaust gas recirculation device of internal combustion engine
RU150274U1 (ru) Система выпуска в двигателе (варианты)
US20200370473A1 (en) Turbine
CN111535911B (zh) 用于内燃机的催化器和用于运行催化器的方法
CN213743606U (zh) 发动机废气处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant