CN112639262A - 排气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对来自排气源、特别是内燃机的排气进行引导和后处理的排气系统，该排气系统包括：可由排气流过的流动路段(1)；至少一个设置用于排气后处理的部件(4、5)，该部件布置在流动路段(1)中并且可由排气流过；和用于影响流动路段(1)中的排气流的执行器(6、7、9)，其中，执行器(6、7、9)与流动路段(1)中的气体体积流体连通，由此能影响可流过流动路段(1)的排气的流动方向。

Description

排气系统
技术领域
本发明涉及一种用于对来自排气源、特别是内燃机的排气进行引导和后处理的排气系统，该排气系统包括：可由排气流过的流动路段；至少一个设置用于排气后处理的部件，该部件布置在流动路段中并且可由排气流过；和用于影响流动路段中的排气流的执行器。
背景技术
用于对内燃机的排气进行后处理的排气系统通常包括：导流构件、例如管道和壳体；和功能构件、例如催化转化器或过滤器。排气系统在此线性地从排气源、即内燃机向着排气系统的末端被流过。
根据排气系统的结构，例如还已知这样的装置，其除了主排气流之外还具有副支路，以便例如能够实现内燃机的燃烧室中的排气再循环。
还已知的是，排气系统中的加热装置被用于提高排气的温度，并且因此实现更快地达到催化转化器处的排气转化的最低温度。
现有技术中的装置的缺点具体在于，仅沿一个方向线性地一次流过排气系统的大部分部件、特别是加热装置，因此流过的排气例如可以从加热装置吸收热量的时间段非常短。排气在加热装置的区域中的停留时间基本上通过排气的流动速度确定。
这导致在给定的加热功率下可传递的最大热量非常少。不能随意地提高加热功率，因为可供使用的能量是有限的。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种排气系统，其具有特别有效的排气引导，从而使得可通过加热装置传递到排气上的热量最大化。
在排气系统方面的目的通过具有权利要求1的特征的排气系统来实现。
本发明的一个实施例涉及一种用于对来自排气源的、特别是内燃机的排气进行引导和后处理的排气系统，该排气系统包括：可由排气流过的流动路段；至少一个设置用于排气后处理的部件，该部件布置在流动路段中并且可由排气流过；和用于影响流动路段中的排气流的执行器，其中，执行器与流动路段中的气体体积流体连通/流体接触，由此能影响可流过流动路段的排气的流动方向。
设置用于排气后处理的部件具体可以是催化转化器，该催化转化器由金属蜂窝体形成并且能被排气流过。也可以设置加热元件，该加热元件可以被电加热并且因此加热围绕加热元件流动的排气。
流动路段例如由壳体形成，用于排气后处理的部件接纳在该壳体中。
执行器是主动构件，其可根据实际设计方案通过不同的作用原理影响在流动路段内部的气流。例如，执行器可以通过影响压力比或通过打开和关闭挡板而产生影响。为此，执行器与位于流动路段中的气体体积流体连通，这尤其意味着执行器的动作对位于流动路段中的气体体积具有直接效果。
特别有利的是，在流动路段中的设置用于排气后处理的部件由加热装置和/或由催化转化器和/或由蒸发装置形成。
具体地，用于加热流经流动路段的排气的加热装置是有利的，以便实现催化转化器的更快速的加热，并且因此使得能够在相应的催化转化器处更快速地转化排气中的污染物。加热装置尤其在具有总体上低的排气温度的排气源的情况下是有利的。例如，低的排气温度存在于中等排量到小排量的小型柴油发动机中。然而，原则上，往往是即便在汽油发动机和内燃机中也通常存在低排气温度。
加热装置对于混合动力车辆的排气系统同样是有利的，该混合动力车辆即使在内燃机关闭时也能够实现前进运动。在此，由于内燃机的分阶段关闭，排气系统可被冷却，由此可能不再达到排气转换所需的最低温度。通过接通加热装置，一方面排气系统本身可以被预热，并且另一方面在发动机启动之后流动的排气可以被更快地加热，以便尽可能快地达到工作温度、也称为催化转化器的起燃/点火温度。
也有利的是，执行器由泵形成。泵是有利的，因为由此能够以简单的方式输送气体体积。有利地，可以使用已经安装在机动车中的泵如清洗泵(主动清洗泵Active PurgePump)，例如用于清洗载有碳氢化合物的空气的收集容器的清洗泵。
一个优选的实施例的特征在于，排气系统具有旁路，该旁路从位于设置用于排气处理的部件的下游的位置通向位于该部件的上游的位置，其中，借助于执行器能将位于流动路段中的排气至少部分地沿着旁路输送。通过在用于排气后处理的部件、特别是加热装置的下游的位置处排出排气并且在部件的上游的位置处重新提供排气，可以使得排气至少两次流过这些部件。由此可以产生更有效的加热，因为提高了排气在加热装置的停留时间。由此也可以改善在催化转化器上的排气转化。
还优选的是，旁路能由封闭件封闭或开启。特别有利的是，封闭件由能够绝大部分地或甚至完全地封闭流动路段的横截面的挡板元件形成。由此可以在两个封闭件之间分隔出气体体积。该气体体积随后例如可以通过泵输送经过旁路并且因此重新流过催化转化器和加热元件。由此延迟催化转化器处的温度的不期望的降低。
此外有利的是，在流动路段上布置有两个执行器，其中，第一执行器布置在设置用于排气后处理的部件的下游，而第二执行器设置在该部件的上游。通过设置两个执行器，可以扩大对气体体积的影响。两个执行器以有利的方式相互作用，从而改善排气逆着流动方向的运动。例如，一个执行器可以产生正压，而另一个执行器可以产生负压。也可以有利地产生相移压力波。
此外有利的是，通过执行器能产生位于流动路段中的气体体积的脉动，其中，通过气体体积的脉动能实现气体体积的流动方向的反转。
为了产生脉动，例如可以产生压力波，该压力波使排气的流动速度变慢或者甚至暂时使流动方向反转。
此外，气体体积的脉动也可以通过有针对性地操控布置在旁路中的泵来产生。
也适宜的是，执行器由可扩张或可压缩的容量/容积形成，其中，通过执行器容积的扩张将位于流动路段中的气体的一部分吸入执行器容积中，并且在执行器容积压缩时将执行器容积中的气体压入流动路段中。
排气因此可以以类似于风箱的方式被有针对性地吸入并再次释放。借助于执行器容积可以控制相应运动的排气的量。通过由执行器抽吸，排气实际上被重新引导经过催化转化器和/或加热装置，由此同样改善排气的加热和/或催化转化器上的转化率。
此外有利的是，执行器布置在设置用于排气后处理的部件的上游。
此外适宜的是，在流动路段中设置有至少一个封闭装置，能借助于该封闭装置封闭流动路段。
通过封闭装置、例如可转动地支承的挡板，可以至少暂时地封闭流动路段。这是有利的，因为由此防止了位于流动路段中的排气从流动路段中流出。这使得流动影响更简单，因为不必附加地工作以防排气自然流出。也可以限制有待通过所述执行器来运动的排气的量。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求和下面的附图说明中进行描述。
附图说明
下面借助于实施例参照附图对本发明进行详细说明。图中示出：
图1至图4分别示出带有布置在其中的两个催化转化器和布置在催化转化器之间的加热元件的流动路段的剖视图，附图的实施例分别通过执行器的类型和布置来区分，通过所述执行器影响在流动路段中的气体运动。
具体实施方式
图1示出流动路段1的剖视图，排气源的排气可以沿着方向2流过该流动路段。在流过流动路段1之后，排气沿着方向3从流动路段1中流出。
在流动路段1内部布置有两个催化转化器4和一个加热装置5，它们可以依次被流过。
这种结构在下面的图2至图4中是相同的，因此在这些图中不再进一步描述，并且相同的附图标记也用于相同的部件。
在形成流动路段1的壳体上布置有两个执行器6。执行器6用于影响在流动路段1的内部的排气流。
在图1的示例中，执行器6相同，但彼此相反地定向。执行器6之一布置在催化转化器4的下游，另一个执行器6布置在催化转化器4的上游。
在图1的实施例中，执行器6例如通过压力波产生位于流动路段1中的气体的脉动。为此，彼此相反定向的执行器6例如可以将相移压力波引入到流动路段1中，以便因此产生排气的与实际/本身流动方向相反的运动。
图2示出执行器7，其由泵形成。执行器7能够通过旁路8输送排气，该旁路在催化转化器4的下游从流动路段1中分支出来，并且在催化转化器4的上游通入流动路段1中。通过在催化转化器4和加热装置5的上游又添加排气，排气可以重新流过催化转化器和加热装置，并且因此一方面经历进一步的加热，并且另一方面包含在排气中的有害物质进一步转化，如果在第一次流过时还没有达到完全的转换的话。
在流动路段1中，封闭元件——例如以可转动地支承的挡板的形式——也可以沿流动方向设置在旁路8的上游和下游。通过由这两个封闭元件封闭流动路段1，位于在封闭元件之间形成的空腔中的气体体积可以通过例如由泵形成的执行器7在回路中输送经过催化转化器4和加热元件5。在此，一般而言，气体体积在沿流动方向处于最后面位置的催化转化器4的下游被泵入旁路8中并且在沿流动方向处于最前面位置的催化转化器4的上游又被泵入主流动路段中。
通过气体体积的循环，催化剂4处的温度可以更长时间地保持在高水平。这在例如内燃机停机时是有利的，因为否则由于没有新流入的排气而可能会在催化转化器4上产生温度的明显降低。在主动使用加热元件5的情况下，可以相应更进一步地延迟催化转化器的冷却。
图3和图4示出在两种不同的运行状态中在流动路段上的执行器9。执行器9由可压缩的体积/容积形成，其可以类似于风箱那样被压缩。在图3中示出处于压缩状态的执行器9，而在图4中示出在初始状态下未压缩的执行器9。
类似于风箱地进行压缩和随后的扩张。因此，流动路段1中的一部分排气能够被吸入并且又被排出。由此，在流动路段1内部可以产生排气的脉动，由此将排气至少部分地多次引导经过催化转化器4和加热装置5。
图3和图4在流动路段1的端部处还分别示出挡板10，其可转动地支承在流动路段1中。通过挡板10可以封闭或开启流动路段1的横截面。由此可以限制在流动路段1内部的气体体积。至少暂时地中断从流动路段1的流出，因此更容易产生排气的反向运动。
图1至图4的具体实施例不具有限制性，而是用于说明本发明构思。

Claims (10)

1.一种用于对来自排气源——特别是内燃机——的排气进行引导和后处理的排气系统，该排气系统包括：可由排气流过的流动路段(1)；至少一个设置用于排气后处理的部件(4、5)，所述部件布置在流动路段(1)中并且可由排气流过；和用于影响流动路段(1)中的排气流的执行器(6、7、9)，
其特征在于，
执行器(6、7、9)与流动路段(1)中的气体体积流体连通，由此能影响可流过流动路段(1)的排气的流动方向。
2.根据权利要求1所述的排气系统，其特征在于，在流动路段(1)中设置用于排气后处理的部件(4、5)由加热装置(5)和/或由催化转化器(4)和/或由蒸发装置形成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其特征在于，执行器(7)由泵形成。
4.根据权利要求3所述的排气系统，其特征在于，排气系统具有旁路(8)，该旁路从位于设置用于排气处理的部件(4、5)的下游的位置通向位于该部件(4、5)的上游的位置，其中，能借助于执行器(7)沿着旁路(8)至少部分地输送位于流动路段(1)中的排气。
5.根据权利要求3或4所述的排气系统，其特征在于，旁路(8)能由封闭件封闭或开启。
6.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其特征在于，在流动路段(1)上布置有两个执行器(6)，其中，第一执行器(6)布置在设置用于排气后处理的部件(4、5)的下游，而第二执行器(6)设置在部件(4、5)的上游。
7.根据权利要求6所述的排气系统，其特征在于，能通过执行器(6)产生位于流动路段(1)中的气体体积的脉动，其中，通过气体体积的脉动能实现气体体积的流动方向的反转。
8.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其特征在于，执行器(9)由可扩张或可压缩的容积形成，其中，通过执行器容积的扩张将位于流动路段(1)中的气体的一部分吸入执行器容积中，并且在执行器容积压缩时将位于执行器容积中的气体压入流动路段(1)中。
9.根据权利要求8所述的排气系统，其特征在于，执行器(9)布置在设置用于排气后处理的部件(4，5)的上游。
10.根据前述权利要求中任一项所述的排气系统，其特征在于，在流动路段(1)中设置有至少一个封闭装置(10)，能借助于所述至少一个封闭装置封闭流动路段(1)。
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