CN201546792U - 一种组合排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于来自内燃发动机特别是柴油发动机排气的排气净化系统，排气净化系统设置在排气道内并具有带有入口(3)和出口(4)的壳体(2)，其入口(3)连接至入气管且出口(4)连接至出气管，在壳体(2)中设置有至少一个催化转化器单元(6)和一个过滤器单元(7)。催化转化器单元(6)和过滤器单元(7)设置在壳体(2)中以便于整个排气流的第一部分流过催化转化器单元(6)且整个排气流的第二部分流过过滤器单元(7)，整个排气流的第一部分在通过催化转化器单元(6)之后流过设置在出口侧的第二过滤器单元(12)，且整个排气流的第二部分在通过过滤器单元(7)之后流过设在出口侧的第二催化转化器单元(13)。

Description

一种组合排气净化系统
【技术领域】
本实用新型涉及用于来自内燃发动机的排气的排气净化系统，特别是柴油发动机的排气净化系统。
【背景技术】
美国专利文献2008/0127635A1公开了一种带有壳体的排气净化系统，其中设有通过分隔单元产生的多个气体通道。在壳体中设有至少一个催化转化器和一个微粒过滤器。至少一个分隔单元设为形成一个位于另一个之上的两个腔，其分别连接至排气入口，以便于使排气流从一个腔体偏转至另一个腔体。由此可以制成纵向延长减少的排气净化装置，因为两个腔体设置为一个位于另一个之上。排气流流过设在壳体内的净化单元，这些单元实质上顺序连接，即一个接一个地联接。
专利文献WO2006/021337A1是关于涂有催化剂且具有第一个和第二端面和轴向长度的微粒过滤器。从其第一端面开始的微粒过滤器在其长度一部分上涂有第一催化转化剂随后涂有第二催化转化剂。第一催化转化剂在第一载体材料中具有铂和钯，第二催化转化剂在第二载体材料中含有铂，且合适的话含有钯。这样，微粒过滤器具有两个关于排气流顺序分布的催化转化剂涂层。这种类型的过滤器具有较高的热质量且加热较慢，因此在过滤器的入口区域设有增加的贵金属浓度。
专利文献WO 2006/021338A1公开了一种壁流式过滤器。壁流式过滤器具有两个端面和与汽缸轴线并行的多个气流管道。为产生过滤作用，气流管道在第一和第二端面上交替关闭。排气在通过过滤器时，必须从入口通道通过入口和出口之间的管道壁进入过滤器的出口进行交换。
专利文献602 22 826 T2(部分见于WO03/068362)公开了一种排气后处理过滤器。该过滤器具有多个轴向分布的流体通道，流体通道至少在第二过滤器部分交替闭合。圆柱形过滤器为由网状物螺旋缠绕而成的折叠过滤介质的过滤滚筒。在第一通流部分中，排气流未过滤地通过。第一通流部分为中间内里部分，其由环形设置的第二过滤器部分包围住。中间内里部分仅为带有开放的流体通道的通流部分。过滤器部分具行顺序设置的催化转化器部分和微粒过滤器部分。在一个实施例中，排气流通过过滤器部分流过一部分，另一部分未过滤的排气通过内里部分。然而由于这样部分排气根本没行净化。为了使整个排气流均被净化，将排气管连接至内里通流部分，以便于使整个排气流流过通流部分且未过滤的流进后腔。在这里排气流被强制回流通过过滤器部分进入入口侧，这里催化转化器部分和过滤器部分以类似于专利文献WO 2006/021338A1文本中方式顺序设置。
因此为了处理来自内燃发动机(特别是柴油发动机)的排气，已知的是在内燃发动机的排气道中设有催化转化器单元和过滤器单元，特别是微粒过滤器。在该例中，催化转化器单元或者设置在微粒过滤器的上游，或者在微粒过滤器的下游，且两个单元均可设置于同一壳体内。
如果微粒过滤器设置在催化转化器单元的上游，可以更快地进行炭烟燃烧(再生)，因为还有足够的氮氧化物留在排气流中。然而由于(柴油)微粒过滤器的较高热质量，不足之处是催化转化器单元的温度上升非常缓慢，由此导致催化转化器中氮氧化物转化降低。另一方面，如果将催化转化器单元或催化转化器设在(柴油)微粒过滤器的上游则其会更快地到达其运转温度，由此导致更高的氮氧化物转化。然而，由于排气中的氮氧化物浓度降低，这会导致主动再生和被动再生中炭烟燃烧的减少。因此这两种组合同时具有优点与不足。
【实用新型内容】
因此本实用新型基于的目的是以简单的方法改进前文提及类型的排气净化系统，以使得当催化转化器单元和过滤器单元互相组合在排气道中时(特别是在同一个壳体中时)可更为有效地净化排气(特别是柴油的排气)。
根据本实用新型通过下列所述的排气净化系统实现了本目的，一种排气净化系统，其催化转化器单元和过滤器单元设置在壳体内以便于整个排气流的第一部分流过催化转化器单元且整个排气流的第二部分流过过滤器单元，排气的第一部分在通过催化转化器单元之后流过设在出口侧上的第二过滤器单元，且排气的第二部分在通过第一过滤器单元之后流过设在出口侧的第二催化转化器单元。
因此，通过本实用新型，将催化转化器或催化转化器单元以及过滤器单元有利地设在壳体内以使得整个排气流的一部分，也就是说整个排气流的第一部分首先被强制流过设在下述的第二过滤器单元的上游的催化转化器单元。整个排气流的其他部分，也就是说整个排气流的第二部分因此首先被强制流过设在下述的第二催化转化器单元的上游的入口侧过滤器单元。当整个排气流的第一部分首先流过催化转化器单元随后通过第二过滤器单元时，这将导致较高的氮氧化物转化，然而在该例中，由于排气流第一部分氮氧化物浓度降低，这里会对烟粒燃烧造成不利影响。然而该不足可至少在整个排气流的第二部分首先流过过滤器单元随后依次流过之后的第二催化转化器单元中得以有利地减轻。因此总体而言，有至少两个过滤器单元和至少两个催化转化器单元设置于壳体内且在各例中均交替设置在入口侧和排气侧。因此优点是，能够形成一种由催化转化器单元和过滤器单元组合而成的排气进化系统，其利用了各顺序连接的优点且至少减少、甚至消除了各顺序连接的不足。
在一个有益例子中，整个排气流在壳体内被分开以便于第一半首先流过过滤器，且另一半首先流过催化转化器或催化转化器单元，对入口侧的催化转化器单元和入口侧的过滤器单元有益地即在每个例子中占据壳体的净径面(clear diameter)的一半。当然，在各个例子中之后的第二催化转化器单元和第二过滤器单元与各个例子中之前的部件配置相适应。
当然，如果入口侧部件中的一个设置为较另一个大以便于将整个排气流相应地分开(也就是说并非精确地对半分)也在本实用新型的范围之内。可以将入口侧过滤器单元设置为较入口侧催化转化器单元更大，当然也可以正相反的设置。然而必须的是在每个例子中之后的单元应当与每个例子中之前的单元相适应。也可在轴向区域设置以便于在各个例子中之后的部件较各个例子中之前的部件更短或更长。就此而言，入口侧过滤器单元的轴向区域可设置为较入口侧催化转化器单元的更长，这种情况下，之后的第二过滤器单元可设置为较入口侧过滤器单元之后的第二催化转化器单元更长。
有益的是，排气流的两个部分各自从入口侧到出口侧(与主流动方向平行)流过各自的部件，入口侧优选地设为与出口侧相对。
在第一实施例中，入口侧催化转化器单元设置在入口侧过滤器单元之上(从纵向截面观察)，出于该目的第二过滤器单元交替设置在第二催化转化器单元之上。
在进一步优化中，入口侧催化转化器单元可设置在入口侧过滤器单元之下(从纵向截面观察)，在该例中第二过滤器单元可出于该目的而交替设置于第二催化转化器单元之下。
也可以在壳体内的入口侧设有不止一个过滤器单元或不止一个催化转化器单元。例如，在入口侧设有两个过滤器单元和两个催化转化器单元，例如在此例中每个单元占据净径面(clear diameter)的四分之一且在每个单元设置为互为对角。各个单元在此例中均跟随有相应的单元。第二催化转化器单元和第二过滤器单元是指跟随入口侧单元之后的单元(也就是说设置在下游的单元).应理解并非意味着限于这个数字。
在进一步优化中，可将入口侧过滤器单元设置在壳体内的中央(从纵向截面观察)，以便于入口侧的催化转化器单元事实上以套装的方式(casing)围绕所述过滤器单元。之后的单元可随后设置为使得第二催化转化器单元设在中央并由第二过滤器单元围绕。
也可以将入口侧催化转化器单元设置在壳体内的中间，(从纵向截面观察)，以便于入口侧的过滤器单元事实上以套装的方式围绕所述催化转化器单元。之后的单元随后设置为使得第二过滤器单元在中央并由第二催化转化器单元围绕。
催化转化器单元设置为选择性催化还原(SCR)催化转化器，过滤器单元可设置为(柴油)微粒过滤器，本实用新型适合于柴油发动机。
在下文的权利要求和附图中公开了本实用新型的其他优化实施例。
【附图说明】
图1显示了贯穿组合排气净化系统壳体的纵向截面。
图2显示了图1中的排气净化系统的前视图。
图3显示了另一实施例的排气净化系统的前视图。
图4显示了贯穿第三个实施例的组合排气净化系统壳体的纵向截面。
图5显示了图4的排气净化系统的前视图。
【具体实施方式】
图1显示了用于来自内燃发动机的排气进化系统1.在一个实施例中内燃发动机是柴油发动机.排气进化系统1设置在排气道中并具有带有入口3和出口4的壳体2，入口3连接至入气管且出口4连接至出气管，在壳体2中设有至少一个催化转化器单元6和一个过滤器单元7。
催化转化器单元可以是下文中描述的催化转化器，且过滤器单元可以是下文中描述的过滤器。
在图1中并未显示入气管和出气管。入气管在入气侧连接至壳体2的圆锥形加宽过渡部分8，该过渡部分融合进壳体2的处理部分9，所述处理部分设置为例如圆柱形(从纵向截面观察)。在出气侧连接至处理部分9的是圆锥形收缩过渡部分11，其连接至出气管，(未显示)。来自于内燃发动机(例如柴油发动机)的整个排气流流过入气管至壳体2。图1显示了设置为圆柱形的壳体2(图2中从横截面观察)的例子。当然壳体2可以具有其他几何设置形状(从横截面观察)。
催化转化器6和过滤器7设置在壳体2中以便于整个排气流的第一部分流过催化转化器6以及整个排气流的第二部分流过过滤器7，排气流的第一部分在通过催化转化器6之后流过设在出口侧的第二过滤器12，且排气流的第二部分在通过第一过滤器7之后流过设在出口侧的第二催化转化器13。
例如，整个排气流的第一部分首先流过所述催化转化器6的入口侧，所述催化转化器6优选地设置为SCR催化转化器，随后流过直接跟随其后的过滤器12，其优选地设置为柴油微粒过滤器。这种设置导致了催化转化器6迅速达到其工作温度并因此而减少整个排气流的第一部分中的氮氧化物。然而，由于整个排气流的第一部分因此具有减少的氮氧化物含量，这将导致在柴油微粒过滤器中烟粒燃烧(在为主动再生和被动再生的情况下)较差。
通过本实用新型可至少有益地减少或甚至消除上述的不足，因为整个排气流的第二部分流过设置在入口侧的过滤器7(同样设置为柴油微粒过滤器)，用于随后流过直接跟随其后的第二催化转化器13。整个排气流的第二部分因此具有小部分氮氧化物以使得炭烟燃烧(再生)能够更快地实现。
因此通过本实用新型，顺序连接过滤器7(催化转化器6)和催化转化器13(过滤器12)的益处互相有利地结合，由此能够实现更好地排气净化，特别是对柴油排气。在该例中，考虑到两种顺序连接均有不足的事实，但通过将两种顺序连接组合在一个共用的壳体2中至少有利地减少甚至消除了这些不足。
如图1中可能推断的，整个排气流正好分为两半，因此各个部件(过滤器7、12和催化转化器6、13)以及其径向和轴向方向上的几何长度均设置成基本相同。
图2显示了壳体2的入口侧横截面的前视图，其中在每个例子中仅可看到入口侧的过滤器7和催化转化器6。
在各例中入口侧以及因而在出口侧采用多于一个的催化转化器6和过滤器7也在本实用新型的范围之内，例如如图3所示。在图3中例如在入口侧设有两个过滤器7和两个催化转化器6，且设置为处理部分9的全部径面由这些部件占满，每个部件占据整个径面的四分之一，且互为对角设置。在该例中，整个排气流分为四部分气流，其(相对于从入口侧至出口侧的主要气流方向)平行地依次流过各个部件。这些部分气流在各个图中没有显示出来。
在出口侧，第二催化转化器13跟随各自的过滤器7，且第二过滤器12跟随各自的催化转化器6，虽然由于所示的视图在图3中不能看到这种设置，两个过滤器12和两个催化转化器13应设置于出口侧处。
图4和图5中显示了本实用新型的又一实施例。在图4中，过滤器设置在壳体2的中间并被入口侧催化转化器6以套装的方式实质上包围住。在出口侧，第二催化转化器13依次跟随过滤器7，第二过滤器12跟随入口侧催化转化器6。这些部件也是根据其配置再次选择，以使得在各个例子中这些顺序连接的部件几何尺寸相同。
单个单元在其几何尺寸上可设置成不同，例如在纵向尺寸上。因此，进气侧过滤器7可较入口处催化转化器6更长，其结果是，可获得在各个例子中跟随的单元相应的不同轴向长度。

Claims (9)

1.一种用于来自内燃发动机的排气的排气净化系统，排气净化系统设置在排气道内并具有壳体(2)，所述壳体(2)带有入口(3)和出口(4)，所述入口(3)连接至入气管且所述出口(4)连接至出气管，在壳体(2)中设置有至少一个催化转化器单元(6)和一个过滤器单元(7)，
其中，
所述催化转化器单元(6)和所述过滤器单元(7)设置在所述壳体(2)中以使整个排气流的第一部分流过所述催化转化器单元(6)且所述整个排气流的第二部分流过所述过滤器单元(7)，所述整个排气流的第一部分在通过所述催化转化器单元(6)之后流过设置在所述出口侧的第二过滤器单元(12)，且所述整个排气流的第二部分在通过所述过滤器单元(7)之后流过设在所述出口侧的第二催化转化器单元(13)。
2.根据权利要求1所述的排气净化系统，其特征在于
所述部件(6、12；7，13)各自顺序连接，且所述排气流部分平行于从入口(3)至出口(4)的主要气流方向流过所述部件(6、12；7，13)。
3.根据权利要求1所述的排气净化系统，其特征在于
所述整个排气流分为两部份，所述部件(6、12；7，13)各自设置为在其几何尺寸上相同。
4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的排气净化系统，其特征在于
从纵向截面观察，所述入口侧催化转化器单元(6)设置在所述入口侧过滤器单元(7)之上，所述第二过滤器单元(12)设置在所述第二催化转化器单元(13)之上。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的排气净化系统，其特征在于
从纵向截而观察，所述入口侧催化转化器单元(6)设置在所述入口侧过滤器单元(7)之下，所述第二过滤器单元(12)设置在所述第二催化转化器单元(13)之下。
6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的排气净化系统，其特征在于
从纵向截面观察，所述入口侧过滤器单元(7)设置在壳体(2)的中央，并由所述入口侧催化转化器单元(6)围绕，从纵向截面观察，所述出口侧第二催化转化器单元(13)设置在所述壳体(2)的中央，所述出口侧过滤器单元(12)围绕所述第二催化转化器单元(13)。
7.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的排气净化系统，其特征在于
从纵向截面观察，所述入口侧催化转化器单元(6)设置在壳体(2)的中央，并由所述入口侧过滤器单元(7)围绕，从纵向截面观察，所述出口侧第二过滤器单元(12)设置在所述壳体(2)的中央，所述出口侧催化转化器单元(13)围绕所述第二过滤器单元(12)。
8.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的排气净化系统，其特征在于
各个所述催化转化器单元(6，13)设置为SCR催化转化器且各个所述过滤器(7，12)设置为柴油微粒过滤器。
9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的排气净化系统，其中内燃发动机是柴油发动机。
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