KR102499443B1

KR102499443B1 - 연소 엔진용 배기 시스템

Info

Publication number: KR102499443B1
Application number: KR1020150057860A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 되링
Original assignee: 만 트럭 운트 버스 에스이
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2023-02-15
Also published as: EP2960450A2; EP2960450B1; DE102014009262A1; CN105317516B; DK2960450T3; EP2960450A3; CN105317516A; KR20160000831A

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)가 배열되는 배기 라인(2), 및 상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)와 평행하게 배열되고 또한 파열판 장치(5)에 의해 차단되는 적어도 하나의 분기 덕트(4)로서, 상기 파열판 장치(5)는 규정된 파열압에서 파열되고 또한 상기 분기 덕트(4)를 통한 배기 가스 유동을 허용하는 방식으로 설계되는, 상기 분기 덕트(4)를 갖는, 연소 엔진용 배기 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 파열판 장치(5)는 적어도 2개의 파열판들(10, 11)에 의해 형성되고, 상기 적어도 2개의 파열판들(10, 11)은 유동 방향(9)으로 직렬로 배열되고, 특히, 평평한 접촉 접합부에서 겹친다.

Description

연소 엔진용 배기 시스템{EXHAUST SYSTEM FOR COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 청구항 1 및 청구항 12의 서두에 따른 연소 엔진용 배기 시스템에 관한 것이다.

연소 엔진, 예를 들어, 디젤 엔진 내의 연료의 연소 동안 형성된 오염물을 감소시키는 배기 가스 정화 또는 배기 가스 후처리 장치들을 사용하는 관행이 널리 알려져 있다. 배기 가스를 후처리하는 이러한 배기 가스 정화 장치들은 예를 들어, 미립자 필터들, SCR 촉매 등일 수 있다.

더 염격한 배기 규정은 이제 또한 배에서 사용되는 엔진의 경우에 필요한 배기 가스 후처리를 형성하였고, 상기 후처리는 예를 들어, 미립자 필터들, NOx 감소용 SCR 촉매 및 DeSOx 시스템의 형태를 취한다.

특히 예를 들어, 선박 엔진의 경우에서와 같이, 배기 가스 정화 장치들 내의 비교적 작은 유동 단면의 경우에서, 상기 배기 가스 정화 장치들의 차단이 발생할 수도 있다. 이것은 연소 엔진이 저품질 연료로 작동되는 경우 더욱더 그러하고, 이는 유사하게 선박 엔진의 경우에 비교적 자주 발생하지만 또한 차량용 연소 엔진의 경우에도 또한 발생할 수 있다.

배기 가스 정화 장치의 이러한 점진적 차단은 배기 가스 배압의 가파른 상승을 초래하고 엔진 손상을 야기할 수도 있다. 이 이유 때문에, 우회 라인들이 제공되고, 우회 라인들에 의해 배기 가스 정화 장치들이 필요할 경우 우회될 수 있다. 따라서, 연소 엔진의 신뢰할 수 있는 작동 및 차량의 기능 또는 배의 조종 성능이 고장의 경우에도 보장된다.

우회 라인을 개방하기 위해서, 종래의 관행은 배기 가스 플랩들 또는 배기 가스 슬라이드 밸브들의 형태인 차단 장치들을 사용하는 것이다. 그러나, 차단 장치들만이 매우 드물게 사용되고, 또한 배기 가스에 영구적으로 노출된다는 사실은, 차단 장치들이 고정될 것이고 개방 불가능하다는 위험이 있음을 의미한다. 게다가, 일반적으로 배기 가스가 환경으로 나가는 것을 방지하도록 배기 가스 플랩을 위한 샤프트 덕트들에 공기 퍼지 시스템을 제공할 필요가 있다. 이것은 압축 공기가 연속적으로 이용 가능해야 하기 때문에, 장비의 비교적 높은 지출 및 고투자 및 작동 비용을 야기한다.

DE 102 06 805 A1호는 또한 매연 필터 내에 만연한 배기 가스 배압을 감소시키는 수단을 갖는 모터 차량의 엔진의 연소 시스템으로부터 배기 가스를 정화하는 매연 필터를 제공하는 관행을 개시하였고, 배기 가스 배압을 감소시키는 수단은 필터의 필터 몸체 및/또는 필터의 우회 라인 내에 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점을 가져야한다. 이 경우에, 우회 라인 내의 사전결정된 파괴 지점은 파열판으로서 디자인된다. 이것은 매연 필터가 고장난 경우 연소 엔진에 대한 손상 또는 스톨링(stalling)을 회피하도록 의도된다. 여기서, 우회 라인 내에 배열된 파열판은 측정된 배기 가스 배압에 따라 기계적으로 파열하도록 형성될 수 있지만 주로 추가의 측정에 대한 필요 없이 파열하도록 형성되어야 한다.

그러나, 연소 엔진의 배기 시스템들 내의 파열판들이 갖는 하나의 문제는 파열판들이 작동 이유들에서 바라는 배기 가스 배압의 상승이 가능한 경우에, 원하지 않는 방식으로 파열될 수 있고 또한 원하지 않는 방식으로 우회 라인을 개방할 수 있다는 것이다.

이 상황을 고려해볼 때, 본 발명의 목적은 필요할 때 배기 가스 정화 장치와 연관된 우회 또는 분기 덕트의 개구가 기능적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 제어될 수 있는, 연소 엔진용 배기 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은 특허 독립항들의 특징들에 의해 성취된다. 유리한 실시예들은 여기서 뒤에 참조되는 인용항들의 주제이다.

청구항 1에 따르면, 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(예를 들어, 미립자 필터, SCR 촉매 및/또는 DeSOx 시스템 등)가 배열되는, 배기 라인을 갖는 연소 엔진용 배기 시스템에 대해 제안되어 있다. 게다가 배기 시스템은 특히, 분기 또는 우회 라인의 형태인, 적어도 하나의 분기 덕트(예를 들어, 적어도 하나의 상류 또는 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치의 상류로 분기하는 분기 덕트)를 갖고, 분기 덕트는 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치와 평행하게 배열되고 하나의 파열판에 의해 차단되고, 파열판 장치가 규정된 파열압에서 파열되고 또한 분기 덕트를 통해 배기 가스 유동을 허용하는 방식으로 파열판 장치가 설계된다. 본 발명에 따르면, 파열판 장치가 적어도 2개의 파열판들에 의해 형성되고, 적어도 2개의 파열판들은 유동 방향으로 직렬로 배열되고, 특히, 평평한 접촉 접합부에서 겹친다는 것이 예상된다.

복수의 파열판들로 구성된 이 종류의 파열판 장치에 의해, 규정된 또는 바람직한 압력에 대한 파열판 장치의 구성의 디자인 융통성이 상당히 증가된다. 따라서, 개별 파열판들이 디자인될 수 있고 적절하다면 다르게 구성될 수 있고, 각각 다른 파열압에서 견딜 수 있고, 원하는 파열압에 대해 파열판 장치를 구성하기 위해서 유리한 방식으로 이 사실을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 하류, 후방 파열판이 단 하나의 예를 제시하기 위해서, 상류, 전방 파열판보다 더 높은 파열압에 대해 구성될 수 있음을 고려하면, 중복이 또한 상당히 증가될 수 있다.

파열판들은 바람직하게 평평한 접촉 접합부에서 겹치지만 또한 적절하다면, 서로에 대한 규정된 간격을 가질 수 있다.

이 맥락에서, 용어 분기 덕트는 넓은 의미에서 이해되어야 하고 또한 덕트가 분리 도관에 의해 형성되는 해결책들만을 포함하는 것으로 의도되진 않는다. 대조적으로, 이 개념은 배기 가스 스트림이 우회의 의미로 편향될 수 있거나 또는 부분 스트림이 배기 가스 스트림으로부터 우회될 수 있고 따라서 배기 가스 스트림의 사전결정된 (주요) 유동 경로를 떠날 수 있는, 임의의 실시예를 포함하도록 명확히 의도된다.

게다가, 원칙적으로, 파열판들 각각이 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점을 갖는 것을 예상하는 것이 또한 가능할지라도, 예를 들어, 파열판들 중 적어도 하나, 특히 적어도 상류 파열판이 적어도 하나의 규정된 사전결정된 파괴 지점을 갖는 것이 가능하다. 원칙적으로, 사전결정된 파괴 지점들은 파열판들이 동일하거나 또는 다른 파열압들을 견딜 수 있는 방식으로 제공 또는 설계될 수 있다. 따라서, 각각의 사용에 대한 개별 적용 및 구성이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 해결책에 의해, DE 102 06 805 A1호의 종래 기술에 따른 단일 파열판의 제공이 이용 불가능한 종류의 상당한 디자인 자유가 획득된다.

적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점은 예를 들어, 파열판 벽을 관통하지 못하는 노치(notch)에 의해 또는 대안적으로, 파열판 벽을 관통하는 구멍에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게, 사전결정된 파괴 지점들을 갖는 파열판은 사전결정된 파괴 지점들의 정확히 규정된 패턴을 형성하는 복수의 노치들 및/또는 구멍들을 갖는다. 이것은 파열판의 파열이 파열압 임계치가 초과될 때 원하는 방식으로 규정 및 제어되는 방식으로 발생하게 하는 것을 가능하게 한다.

상기에 설명된 성명서들이 도시되어 있는 동안, 원칙적으로, 복수의 파열판들의 실시예 및 배열에 대한 매우 넓은 범위의 가능성들이 있다. 따라서, 예를 들어, 2개의 파열판들의 경우에, 하나의 파열판이 천공된 사전결정된 파괴 지점들을 갖고, 다른 파열판은 노치형 사전결정된 파괴 지점들을 갖는 것을 예상하는 것이 가능하다. 유사하게, 파열판들 중 하나가 천공된 또는 노치형 사전결정된 파괴 지점들을 갖고, 다른 파열판이 임의의 사전결정된 파괴 지점들을 갖지 못한다는 것이 고려 가능할 것이다. 그러나, 특히 바람직한 특정한 실시예에 따르면, 각각의 파열판에 대한 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점이 구멍에 의해 형성되고, 파열판들이 접촉 접합부에서 겹치는 것이 제안된다. 이 파열판 장치의 가스 누설 밀봉을 보장하기 위해서, 하나의 파열판 내의 구멍들이 다른 파열판의 벽 구역에 의해 각각 덮이는 방식으로, 겹쳐진 2개의 파열판들의 구멍들이 바람직하게 서로 오프셋된다.

원칙적으로, 사전결정된 파괴 지점들의 패턴은 유사하게 많은 다른 방식들로 디자인될 수 있다. 예를 들어, 하나의 중앙 또는 중심의 사전결정된 파괴 지점이 파열판 상에 제공될 수 있다. 그러나, 이격되고 파열판의 중앙 구역으로부터 파열판의 림(rim)을 향해 방사상 외향으로 연장하는 복수의 사전결정된 파괴 지점들이 제공되어, 사전결정된 파괴 지점들의 라인을 형성하는 구조가 특히 선호된다. 이러한 사전결정된 파괴 지점들의 적어도 2개의 라인들은 사전결정된 파괴 지점들의 2개의 라인들 사이에 위치된 파열판 구역들이 가동성의, 특히 선회 가능한 파열판 벽 세그먼트를 형성하는 방식으로 파열판의 원주 방향으로 이격될 수 있다. 파열 후에, 이 파열판 벽 세그먼트들은 보통 분기 덕트를 통해 배기 가스 유동을 가능하게 하는 매우 효과적이고 제어된 방식으로 이동 또는 선회될 수 있는 플랩들을 형성한다.

복수의 파열판들로 구성된 파열판 장치에는 파열압, 특히, 추가의 파열압이 파열판 장치에 인가될 수 있는 작동시에, 적어도 하나의 규정된 배기 가스 매개변수에 따라, 특히, 배기 가스 배압에 따라, 제어 장치에 의해 제어 및 작동될 수 있는 파열 보조물이 배치될 수 있다. 이 종류의 추가의 파열 보조물은 파열판 장치가 바로 필요할 때 파열되는 것을 보장하기 위해서 센서들에 의해 실행되는 배기 가스 정화 장치를 가로질러 배기 가스 배압의 측정에 따라 작동될 수 있다. 따라서 이 종류의 파열 보조물은 또한 추가의 중복을 나타낼 수 있고, 중복은 예를 들어, 배기 가스 정화 장치의 차단의 경우에, 연소 엔진의 작동 신뢰성을 증가시키고 또한 그에 대한 손상을 확실하게 방지한다. 물론, 활성화가 일부 다른 예들을 제시하기 위해서, 다른 배기 가스 매개변수들에 따라, 예를 들어, 배기 가스 온도 및/또는 배기 가스의 물질 농도에 따라 발생할 수 있다.

예를 들어, 파열 보조물이 적어도 하나의 전기 가열 요소에 의해 형성될 수 있고, 적어도 하나의 전기 가열 요소가 파열판 상의 규정된 지점에, 특히 파열판 상에서 그리고/또는 인접하고 및/또는 실질적으로 평평한 접촉 접합부에서 겹치는, 2개의 인접한 파열판들 사이의 구역에서 중심으로 그리고/또는 중심적으로 배열되고, 또한 활성 상태에서 연관된 파열판 벽 구역을 가열하고, 특히 상기 구역을 열로 파괴한다. 대안으로서 또는 추가로, 상기 파열 보조물이 적어도 하나의 폭발 요소 또는 적어도 하나의 폭발성 요소(23)에 의해 형성될 수 있고, 적어도 하나의 폭발 요소 또는 적어도 하나의 폭발성 요소(23)가 파열판 상의 규정된 지점에, 특히 파열판 상에서 그리고/또는 인접하고 및/또는 실질적으로 평평한 접촉 접합부에서 겹치는, 2개의 인접한 파열판들 사이의 구역에서 중심으로 그리고/또는 중심적으로 배열되고, 또한 장약(explosive charge)의 점화를 통해 상기 활성 상태에서 연관된 파열판 벽 구역을 파괴한다. 따라서 파열 보조물은 또한 인접하고 또한 바람직하게 실질적으로 평평하게 겹치는 2개의 파열판들 사이에 수용 및/또는 배열될 수 있고, 이것은 파열 보조물이 분리되고 따라서 2개의 파열판들에 의해 고온 및 부식성 배기 가스로부터 보호된다는 이점을 갖는다. 그 결과, 이 구성 요소들을 위해 상당히 덜 비싼 물질들을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 다른 실시예에 따라, 대안으로서 또는 추가로, 파열판들의 파괴를 야기하는 압력이 유체에 의해 2개의 파열판들 사이에 인가될 수 있는 방식으로, 공급 라인에 의해, 유체, 특히, 유체 매체로서 압축 공기 또는 물이 2개의 인접한 파열판들 사이에 유입될 수 있는 공급 라인이 파열 보조물로서 제공된다는 것이 가능하다. 또한 이 변형 실시예에 따라, 이점은 이 목적을 위해 요구된 공급부 또는 밸브들이 분리되고 따라서 고온 및 부식성 배기 가스로부터 2개의 파열판들에 의해 보호되어, 이 구성 요소들을 위해 상당히 덜 비싼 물질들을 사용하는 것이 가능하다는 점으로 구성된다.

예를 들어, 분리 분기 또는 우회 라인에 의해 형성되는 분기 덕트는 바람직하게 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치의 하류의 배기 라인 또는 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치의 하류 내로 후방 개방된다. 그러나, 원칙적으로, 분기 덕트는 또한 배기 라인 내로 후방 개방되지 않는 배기 부분의 배기 라인일 수 있고, 배기 라인으로부터 분기 덕트가 분기된다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조적으로 단순하고 콤팩트한 방식으로 요구될 때 배기 가스 정화 장치와 연관된 우회 또는 분기 덕트의 개방을 가능하게 하는 연소 엔진용 배기 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은 근본적으로 독립 청구항 12의 특징들에 의해 달성되고, 청구항 12에 따르면, 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치가 공통 하우징 내의 파열판 장치와 함께 배열되고, 파열판 장치는 파열판 장치가 하우징과 통합된 분기 덕트를 폐쇄하는 방식으로 유동 엔지니어링 관점에서 배기 가스 정화 장치와 평행하게 연결 또는 배열된다. 파열판 장치가 온전한 상태일 때, 배기 가스가 배기 가스 정화 장치를 통해서만 유동한다. 대조적으로, 규정된 높은 파열압에서, 파열 장치가 파열되고, 그 결과, 적어도 하나의 부분 스트림이 또한 분기 덕트를 통해 유동할 수 있다. 협착된 설치 조건들에서 특히 적합한 콤팩트 구성이 획득된다. 이 장치에서, 하우징은 배기 라인의 필수적인 구성 요소 부분일 수 있거나 또는 대안적으로, 또한 배기 라인에 삽입되는 분리 구성 요소에 의해 형성될 수 있다.

이 대안적인 변형에서 파열판 장치가 바람직하게 여기서 상세히 설명된 방식으로 디자인되고, 즉, 유동 방향으로 직렬로 배열된 적어도 2개의 파열판들, 특히, 평평한 접촉 접합부에서 겹쳐진 2개의 이러한 파열판들에 의해 매우 일반적인 방식으로 형성될지라도, 물론 또한 파열판 장치가 임의의 다른 적합한 파열 장치에 의해, 예를 들어, DE 102 06 805 A1호에 설명된 종류의 종래의 단일 파열판 또는 파열판에 의해 형성되는 것을 분명히 가능하게 한다.

따라서, 구체적으로, 청구항 1 내지 청구항 11은 또한 독립 청구항 12에 따른 하위 항들일 수 있다. 출원인은 심사 청구 진행을 위해 이러한 특허 출원을 작성할 권리를 분명히 갖는다.

본 발명은 도면에 의해 아래에 더 상세히 설명된다.

도 1은 배기 가스 정화 장치가 배열되는 배기 라인 및 배기 가스 정화 장치에 대한 분기 라인으로서 우회 라인을 가진, 연소 엔진의 배기 시스템을 개략적으로 그리고 예로써 도시한 도면.
도 2a는 정면에서 본 발명에 따른 파열판 장치의 실시예를 예시적으로 도시한 도면.
도 2b는 후면에서 본 도 2a의 파열판 장치를 도시한 도면.
도 2c는 측면에서 본 도 2a 및 도 2b의 파열판 장치를 도시한 도면.
도 3은 파열 보조물로서 전기 가열 요소를 갖는 파열판 장치의 개략도.
도 4는 파열 보조물로서 폭발성 요소를 갖는 파열판 장치의 측면도.
도 5는 파열판 장치 및 또한 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치가 수용되는, 배기 라인 내에 형성되거나 또는 삽입되는 하우징을 갖는 대안적인 해결책의 개략도.
도 6은 2개의 파열판들 사이의 구역에 나타난 파열 보조물로서 유체 공급 라인을 갖는 파열판 장치의 개략도.
도 7은 2개의 파열판들 사이의 구역에 배열되는, 파열 보조물로서 폭발성 요소 또는 전기 가열 요소를 갖는 파열판 장치의 측면도.

연소 엔진(구체적으로 도시되지 않음), 예를 들어, 디젤 연소 엔진의 배기 시스템(1)이 도 1에 예로써 도시되어 있고, 상기 배기 시스템은 연소 엔진(도시되지 않음)으로부터 나오는 배기 라인(2)을 갖고 배기 라인에, 배기 가스 정화 장치(3), 예를 들어, SCR 촉매가 순전히 예로써 배열된다.

배기 가스 정화 장치(3)의 상류의 배기 라인(2)으로부터 분기하여, 우회 라인으로서 디자인된 분기 라인이 있고, 우회 라인은 배기 가스 정화 장치(3)의 하류의 배기 라인(2)으로 후방 개방된다. 매우 개략적인 방식으로만 그리고 도 1의 예로써 도시된 바와 같이, 파열판 장치(5)가 근본적으로 임의의 지점에서 분기 라인(4) 내에 배열되고, 상기 파열판 장치는 비손상 또는 비활성화 상태에서 분기 라인(4)을 차단하고, 그 결과 배기 가스 스트림(6)이 배기 가스 정화 장치(3)를 통해 완전히 유동하고 원하는 정화 또는 후처리를 받을 수 있다. 따라서 도 1의 개략도에서 분기 라인(4) 내로 유동하는 부분 스트림(7)이 분기 라인(4)을 통해 유동할 수 없고 따라서 분기 라인(4)이 파열판 장치(5)에 의해 차단되는 동안 배기 가스 정화 장치(3)를 우회할 수 없다.

그러나, 예를 들어, 배기 가스 스트림(6)이 더 이상 배기 가스 정화 장치(3)를 통해 원하는 정도로 지나갈 수 없을 정도로 배기 가스 정화 장치(3)가 막히거나 또는 차단된다면, 배기 가스 정화 장치(3)의 상류의 배기 가스 배압이 상당히 증가되고, 이는 동시에 또한 분기 라인(4) 내의 파열판 장치(5) 상의 증가된 압력을 의미한다.

파열판 장치(5) 상에 작용하는 압력이 규정된 임계치(파열압)를 초과한다면, 파열판 장치(5)는 파열되고, 도 1의 파선 화살표(8)으로 예로써 개략적으로 도시된 바와 같이, 분기 라인(4)을 통한 배기 가스 유동이 가능해진다. 이 우회 모드는 연소 엔진의 어떠한 혼란도 없고 연소 엔진의 어떠한 설치도 없다는 것을 보장한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 파열판 장치(5)의 예시적인 제 1 실시예를 도시한다. 여기서, 이 파열판 장치(5)는 2개의 파열판들(10, 11)에 의해 형성되고, 2개의 파열판들(10, 11)은 유동 방향(9)으로 직렬로 배열되고, 평평한 접촉 접합부에서 겹쳐지고 또한 도 2a 및 도 2b에서 특히 알 수 있는 바와 같이, 사전결정된 파괴 지점들의 규정된 패턴(12, 13)을 각각 가질 수 있다. 원칙적으로, 사전결정된 파괴 지점들의 패턴들(12, 13)은 동일한 디자인일 수 있고, 그러나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 또는 대안으로서, 또한 다른 디자인일 수도 있다.

이 경우에, 개별 사전결정된 파괴 지점들(14)은 파열판 벽을 관통하지 못하는 노치들에 의해 또는 대안적으로 파열판 벽을 관통하는 구멍들에 의해 형성될 수 있다. 물론, 원칙적으로, 파열판(10. 11)의 사전결정된 파괴 지점들(14)이 노치들에 의해 그리고 구멍들에 의해 형성된다는 것이 또한 항상 가능하다.

사전결정된 파괴 지점들(14)이 구멍들에 의해 형성되고, 즉, 파열판 벽을 관통하는 개구들에 의해 형성되는 경우에, 겹쳐진 2개의 파열판들(10. 11)의 구멍들은, 각각의 경우에, 하나의 파열판(10) 내의 구멍들이 다른 파열판(11)의 벽 구역에 의해 덮이는 방식으로, 바람직하게 서로에 대해 돌거나 또는 오프셋된다(도 2a 및 도 2b 참조). 이것은 파열판 장치(5)의 가스 누설 밀봉을 보장한다. 사전결정된 파괴 지점들이 비관통 노치들에 의해서만 형성되는 경우에, 이것은 물론 불필요하다.

또한 도 2a 및 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기서 2개의 파열판들(10, 11) 각각은 예로써, 중앙 파열판 구역(15)으로부터 파열판 림(16)을 향해 방사상 외향으로 연장하고 또한 각각의 경우에 사전결정된 파괴 지점들의 라인(17)을 형성하는 복수의 상호 이격된 사전결정된 파괴 지점들(14)을 갖는다. 사전결정된 파괴 지점들의 이 라인들은 예를 들어, 균일하게, 파열판들(10, 11)의 원주 방향으로 각각 이격되고, 그 결과, 사전결정된 파괴 지점들의 2개의 라인들(17) 사이에 위치된 각각의 파열판 구역들이 파열압 임계치에 있을 때 이동 또는 선회될 수 있는 파열판 벽 세그먼트(18)를 형성한다.

도 3은 파열판 장치(5)의 전방 또는 후방의 개략도이고, 파열판 장치(5)에는 예로써 여기에 중심으로 또는 중심적으로 전기 가열 요소(19)에 의해 형성된 파열 보조물이 배치되고, 전기 가열 요소(19)에 의해, 연관된 파열판 벽 구역이 가열되고, 특히 전기 가열 요소(19)의 활성화 상태에서 열로 파괴된다.

여기서, 전기 가열 요소(19)는 예를 들어, 분기 라인(4)을 통한 배기 가스 유동(8)이 가능해지는, 배기 가스 정화 장치(3)의 상류 및/또는 하류에 배열된 센서들(21, 22)을 포함하는 센서 장치에 의해, 설치될 때 바람직하게 전기 가열 요소(19)를 작동시키는, 순전히 예로써 도시되는, 제어 장치(20)에 연결된다. 센서들(20, 21)에 의해, 예를 들어, 차압을 측정하는 것이 가능하다. 그러나, 대안으로서 또는 추가로, 물론 파열 보조물로서 전기 가열 요소(19)의 작동을 실행하도록 온도 및/또는 NOx 센서들을 사용하는 것이 또한 가능하다.

2개의 센서들(20, 21)의 배열 대신에, 배기 가스 정화 장치(3)의 상류 또는 하류에 단 하나의 센서만을 제공하는 것이 원칙적으로 또한 가능하다.

또한 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 파열판들(10. 11) 중 적어도 하나에는 여기서 도 3에 도시된 예에서, 추가의 중복이 파열 보조물로서 전기 가열 요소(19)에 의해 제공되어, 각각 원하는 작동 상황들에서 파열판 장치(5)의 작동적으로 확신하는 파열을 보장하기 때문에, 사전결정된 파괴 지점들(14)이 여기서 선택적으로 제공되지 않는다.

도 3과 관련하여 상술된 것은 파열판 장치(5)의 측면을 도시한, 도 4의 실시예에 비슷하게 적용되고, 도 4에서 중앙 또는 중심 파열판 장치 구역에 장약의 점화에 의해 활성화 상태에서 연관된 파열판 벽 구역을 파괴하는 장약을 가진 폭발성 요소(23)가 배치된다.

여기서, 도 3 및 도 4의 실시예들에서, 파열 보조물이 파열판 장치의 하나의 측면 상에만 개략적으로 그리고 예로써 도시될지라도, 파열 보조물은 또한 물론 다른 측면 상에 배열될 수 있고, 즉, 도 3 및 도 4에 나타낸 예들에서, 파열판 장치(5)의 상류에 배열될 수 있다. 각각의 파열판(10, 11) 상의 다른 지점들에 파열 보조물들이 배열되기 때문에, 양측 상의 배열이 또한 가능하다.

도 7에 도시된 바와 같이, 폭발성 요소(23) 또는 전기 가열 요소(19)가 바람직하게 실질적으로 평평하게 겹쳐진, 2개의 인접한 파열판들(10, 11) 사이에 수용되고 그리고/또는 배열되는 것이 유사하게 가능하고, 이것은 파열 보조물이 2개의 파열판들(10. 11)에 의해 고온 및 부식성 배기 가스로부터 전부 분리될 수 있다는 이점을 갖는다.

도 7에 도시된 실시예와 유사한 방식으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 파열 보조물로서 공급 라인(25)을 제공하는 것이 가능하고, 바람직하게 실질적으로 평평하게 겹쳐진 2개의 인접한 파열판들(10, 11) 사이의 규정된 시간 및 규정된 양으로, 2개의 파열판들(10, 11)의 파괴를 야기하는 압력이 파열판들 사이에 생성되는 방식으로, 공급 라인에 의해 유체(26), 특히 압축 공기 또는 물이 유입될 수 있다. 여기서 또한, 작동이 제어 장치(20)에 의해 제어된 방식으로 다시 한번 성취될 수 있다.

도 5는 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3), 예를 들어, SCR 촉매가 파열판 장치(5)와 함께 공통 하우징(24) 내에 배열되거나 또는 공통 하우징(24)과 통합되는 대안적인 변형 실시예를 도시한다. 이 배열에서, 하우징 내의 분기 덕트를 폐쇄하는 파열판 장치(5), 및 배기 가스 정화 장치(3)가 유동 엔지니어링 관점에서 평행하게 배열되고, 그 결과 파열판 장치(5)가 온전한 상태인 동안, 배기 가스가 배기 가스 정화 장치(3)를 통해서만 유동한다. 대조적으로, 규정된 높은 파열압에서, 파열판 장치(5)가 상술된 방식으로 파열되고, 그 결과 적어도 하나의 부분 스트림(7)이 또한 분기 덕트(4)(배기 가스 유동(8))를 통해서 유동할 수 있다. 여기서, 예로써, 파열판 장치(5)가 배기 가스 정화 장치(3)와 측면으로 인접하다. 적절하다면, 배기 가스 정화 장치는 또한 하우징(24)에 중심으로 유지될 수 있고 대응적으로 구성된 둘러싸인 파열판 장치(5)에 의해 둘러싸일 수 있다. 파열판 장치(5)가 바람직하게 여기서 상세히 상술된 방식으로 디자인되고, 즉, 유동 방향(9)으로 직렬로 배열되고, 특히, 평평한 접촉 접합부에서 겹쳐진 적어도 2개의 파열판들(10, 11)에 의해 형성될지라도, 물론 또한 하우징과의 통합을 포함하는 도 5의 예로써 도시된 해결책의 경우에, 파열판 장치가 예를 들어, DE 102 06 805 A1호에 설명된 종류의 종래의 파열판 또는 파열판에 의해 형성되고, 또한 임의의 적합한 파열 장치에 의해 형성되는 것이 분명히 가능하다.

1: 배기 시스템
2: 배기 라인
3: 배기 가스 정화 장치
4: 분기 라인
5: 파열판 장치
6: 배기 가스 스트림
7: 부분 스트림
8: 배기 가스 유동
9: 유동 방향
10: 파열판
11: 파열판
12: 사전결정된 파괴 지점들의 패턴
13: 사전결정된 파괴 지점들의 패턴
14: 사전결정된 파괴 지점들
15: 중앙 파열판 구역
16: 파열판 림
17: 사전결정된 파괴 지점들의 라인
18: 파열판 벽 세그먼트
19: 전기 가열 요소
20: 제어 장치
21: 센서
22: 센서
23: 폭발성 요소
24: 하우징
25: 공급 라인
26: 유체

Claims

적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)가 배열되는 배기 라인(2), 및
상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)와 평행하게 배열되고 또한 파열판 장치(5)에 의해 차단되는 적어도 하나의 분기 덕트(4)로서, 상기 파열판 장치(5)는 규정된 파열압에서 파열되고 또한 상기 분기 덕트(4)를 통한 배기 가스 유동을 허용하는 방식으로 설계되는, 상기 분기 덕트(4)를 갖는, 연소 엔진용 배기 시스템에 있어서,
상기 파열판 장치(5)는 적어도 2개의 파열판(10, 11)들에 의해 형성되고, 상기 적어도 2개의 파열판(10, 11)들은 유동 방향(9)으로 직렬로 배열되고,
상기 파열판(10, 11)들 각각은 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점(14)을 갖고,
상기 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점(14)은 파열판 벽을 관통하는 구멍에 의해 형성되고,
각각의 파열판(10, 11) 상의 상기 적어도 하나의 사전결정된 파괴 지점(14)은 구멍에 의해 형성되고,
상기 파열판(10, 11)들은 접촉 접합부에서 서로 겹치고,
서로 겹치는 2개의 파열판(10, 11)들의 상기 구멍들은 하나의 파열판(10) 내의 구멍들이 다른 파열판(11)의 벽 구역에 의해 각각 덮이는 방식으로 서로에 대해 오프셋(offset)되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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제 1 항에 있어서,
이격되고 또한 중앙 파열판 구역(15)으로부터 파열판 림(16)을 향해 방사상 외향으로 연장하는 복수의 사전결정된 파괴 지점들(14)이 제공되어, 사전결정된 파괴 지점들의 라인(17)을 형성하고,
상기 사전결정된 파괴 지점들의 복수의 라인들(17)이 상기 파열판(10, 11)의 원주 방향으로 이격되어 상기 사전결정된 파괴 지점들의 2개의 라인들(17) 사이에 위치된 파열판 구역들이 이동 가능한 파열판 벽 세그먼트(18)를 형성하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 1 항에 있어서, 복수의 파열판(10, 11)들로 이루어진 상기 파열판 장치(5)에는 파열압이 상기 파열판 장치(5)에 인가될 수 있는 작동 시에, 적어도 하나의 규정된 배기 가스 매개변수에 따라 제어 장치(20)에 의해 제어 및 작동될 수 있는 파열 보조물이 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 파열 보조물은 적어도 하나의 전기 가열 요소(19)에 의해 형성되고, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소(19)는 상기 파열판(10, 11) 상의 규정된 지점에서 또는 2개의 인접한 파열판(10, 11)들 사이의 구역에서 배열되고, 또한 상기 전기 가열 요소의 활성 상태에서 연관된 파열판 벽 구역을 가열하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 파열 보조물은 적어도 하나의 폭발성 요소(23)에 의해 형성되고, 상기 적어도 하나의 폭발성 요소(23)는 상기 파열판(10, 11) 상의 규정된 지점에서 또는 2개의 인접한 파열판들(10, 11) 사이의 구역에서 배열되고, 또한 장약(explosive charge)의 점화를 통해 상기 폭발성 요소의 활성 상태에서 연관된 파열판 벽 구역을 파괴하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 7 항에 있어서, 공급 라인(25)은 파열 보조물로서 제공되고, 상기 공급 라인에 의해 유체가 2개의 인접한 파열판(10, 11)들 사이에 유입되어 상기 파열판(10, 11)들의 파괴를 야기하는 압력이 상기 2개의 파열판(10, 11)들 사이에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 분기 덕트(4)는 상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)의 하류 또는 상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)의 하류의 배기 라인(2)에 후방 개방되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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제 1 항에 따른 배기 시스템(1)을 구비한 연소 엔진을 갖는 차량.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 파열판(10, 11)들은 평평한 접촉 접합부에서 서로 겹치는 것을 특징으로 하는, 배기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 파열판(10, 11)들 중 적어도 상류 파열판은 적어도 하나의 규정된 사전결정된 파괴 지점(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 1 항에 있어서, 사전결정된 파괴 지점들(14)을 갖는 상기 파열판(10, 11)은 사전결정된 파괴 지점들의 규정된 패턴(12, 13)을 형성하는, 복수의 구멍들을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 사전결정된 파괴 지점들의 복수의 라인들(17)이 상기 파열판(10, 11)의 원주 방향으로 이격되어 상기 사전결정된 파괴 지점들의 2개의 라인들(17) 사이에 위치된 상기 파열판 구역들이 선회 가능한 파열판 벽 세그먼트(18)를 형성하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 7 항에 있어서, 복수의 파열판(10, 11)들로 이루어진 상기 파열판 장치(5)에는 추가의 파열압이 상기 파열판 장치(5)에 인가될 수 있는 작동 시에, 배기 가스 배압에 따라 제어 장치(20)에 의해 제어 및 작동될 수 있는 파열 보조물이 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 가열 요소(19)는 상기 파열판(10, 11) 상에서 중심으로 또는 중심적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 전기 가열 요소의 활성 상태에서 연관된 상기 파열판 벽 구역을 열로 파괴하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 폭발성 요소(23)는 상기 파열판(10, 11) 상에서 중심으로 또는 중심적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 유체는 압축 공기 또는 물인 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 배기 시스템은 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)가 배열되는 배기 라인(2), 및 상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)와 평행하게 배열되고 또한 파열판 장치(5)에 의해 차단되는 적어도 하나의 분기 덕트(4)를 가지며, 상기 파열판 장치(5)는 규정된 파열압에서 파열되고 상기 분기 덕트(4)를 통한 배기 가스 유동을 허용하도록 설계되고,
상기 적어도 하나의 배기 가스 정화 장치(3)는 상기 배기 라인(2)의 구성 요소 부분을 형성하는 공통 하우징(24) 내에 상기 파열판 장치(5)와 함께 배열되고,
상기 파열판 장치(5)는 상기 배기 가스 정화 장치(3)와 평행하게 배열되어 상기 하우징(24)과 통합된 상기 분기 덕트(4)를 폐쇄하고 또한 상기 분기 덕트(4)를 통한 상기 배기 가스 유동을 허용하기 위해 규정된 파열압에서 파열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 차량은 상용차, 선박, 또는 배인 차량.