颗粒过滤装置
2020-01-05

颗粒过滤装置

本发明涉及一种用于过滤一种内燃机,尤其是柴油内燃机的废气的颗粒过滤装置(10),它具有一个入口和一个出口,其中在废气流动路径中在入口和出口之间至少设有一个颗粒过滤器(4),其中废气在一条管路里导引流动,该管路具有第一个管路部段(11),在这管路部段中废气基本被引向出口方向,其中管路还有第二个部段(12),在这部段中废气基本流向入口,在这种颗粒过滤装置里通过以下方法特别迅速地产生足够高的装置的运行温度,用以避免过滤器的满负载:管路还具有第三个部段(13),在这部段里废气基本流向出口。

按照如下方法得出了一种特别优选的实际上的实现:转向元件设计成一个基本上为U-形的废气流通道,在这通道里至少局部地设有催化器。这明显地可以从图13和加的纵向剖视图的上半部和下半部中见到。通过这基本呈U-形的通道可以实现大约转向180°,也就是说废气流动路径的折弯,这用于延长废气流动路径,其中但是同时使整个结构形式保持紧凑。

更为有利地在第一、第二或第三个管路部段中设置了至少一个颗粒过滤器。优选地将至少一个颗粒过滤器布置在一个管路部段里,在这管路部段里废气已经被升到充分高的温度,因此不再可能使过滤器满负载或者整个过滤过程由于温度的升高要有效得多。

按照图加至2c以下对按照本发明的颗粒过滤装置10的第二个实施例进行详细说明。在图加至2c中所示的按照本发明的颗粒过滤装置10’的第二个实施例一般来说类似于已经结合图Ia至Ic所述的第一个实施例。因此以下只是详细阐述与已经说明过的第一个实施例的区别。按照第二个实施例的颗粒过滤装置10’并没有过滤器后伸部段f。出口部段g’紧接于后转向部段e’。颗粒过滤装置10’的催化器26’与颗粒过滤装置10的催化器沈不同,为环状并设计成以颗粒过滤装置10’的中轴线为对称。催化器26’的内径相当于D1,环形催化器沈’的外径大约相当于颗粒过滤器14’的外径。更准确地说一个沿着催化器26’外圆周布置的孔板37’的尺寸大小和布局对应于颗粒过滤器14’的外壁18’。催化器沈’向里通过出口部段g’的一个加长的外壳壁相对于这出口部段密封。为此目的还在颗粒过滤器的出口侧端部上设有一个位于密封15’对面的密封25’。这种结构上的区别用于使废气在第二个实施例的颗粒过滤装置10’里与第一个实施例的颗粒过滤装置10相比有不同的流向曲线。废气流首先如在开头所述的第一个实施例时那样的流向。在废气通过入口部段a’和过滤器前伸部段b’进入之后,使废气从设有催化器16’的转向元件10’引入第一个管路部段11’里,该部段11’构成过滤部段d’的一个部分,并在这部段里布置了颗粒过滤器14’。废气直接就在从管路部段11’中流出之后进入催化器沈’并且然后,与开头所述的第一个实施例不同,转向进入一个环形的径向在外设置的通道里。在这较外面的通道里废气反向流动,也就是说从出口向着入口,这在图加至c中明显地由通过箭头所示出的废气流见到。第二个管路部段12’相当于在过滤部段d’范围里径向较外通道的部位,因此这第二个管路部段12’在这实施形式中布置于最外面。废气从过滤部段d’重新进入转向部段C’,就是说没有发生与这从过滤器前伸部段b’新送出的废气流的混合。尽管没有发生废气流的混合,然而在转向部段C’里同样也如同在第一个实施例中那样出现一种热交换效应,因为这从过滤部段d’送出的废气由于经过了催化器16’和26’而处于更高得多的温度,也就是说与这从过滤器前伸部段b’的预催化器6’流入转向部段C’里的废气流相比。通过在其它方面分开的通道的共同壁板实现了进入催化器16’的废气流或者也实现了周围构件或部件的热交换,也就是说加热,这就使过滤过程更加有效并且尤其是也避免了过滤器的满载。废气流通过转向元件C’从第二个管路部段12’引入到在这种实施形式中中央布置的第三个管路部段13’里,颗粒过滤器4’就位于这部段13’里。废气流在进入颗粒过滤器4’之前就处于所希望的流出方向上,也就是从入口向着出口的方向。在流过颗粒过滤器4’之后废气通过这伸展布置于部段e’和g’上的外径为Dl的出口管从颗粒过滤装置10’里流出。颗粒过滤装置10’与颗粒过滤装置10相比由于取消了后催化器36而更为紧凑并具有加热较快的优点,这是因为由颗粒过滤装置10’里出来的废气流经过相对长的时间在装置里的中央导引流动,这对于在整个装置里出现的平衡温度具有有利的影响。

本发明的其它优选的实施形式在从属权利要求中公开了。

柴油发动机原则上存在以下问题:在废气里尤其是含有碳黑颗粒(CO)。为了将这种碳黑颗粒从废气里除去,已知了有颗粒过滤器。碳黑颗粒尤其是由于给燃油加入添加剂而引起。颗粒过滤器虽然可以从废气里去除碳黑,但有以下问题:如果在过滤器里积聚的碳黑颗粒太多的话,它就会发生堵塞或满负载。但在相应高的温度时(大约超过400°C)就使CO分解,因此一个满负载的过滤器在这种温度下可以再生。因此特别重要的是:在过滤前或过滤时的废气温度尽可能地高,而且尤其是在过滤器里的温度尽可能高,从而达到“点火温度”。

按照本发明的第四个方面,该任务在一种开头所述类型的方法中按如下途径来解决:使废气的流动方向在入口和出口之前至少二次转向大约180°。

柴油发动机原则上存在以下问题:在废气里尤其是含有碳黑颗粒(CO)。为了将这种碳黑颗粒从废气里除去,已知了有颗粒过滤器。碳黑颗粒尤其是由于给燃油加入添加剂而引起。颗粒过滤器虽然可以从废气里去除碳黑,但有以下问题:如果在过滤器里积聚的碳黑颗粒太多的话,它就会发生堵塞或满负载。但在相应高的温度时(大约超过400°C)就使CO分解,因此一个满负载的过滤器在这种温度下可以再生。因此特别重要的是:在过滤前或过滤时的废气温度尽可能地高,而且尤其是在过滤器里的温度尽可能高,从而达到“点火温度”。

按照本发明的设计的一个特别的优点在于:由于三个部段而形成的所谓废气的“折叠的”流动路径造成颗粒过滤装置整体上很紧凑,这种过滤装置具有用于废气的长的行程段,因此废气在装置里的停留时间相对较长。尤其是,如果用于升高废气温度的部件,例如象催化器,布置在流动中间路径里的话,其中长的流动路径也可以用来实现相应的调整用于布置这样的构件,那么废气就达到高的温度,这与长的停留时间一起相应有利地作用于在整个装置中所产生的平衡温度或者也作用于产生一种这样的平衡温度时的速度。

图Ic:用详细说明按照第一个实施例的按照本发明的颗粒过滤装置的图Ib所示部分的更加细部的俯视简图;

图Ib:用于详细说明按照第一个实施例的按照本发明的颗粒过滤装置的图Ia所示一个部分的更加细部的纵向剖视简图;

背景技术

此外还优选使用于对第一和第二个废气流进行导向的分配-和转向元件具有各自的通道,其中第一个废气流通道的外壁的至少一部分构成了第二个废气流通道的内壁。

按照本发明的第一个方面,该任务对于一种开头所述种类的颗粒过滤装置来说通过如下方法来解决:管路还具有第三个部段,在这部段里废气基本向出口方向引导。

颗粒过滤装置更为有利地在从入口至出口的方向上具有至少以下的部段:第一个部段,它具有一个用于废气的分配-和转向元件;第二个部段,它具有至少一个颗粒过滤器;和第三个部段,它具有一个用于废气的转向元件。在这方面由于第一个部段具有一个既用于分配又用于转向的元件,而第三个部段只具有一个转向元件,因此整个颗粒过滤装置是不对称的。

因此本发明的任务是避免现有技术的缺点,并且尤其是对开头所述类型的颗粒过滤装置进行改进,从而特别快地使装置或颗粒过滤器达到足够高的运行温度以避免过滤器的满负载。