專利名稱：一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機特別是柴油發(fā)動機的排氣的排氣凈化裝置，其安
裝在排氣管路中，具有作為排氣后處理部件的過濾器部件和排氣催化凈化器部件，所述過 濾器部件和排氣催化凈化器部件分別具有輸入端和輸出端，其中所述排氣管路具有至少一 根進氣管和至少一根排氣管。
背景技術(shù)：
US 2008/0127635 Al公開了一種帶有殼體的排氣凈化裝置，其中布置有借助于分 配元件產(chǎn)生的多個氣體通道。在該殼體中至少安置一個排氣催化凈化器和一個微粒過濾 器。至少一個分配元件按如下方式布置，即，其形成兩個上下疊置的氣室，這兩個氣室在排 氣進氣口對面互相連通，從而使得來自 一個氣室的排氣流能夠被導(dǎo)向至另外一個氣室。這 就提供了一種在縱向方向上簡化了的排氣凈化裝置，因為兩個氣室是上下疊置的。排氣流 順序流過以串接的方式布置在殼體中的凈化元件。 WO 2006/021337 Al涉及帶有催化涂層的微粒過濾器，其具有第一和第二端面以 及軸向長度。該微粒過濾器在它的第一端面的一小部分長度上先涂上第一催化劑，接著涂 上第二催化劑。在第一載體材料上的第一催化劑包含鉑和鈀，而涂在第二載體材料上的第 二催化劑則包含有鉑，在必要時還包含鈀。因此，該微粒過濾器具有按順序設(shè)置的兩層催化 劑涂層。這種過濾器具有高的熱質(zhì)量且升溫很慢，因此提升了過濾器的入口處的重金屬濃 度。 WO 2006/021338 Al公開了一種對壁流(wall flow)過濾器進行涂層的方法。該 壁流過濾器具有兩個端面和多個平行于汽缸軸延伸的流通通道。為形成過濾效果，這些流 通通道在第一和第二端面上交互地關(guān)閉。排氣在通過過濾器的途中必須從流入通道通過流 入、流出通道之間的管道壁換入到過濾器的流出通道中。 602 22 826 T2 (與W003/068362的部分內(nèi)容相當(dāng))公開了用于排氣后處理的過濾 器。該過濾器具有多個軸向延伸的流通通道，這些流通通道至少在第二過濾段是交替關(guān)閉 的。該圓柱形的過濾器是一個以褶皺的過濾介質(zhì)制成的過濾筒，該過濾介質(zhì)沿一條軌道巻 成螺旋狀。在第一流通段通過的排氣沒有被過濾。該第一流通段是一個中心內(nèi)部段，其被包 括在設(shè)置成環(huán)狀的第二過濾段中。該中心內(nèi)部段僅是一個帶有開放的流通通道的流通段。 該過濾段具有相繼設(shè)置的催化劑段和微粒過濾段。排氣流的一部分流經(jīng)過濾段，而另一部 分則不經(jīng)過濾地流經(jīng)內(nèi)部段。因此，其中一部分排氣完全沒有被凈化。為了對全部的排氣流 進行凈化，將排氣管與內(nèi)部流通段相連接，使得全部排氣流流過流通段而不經(jīng)過濾地流入 后面的氣室。在該氣室中排氣流被強迫通過過濾段回流到輸入端，并且與W02006/021338A1 中的實施例相類似地，在該氣室中順次布置有催化劑段和過濾段。 為了處理內(nèi)燃發(fā)動機特別是柴油發(fā)動機的排氣，公知的方案是在內(nèi)燃發(fā)動機內(nèi)的 排氣管路中布置排氣催化凈化器部件和過濾器部件(尤其是微粒過濾器)。其中，排氣催化 凈化器部件可被安裝在微粒過濾器的上游或者下游，兩個部件可以安裝在同一個殼體中。當(dāng)然，兩個部件也可以順次布置在排氣管路中的各自獨立的殼體中。 如果微粒過濾器被安裝在排氣催化凈化器部件的上游，煤煙的燃燒(再生)將進 行得很快，因為在排氣流中還含有足夠的氮氧化物。但不足的是，由于(柴油)微粒過濾器 的熱質(zhì)量很大，使得排氣催化凈化器部件中的溫度上升得很慢，從而將導(dǎo)致排氣催化凈化 器的氮氧化物的轉(zhuǎn)換減少。另一方面，當(dāng)將排氣催化凈化器或者說排氣催化凈化器部件安 裝在(柴油)微粒過濾器的上游時，其可以很快達到運行溫度，從而提高氮氧化物的轉(zhuǎn)換。 然而，無論是在主動再生還是被動再生的情況下，這又會由于排氣中氮氧化物濃度的減少 而導(dǎo)致煤煙燃燒的減少。正因為如此，上述兩種組合各有優(yōu)缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，對前面提到的排氣凈化裝置用以下簡單的手段進行改良， 即，在排氣管路中組合應(yīng)用排氣催化凈化器部件和過濾器部件，使得排氣尤其是柴油發(fā)動 機排氣能得到更有效的凈化。 根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過本發(fā)明的排氣凈化裝置得以解決，進氣管被分支成過 濾器管路和排氣催化凈化器管路，使得總排氣流的一部分流過過濾器部件，另一部分流過 排氣催化凈化器部件，其中分別從過濾器部件和排氣催化凈化器部件離開的排氣流的一部 分通過安裝在各自輸出端的循環(huán)管路又分別被導(dǎo)回到另外一個排氣后處理部件的輸入端， 而分別從過濾器部件和排氣催化凈化器部件的輸出端離開的排氣流的各自的另外一部分 則被導(dǎo)入排氣管路的排氣管中。 按照本發(fā)明對排氣催化凈化器或者說排氣催化凈化器部件和過濾器部件進行優(yōu) 化配置，使得總排氣流的一部分(也就是總排氣流的第一部分)被強制流經(jīng)排氣催化凈化 器部件?？偱艢饬鞯牧硗庖徊糠?也就是總排氣流的第二部分)被同時強制以主氣流的 方向平行于第一部分氣流的方式流經(jīng)過濾器部件。就此而言，首先要實現(xiàn)排氣后處理部件 的一個并行線路，在該并行線路中每一個排氣后處理部件都將對總排氣流的一部分進行處 理。 每個排氣后處理設(shè)備的輸出端的各自的循環(huán)管路一方面設(shè)置為過濾器循環(huán)管路，
另一方面被設(shè)置為排氣催化凈化器循環(huán)管路。所述過濾器循環(huán)管路使得從排氣催化凈化器 部件離開的排氣回到過濾器部件的輸入端。同樣地，所述排氣催化凈化器循環(huán)管路使得從 過濾器部件離開的排氣回到排氣催化凈化器部件的輸入端。 借助于各自循環(huán)管路產(chǎn)生兩個排氣后處理部件的一個交互的串聯(lián)線路，一方面排 氣催化凈化器部件設(shè)置在過濾器部件的上游，以送回從排氣催化凈化器離開的排氣，另一 方面過濾器部件設(shè)置在排氣催化凈化器部件上游，以送回從過濾器部件離開的排氣。
為了分配總排氣流，進氣管具有相應(yīng)的引入部件，優(yōu)選地該部件在設(shè)計方案中被 設(shè)計成褲型件。這樣，總排氣流的一部分流向過濾器部件，而另外一部分流向排氣催化凈化 器部件。用以分配氣流的部件的每一分支管道(過濾器管道，排氣催化凈化器管道)最好 按下述方式確定，即使得總排氣流的每一半通過各自的分支管路被輸送到各自的排氣后處 理部件輸入端。因此更有利的方式是對每個排氣后處理部件進行相同的設(shè)置，特別是在尺 寸上。適宜的設(shè)置方式如下，即匯集到各排氣后處理部件輸入端的各個分支管道連接端分 別占各排氣后處理部件輸入端的一半。使分配氣流的部件的各分支管路在出入口上存在差
5異，從而使得總排氣流中流向某個排氣后處理部件的部分多于流向另一個排氣后處理部件 的部分，也是可行的。進一步可以想到，在支路分配區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個控制元件，使得在各自 分支管路的出入口一樣的情況下也能夠?qū)⒈环峙涞目偱艢夥殖刹煌牧髁糠蓊~。當(dāng)然，對 每個排氣后處理部件的尺寸作不同的設(shè)置也是可行的。 各個排氣后處理部件在輸出端分別具有與排氣管和各自的循環(huán)導(dǎo)管相連接的部 件。其中，排氣催化凈化器部件的連接部件優(yōu)選地被制造為T型件，過濾器部件的連接部件 通入該T型件中。當(dāng)然，為了提供合理的流動路徑，連接部件也可以以另外方式設(shè)置。各循 環(huán)管路與設(shè)置在各排氣后處理部件輸出端的連接端按如下方式設(shè)置，即，使進入各排氣后 處理部件的部分排氣流(來自內(nèi)燃發(fā)動機)分別流入各自的循環(huán)管路。在本發(fā)明的意義上 有利的是，至少各循環(huán)管路各自的連接端被設(shè)置成與排氣催化凈化器管道和過濾器管道的 接口尺寸相吻合。 在特別有利的實施例中是這樣設(shè)置的，S卩，過濾器管路連接在過濾器部件的輸入 端，其從軸向方向上看恰與排氣催化凈化器循環(huán)管路對置。類似地，排氣催化凈化器管路連 接在排氣催化凈化器部件的輸入端，其從軸向方向看恰與過濾器循環(huán)管路對置。所述過濾 器循環(huán)管路連接在過濾器部件上，其輸入端從軸向方向看恰與連接到排氣管的連接部件對 置。類似地，所述排氣催化凈化器循環(huán)管路連接在排氣催化凈化器部件上，其輸入端從軸向 方向上看恰與連接到排氣管的連接部件對置。就此而言，在各排氣后處理部件上的連接是 有利的交錯設(shè)置，并且被設(shè)置成相吻合的尺寸。這就意味著，流入的各部分排氣流(來自內(nèi) 燃發(fā)動機)首先流經(jīng)各自的排氣后處理部件。接著，各部分排氣流進入各自的循環(huán)管路，流 過另外一個并行的排氣后處理部件，然后經(jīng)過各自的連接部件進入排氣管，在排氣管中之 前分開的部分排氣流又混合在一起。這樣就確保了全部的排氣流總能得到凈化。
例如，為了使進入各個過濾器部件的排氣的氮氧化物含量增多，而在輸入端給過 濾器部件輸送額外的碳氫化合物(如燃料)，這在本發(fā)明的意義上是適宜的。優(yōu)選在過濾器 循環(huán)管路范圍內(nèi)采用這樣的設(shè)置，當(dāng)然，也可以在過濾器管路范圍內(nèi)采用這樣的設(shè)置。當(dāng)然 還可以想到，在排氣催化凈化器部件輸入端輸入氮氧化物(比如氨氣)。也可以優(yōu)選在排氣 催化凈化器循環(huán)管路范圍內(nèi)采用這樣的設(shè)置，當(dāng)然，也可以在排氣催化凈化器管路范圍內(nèi) 采用這樣的設(shè)置。 各循環(huán)管路的各自的排氣后處理部件的輸出端連通到另外一個排氣后處理部件 輸入端的途徑與空間構(gòu)造的實際情況是相適合的，當(dāng)然期望更短的流動路徑。因為從各排 氣后處理部件離開并且回流的部分排氣流還是具有一定的溫度的，所以可對循環(huán)管路進行 設(shè)置，使得在循環(huán)管路和各自的排氣后處理部件之間可進行熱交換。例如，循環(huán)管路可以分 別設(shè)置在各自的排氣后處理部件的殼體上，使得排氣后處理部件可通過熱傳遞較快地達到 其運行溫度。 更為優(yōu)選的方式是，排氣催化凈化器部件為選擇性催化還原(SCR)排氣催化凈化 器，而過濾器部件為(柴油)微粒過濾器，因此本發(fā)明特別適合柴油發(fā)動機的情況。
本發(fā)明的其他有利的實施方式公開在各從屬權(quán)利要求以及下面的附圖描述中。


圖1是排氣凈化裝置的原理圖。
具體實施例方式
圖1展示了用于內(nèi)燃發(fā)動機特別是柴油發(fā)動機的排氣的排氣凈化裝置l，其設(shè)置 在排氣管路2中。排氣管路2包括進氣管3和排氣管4。排氣凈化裝置1具有兩個示范性 的排氣后處理部件6和7，它們中的一個設(shè)置為排氣催化凈化器部件6，另一個設(shè)置為過濾 器部件7。 兩個排氣后處理部件6和7分別具有一個輸入端8和一個與其相反的輸出端9。
進氣管3把來自內(nèi)燃發(fā)動機的排氣(箭頭13)輸送到排氣凈化裝置1。進氣管3具 有一個用來分配總排氣流13的部件14，其示范性地配置有兩個同樣設(shè)置的分支管路16 (過 濾器管路16)和17 (排氣催化凈化器管路17)，從而可將總排氣流(箭頭13)分成兩個部分 排氣流(箭頭18和19)。各分支管路16和17分別連接在各排氣后處理部件6和7的輸入 端8上。 分別流入各排氣后處理部件6和7的排氣(部分排氣流18和19)平行于主氣流 的方向(箭頭21)流經(jīng)各自的排氣后處理部件6和7，由此可以說排氣后處理部件6和7是 并聯(lián)連接的。 各排氣后處理部件6和7在其輸出端分別具有用于連接到排氣管4的連接部件22 和23。所述連接部件22被示范性地制成T型件，其以連接端24連接到排氣催化凈化器部 件6的輸出端9上。與此相對地，連接部件22在標(biāo)記為26的位置上被連接到排氣管4上。 所述連接部件23被示范性地制成具有延長部的彎管，并且以其第一連接端27連接在過濾 器部件7的輸出端9上。另外，連接部件23以其第二連接終端28連接到連接部件22的套 管29上。當(dāng)然，具有連接終端28的連接部件23也可以直接連通到連接部件22或排氣管 4上。 在各排氣后處理部件6和7的輸出端9處，另外設(shè)置有循環(huán)管路31和32。循環(huán)管 路31作為過濾器循環(huán)管路31被連接在排氣催化凈化器部件6的輸出端9上，并且被引導(dǎo) 至過濾器部件7的輸入端8。 循環(huán)管路32作為排氣催化凈化器循環(huán)管路32被連接在過濾器部件7的輸出端9 上，并且被引導(dǎo)至排氣催化凈化器部件6的輸入端8。 過濾器循環(huán)管路31被設(shè)置在排氣催化凈化器部件7的旁邊，從軸向方向上看，其 恰與排氣催化凈化器管路17對置。排氣催化凈化器循環(huán)管路32被設(shè)置在過濾器部件6的 旁邊，從軸向方向上看，其恰與過濾器管路16對置。在圖1所示的實施例中，過濾器管路16 設(shè)置在圖像平面中過濾器部件7的下部輸入端。而在與其直接相對的位置，即圖像平面中 過濾器部件7的下部輸出端設(shè)置有排氣催化凈化器循環(huán)管路32。排氣催化凈化器管路17 設(shè)置在圖像平面中排氣催化凈化器部件6的上部，與其直接相對地，過濾器循環(huán)管路31設(shè) 置在圖像平面中排氣催化凈化器6的上部。如圖所示，排氣催化凈化器循環(huán)管路32與圖像 平面中排氣催化凈化器6的下部相連接，與此連接處直接相對的輸出端則連接有連接部件 22。類似地，過濾器循環(huán)管路31連接在圖像平面中過濾器部件7的上部輸入端，而與此連 接處直接相對的過濾器部件7的輸出端則連接有連接部件23。就此而言，各個插接或者連 接是交錯設(shè)置的。部分排氣流18首先流經(jīng)過濾器部件7，接著進入排氣催化凈化器循環(huán)管 路32，然后被送到排氣催化凈化器部件6的輸入端8，并在此進入輸入端而流入排氣催化凈化器部件6中。在一定程度上按順序流過兩個排氣后處理部件6和7的部分排氣流18在 輸出端進入連接部件22，然后到達排氣管4。另外，類似地，部分排氣流19首先流經(jīng)排氣催 化凈化器部件6，接著進入處于對置位置的過濾器循環(huán)管路31 ，并被運送到過濾器部件7的 輸入端，并在此進入輸入端而流入過濾器部件7中。同樣，在一定程度上按順序流過過濾器 部件7和排氣催化凈化器部件6的部分排氣流19在輸出端進入連接部件23，然后到達排氣 管4。 在循環(huán)管路31中，上述從排氣催化凈化器部件6中出來的排氣向著過濾器部件7 的進氣端8的方向(箭頭33)流動。因此，就部分排氣流19而言，排氣催化凈化器部件6 一定程度上設(shè)置在過濾器部件7的上游。在循環(huán)管路32中，上述從過濾器部件7中出來的 排氣向著排氣催化凈化器部件6的進氣端8的方向(箭頭34)流動。因此，就部分排氣流 18而言，過濾器部件7在一定程度上設(shè)置在排氣催化凈化器部件6的上游。
有利的是，可以在進入過濾器部件7的輸入端的排氣流18和/或33中額外地按 箭頭36所指的方向混入碳氫化合物(例如燃料)。類似地，有利的是，可以在進入排氣催化 凈化器部件6的輸入端的排氣流19和/或34中額外地按箭頭37所指的方向混入氮化合 物(例如液態(tài)尿素(氨))。 此項發(fā)明將有利地降低一方面因在排氣催化凈化器部件6上游設(shè)置過濾器部件
7，另一方面因在過濾器部件7上游設(shè)置排氣催化凈化器部件6而導(dǎo)致的缺陷。就此而言，
所述排氣凈化設(shè)備以簡單的方式得到了改良，使得排氣的凈化變得更加有效。因為按本發(fā)
明，總排氣流13中總有一部分順次流過兩個排氣后處理部件6和7或者7禾口 6。 在優(yōu)選的實施方案中，排氣催化凈化器部件6為選擇性催化劑還原(SCR)排氣催
化凈化器，而過濾器部件7則為柴油微粒過濾器。就此而言，本發(fā)明優(yōu)選的實施例適用于對
柴油發(fā)動機的柴油排氣進行凈化。 可以想到，在過濾器部件7的輸入端還可以連接一個氧化催化器(D0C)38或者一 個柴油碳酸二乙酯催化器(DEC) (oder einen DieselExothermkatalysator) 39，就如在圖1 中所示的范例一樣。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的排氣的排氣凈化裝置，其被布置在排氣管路(2)中，并具有作為排氣后處理部件(6，7)的過濾器部件(7)和排氣催化凈化器部件(6)，所述過濾器部件和所述排氣催化凈化器部件均具有輸入端(8)和輸出端(9)，其中所述排氣管路(2)具有至少一根進氣管(3)和至少一根排氣管(4)，其特征在于將所述進氣管(3)分支成過濾器管路(16)和排氣催化凈化器管路(17)，使得總排氣流(13)的一部分(18)流過所述過濾器部件(7)，另一部分(19)流過所述排氣催化凈化器部件(6)，其中分別從排氣后處理部件(6，7)離開的排氣流的一部分(33，34)通過布置在各自輸出端的循環(huán)管路(31，32)又分別被導(dǎo)回到另外一個排氣后處理部件(6，7)的輸入端(8)，而分別從排氣后處理部件(6，7)的輸出端離開的排氣流的各自的另外一部分則被導(dǎo)入排氣管路的排氣管(4)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述循環(huán)管路(31)被作為過濾器循環(huán)管路(31)，其輸出端與所述排氣催化凈化器部 件(6)相連接，并將部分排氣流(33)導(dǎo)回至所述過濾器部件(7)的進氣端(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的排氣凈化裝置，其特征在于所述循環(huán)管路(32)被作為排氣催化凈化器循環(huán)管路(32)，其輸出端與過濾器部件(7) 相連接，并將部分排氣流(34)導(dǎo)回至所述排氣催化凈化器部件(6)的進氣端(8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣凈化裝置，其特征在于就各自被導(dǎo)回的部分排氣流(33,34)而言，每個所述排氣后處理部件(6，7)是相互布 置在另外一個排氣后處理部件(7，6)的上游的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣凈化裝置，其特征在于連接在各個排氣后處理部件(6，7)的出入口相對于輸入端和輸出端交錯布置，因此， 一方面所述過濾器部件(7)相對于部分排氣流(18)被布置在所述排氣催化凈化器部件(6) 上游，另一方面所述排氣催化凈化器部件(6)相對于部分排氣流(19)被布置在所述過濾器 部件(7)上游。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述過濾器管路(16)連接在所述過濾器部件(7)的所述進氣端(8)上，從軸向方向上 看該過濾器管路恰與所述排氣催化凈化器循環(huán)管路(32)對置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述排氣催化凈化器管路(17)連接在所述排氣催化凈化器部件(6)的所述進氣端(8) 上，從軸向方向上看該排氣催化凈化器管路恰與所述過濾器循環(huán)管路(31)對置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述過濾器循環(huán)管路(31)的輸入端連接在所述過濾器部件(7)上，從軸向方向上看該 過濾器循環(huán)管路的輸入端恰與通向所述排氣管(4)的連接部件(23)對置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述排氣催化凈化器循環(huán)管路(32)連接在所述排氣催化凈化器部件(6)上，從軸向方 向上看該循環(huán)管路在所述排氣催化凈化器部件(6)的輸入端恰與通向所述排氣管(4)的連 接部件(22)直接對置。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的排氣凈化裝置，其特征在于所述進氣管(3)具有將總排氣流(13)分流成部分排氣流(18， 19)的部件，所述內(nèi)燃發(fā)動機是柴油發(fā)動機:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機、特別是柴油發(fā)動機的排氣的排氣凈化裝置，其被布置在排氣管路中，并具有作為排氣后處理部件的過濾器部件和排氣催化凈化器部件，所述過濾器部件和排氣催化凈化器部件均具有輸入端和輸出端，其中所述排氣管路具有至少一根進氣管和至少一根排氣管。進氣管分支成過濾器管路和排氣催化凈化器管路，使得總排氣流的一部分流過過濾器部件，另一部分流過排氣催化凈化器部件，其中分別從排氣后處理部件離開的排氣流的一部分通過安裝在各自輸出端的循環(huán)管路又分別被導(dǎo)回到另外一個排氣后處理部件的輸入端，而分別從排氣后處理部件的輸出端離開的排氣流的各自的另外一部分則被導(dǎo)入排氣管路的排氣管中。
文檔編號B01D53/94GK101725396SQ20091016352
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者J·哈姆特 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司