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CN111788373B - 用于排气后处理的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对内燃机的排气进行后处理的设备，该设备具有至少一个排气能从中流过的催化转化器(8、9、31)和至少一个由封闭的容积形成的、排气能沿着流入路段(3、27)朝向流出路段(4、28)从中流过的消声器(1、20)，其中，催化转化器(8、9、31)由蜂窝体形成，该蜂窝体具有多个排气能从中流过的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在包围蜂窝体的套管(12、13、32)中并且与该套管材料锁合地连接，其中，催化转化器(8、9、31)布置在消声器(1、20)的内部。

Description

用于排气后处理的设备
技术领域
本发明涉及一种用于对内燃机的排气进行后处理的设备，该设备具有至少一个排气能从中流过/能通流的催化器/催化转化器和至少一个由封闭的容积形成的、排气能沿着流入路段朝向流出路段从中流过的消声器，其中，催化转化器由蜂窝体形成，该蜂窝体具有多个排气能从中流过的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在包围蜂窝体的套管中并且与该套管材料锁合地连接。
背景技术
用于内燃机的排气后处理的催化转化器被集成到排气管线中，以便对内燃机产生的排气进行后处理，并由此减少环境中的排气排放量。催化转化器为此通常通过管路与内燃机的出口连接并且与排气管线内的不同消声器中的入口连接。
这种排气管线的结构的缺点是，催化转化器通常具有比用于连接的管路明显更大的直径。因此，在从内燃机朝向排气系统流过排气处理设备时，导致流/流体流的横剖面发生多个突然的变化。流横剖面的这些变化、特别是从较大的流横剖面的部段到较小的流横剖面的部段的过渡导致剧烈的压力损失，这对于内燃机的尽可能高效的运行是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于处理排气的设备，该设备一方面能实现对应于法律规定的排气净化，另一方面具有足够的消声器以遵守法律的噪音排放规定，其中，同时应使在排气管线中产生的压力损失最小。
关于设备的目的通过具有权利要求1的特征的设备来实现。
本发明的一个实施例涉及一种用于对内燃机的排气进行后处理的设备，该设备具有至少一个排气能从中流过的催化转化器和至少一个由封闭的容积形成的、排气能沿着流入路段朝向流出路段从中流过的消声器，其中，催化转化器由蜂窝体形成，该蜂窝体具有多个排气能从中流过的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在包围蜂窝体的套管中并且与该套管材料锁合地连接，其中，催化转化器布置在消声器的内部。
消声器的封闭的容积例如由金属的壳体形成。仅能在限定的路段上、即流入路段和流出路段上实现排气在该壳体中流入和流出。在消声器的内部，可以通过由多个腔反射声音来实现声压振幅的平均化，由此可以实现声压峰值的降低。附加地，可以在消声器的容积中设置折流壁或有针对性的横剖面变化，以便进一步降低声压峰值。附加地或替代地，可以使用吸收的原理，其中，多孔材料、例如玻璃棉或石棉布置在消声器内部并且其吸收声能并且将声能转换成热。
消声器的一般工作原理在现有技术中已广泛公知，并且可以以已知的形式应用在根据本发明的消声器中。
流入路段和流出路段有利地由管路形成，通过该管路将设备与来自内燃机的排气管道连接。流出路段例如可以直接通入到周围环境中并且因此形成排气区域。替代地，如果例如多个消声器一个接一个地布置在流出路段中，则所考虑的消声器的流出路段也可以延伸到另一个消声器中。有利地，流入路段和流出路段分别具有与排气管道的之前的或之后的管道段相同的管道横剖面。由此避免由于突然的横剖面变化引起的不期望的压力损失。
蜂窝体优选地由金属箔形成，金属箔例如被设计为具有交替的结构和光滑的表面，并且在它们被卷绕以制成蜂窝体之前彼此堆叠成叠层。以这种方式可以产生多个流动通道，流体可以沿着轴向方向流过它们。为了固定和稳定，将这样产生的蜂窝体插入套管中并且与其材料锁合地连接、特别是焊接。
在根据本发明的设计方案中特别有利的是，由蜂窝体和套管组成的催化转化器布置在消声器的内部，并且套管的可通流的横剖面基本上与流入路段和/或流出路段的可通流的横剖面相同。由此，实际上不存在被通流的横剖面的变化，由此，在通流时也不产生附加的压力损失。
特别有利的是，催化转化器与流入路段和/或流出路段流体连接。这是优选的，因为催化转化器、特别是在其中布置有蜂窝体的套管可以直接连接到流入路段和/或流出路段上，由此确保催化转化器的直接通流。
如果套管的横剖面与流入路段和/或流出路段的可通流的横剖面的大小相同，则也是有利的。这减少了由于横剖面突然变化而发生的压力损失。蜂窝体的实际上可通流的横剖面虽然略微小于套管的横剖面，然而由于蜂窝体的结构导致的流横剖面的减小与在流入管道和流出管道与催化转化器之间的横剖面的通常变化相比相当小。
一个优选的实施例的特征在于，流入路段和/或流出路段由管路形成。优选地，流入路段和/或流出路段直接与其余的排气管道连接。
还优选的是，流入路段和/或流出路段沿着其布置在消声器内部的延伸部分具有朝向由消声器包含的容积的开口。这些开口是有利的，以便实现排气从流入路段溢出到消声器中，或者实现排气从消声器溢出到流出路段中。由此，在排气最后从消声器中流出之前，排气流的一部分可以流过消声器中的吸收介质或者借助于消声器中的相应的反射介质被反射和转向。开口例如可以是在周向方向上分布的孔，所述孔在限定的轴向路段上延伸。
此外有利的是，形成被设计在蜂窝体中的流动通道的壁具有开口，该开口能实现在蜂窝体的径向方向上在蜂窝体的流动通道之间的溢流。这能实现在蜂窝体的各个流动通道之间的气体交换。这改进了蜂窝体的通流，其方式是，产生排气流在蜂窝体的整个流横剖面上更好的均匀分布。用于构造能实现这种溢流的蜂窝体的箔设计是众所周知的并且可以用于制造根据本发明的蜂窝体。
此外有利的是，接纳蜂窝体的套管具有开口，该开口能实现从蜂窝体朝向由消声器包含的容积的溢流。套管中的开口能实现排气从催化转化器溢流到消声器的容积中。以同样的方式，开口还能实现排气从消声器溢流到催化转化器中。通过这种方式，已经在催化转化器中被处理的排气的一部分也被引导到消声器的容积中，由此可以实现噪声的进一步降低。如果催化转化器靠近流出路段布置，那么已经穿过消声器流动的排气也可以被再次输送给催化转化器，并且最后穿过流出路段从消声器中排出。
也适宜的是，催化转化器的外壳形成中间管，流入路段通过该中间管与流出路段流体连接。在这种情况下，催化转化器完全通过位于其上游的流入路段被加载排气，并且穿过催化转化器流动的排气完全通过流出路段排出。
在这种情况下，理想地，流入路段和流出路段具有开口，通过这些开口能实现与消声器的内部容积流体连通。
此外有利的是，消声器被划分为两个彼此分开的子容积，其中，流入路段从外部延伸穿过第一子容积并且通入到第二子容积中，其中，流出路段从第一子容积延伸穿过第二子容积并且通到消声器的外部，其中，在流入路段中以及流出路段中分别有催化转化器布置在第一子容积内部。
多个子容积有利于实现更好的噪声降低。通过排气在消声器内部的转向和流过多个腔，总体上降低了声级。
该设备的上述结构是有利的，以便一方面确保排气的充分的后处理并且同时实现尽可能强的噪声降低，而在此不产生不必要的高的压力损失。
此外适宜的是，流入路段具有开口，流入路段通过该开口与第一子容积流体连通。通过这种开口可以实现排气从流入路段到消声器的容积中的溢流，即使排气不必首先流动通过催化转化器。
也有利的是，流出路段具有开口，流出路段通过该开口与第二子容积流体连通。位于消声器的容积中的排气可以通过流出路段中的开口溢流到流出路段中并且从消声器中溢出。通过催化转化器的合适的布置和与消声器的子容积的相应的流体连接可以实现：排气以尽可能最小的压力损失穿过消声器流动，同时实现了多个流动路径的划分。各个流动路径以不同的顺序相继流动通过流入路段、催化转化器、消声器的子容积和流出路段。
此外优选的是，消声器被分成多个子容积，其中，各个子容积经由由流入路段和/或流出路段和/或中间管形成的管路相互流体连通。
多个子容积是有利的，以便实现尽可能强的噪声降低。在一个有利的设计方案中，催化转化器的套管形成中间管。排气可以经由套管中的开口流过催化转化器、流入子容积之一中，并且还可以从该子容积再次通过套管中的开口回流入催化转化器中。在此之前和之后，来自流入路段或者流出路段的排气可以通过开口分别流入自身的子容积中并且同样再次回流。
在从属权利要求和下面的附图说明中描述本发明的有利的改进方案。
附图说明
下面根据实施例参照附图详细说明本发明。图中示出：
图1示出具有两个子容积和两个催化转化器的消声器的示意图，
图2示出具有三个子容积和布置在中间的子容积中的催化转化器的消声器的示意图，和
图3示出套管和催化转化器箔位置的细节图，其中，特别是示出径向开口，通过这些径向开口产生蜂窝体基体和套件的渗透性。
具体实施方式
图1示出由壳体2形成的消声器1。排气流可以沿着流入路段3流入壳体2中并且通过流出路段4从壳体2中流出。流入路段3和流出路段4由管路形成，该管路优选地与其余的排气管线连接。
消声器1的容积在内部通过分隔壁5分成两个子容积6和7。在第一子容积6中布置有两个催化转化器8和9。催化转化器被设计为金属蜂窝体并且具有多个流动通道，这些流动通道基本上可以沿流入方向10或流出方向11轴向地被通流。金属蜂窝体布置在套管12或13中，并且材料锁合地与该套管13连接。第一催化转化器8与流入路段3直接连接，第二催化转化器9与流出路段4直接连接。流入路段3和流出路段4以及套管12、13的可通流的横截面积是相同的，使得特别是不会出现流横剖面的突然变化。
在壳体2的内部，流入路段3和流出路段4分别具有多个开口14、15，通过这些开口能实现排气在流动路段3、4的内部与子容积6、7之间的溢流/转移流动。
在催化转化器8、9的蜂窝体内部的流动通道具有开口，这些开口允许在各个流动通道之间的径向溢流。此外，套管12、13同样具有开口，该开口能实现在蜂窝体的流动通道与消声器的、特别是第一子容积6的内部之间的溢流。
第一催化转化器8延伸穿过分隔壁5并且因此通入到第二子容积7中。第二催化转化器9延伸穿过分隔壁5并且通入到流出路段4中，该流出路段延伸穿过第二子容积7并且最后通到消声器1之外。
这样就产生了不同的流动路径，排气能沿着这些流动路径流过消声器1。用于排气的可能的流动路径沿着流入路段3穿过催化转化器8进入第二容积7中。从那里通过开口15进入流出路段4中并且从消声器1的壳体2中出来。
另一个流动路径延伸经过进入路段3进入第一催化转化器8中，并且在那里沿径向方向经过流动通道和套管12中的开口进入第一子容积6中。排气可以从第一子容积6沿轴向方向流入第二催化转化器9中。替代地，来自第一子容积6的排气可以沿第二催化转化器9的径向方向经过套管13的开口和流动通道中的开口流入第二催化转化器9中。从那里，排气在两种情况下都沿着流出路段4从消声器1的壳体2中流出。
此外，排气可以直接通过流入路段3的开口14流入第一子容积6中，并且从那里的前述路段沿轴向方向或径向方向流入第二催化转化器9中。
有利地，排气因此可以经由不同的路段流动通过消声器1，由此可以实现声级的最佳的降低。在消声器1中可以提供吸收介质、例如玻璃棉，或者替代地或附加地提供反射元件，该反射元件确保了在消声器1内部发生声波的多次反射，以便进一步降低声级。
通过图1中的结构确保了：在排气再次从消声器1中流出之前，排气流过两个催化转化器8、9中的至少一个。根据流动路径，也能实现流过两个催化转化器8、9，这尤其改进了排气后处理。
图2示出具有壳体21的消声器20的另一示意图，该壳体通过分隔壁22、23分成三个子容积24、25和26。
流入路段27延伸到消声器20的壳体21中，并且流出路段28从消声器20的壳体21中延伸出来。流动路段27、28在壳体21的内部具有开口29、30，其中，开口29能实现在流入路段27与第一子容积24之间的溢流，而开口30能实现在流出路段28与第三子容积26之间的溢流。
在中间的第二子容积25中设计有催化转化器31，该催化转化器布置在用作中间管的套管32中。流入路段27和流出路段28通过中间管32相互流体连接。
催化转化器31类似于图1的两个催化转化器构造并且同样具有金属蜂窝结构，该金属蜂窝结构具有多个可轴向通流的流动通道，其中，流动通道的壁具有开口，所述开口能实现在流动通道之间的径向溢流。此外，套管32也具有能实现在催化转化器31的内部与第二子容积25之间的溢流的开口。
通过在流动路段27、28与催化转化器31的内部以及子容积24、25和26之间的排气溢流，特别可以实现声级的降低。如已经在图1中所述，子容积可以具有吸收介质或用于降低声级的反射元件。
图3示出图1和图2的三个催化转化器8、9和31的细节图。在图3中示出的局部在图1和图2中用附图标记A表示。
详细地示出了相应的套管12、13和32如何具有开口40，流过蜂窝体的排气可以通过该开口从催化转化器8、9和31中流出并且可以溢流到消声器1、20的内部。此外示出开口41，该开口能实现在蜂窝体的流动通道之间的径向溢流。以这种方式，一方面实现了穿过催化转化器8、9和31流动的排气的均匀化，此外通过流动的排气转向消声器1、20的内部可以实现声级的进一步降低。根据流动方向，排气也可以通过开口40从消声器溢流到催化转化器8、9和31中。
在图1至图3中示出的各个元件的结构是示意性的并且仅仅是示例性的。特别地，开口的类型、大小和数量、流动路段和催化转化器的直径和横剖面是示例性的，并且不具有限制性的特征。这些图示用于说明本发明思想。
各个实施例的不同特征也可以相互组合。

Claims (10)

1.一种用于对内燃机的排气进行后处理的设备，该设备具有至少一个排气能从中流过的催化转化器(8、9、31)和至少一个由整体的容积形成的、排气能沿着流入路段(3、27)朝向流出路段(4、28)从中流过的消声器(1、20)，其中，催化转化器(8、9、31)由蜂窝体形成，该蜂窝体具有多个排气能从中流过的流动通道，其中，蜂窝体被接纳在包围蜂窝体的套管(12、13、32)中并且与该套管材料锁合地连接，
其特征在于，
催化转化器(8、9、31)布置在消声器(1、20)的内部，
形成蜂窝体中的流动通道的壁具有开口(41)，流动通道的壁中的所述开口能实现在蜂窝体的径向方向上在蜂窝体的流动通道之间的双向溢流，以及
接纳蜂窝体的套管(12、13、32)具有开口(40)，套管的所述开口能实现从蜂窝体朝向由消声器(1、20)包含的容积(6、7、24、25、26)的双向溢流。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，催化转化器(8、9、31)与流入路段(3、27)和/或流出路段(4、28)流体连接。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，套管(12、13、32)的横剖面的大小与流入路段(3、27)和/或流出路段(4、28)的能通流的横剖面的大小相同。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，流入路段(3、27)和/或流出路段(4、28)由管路形成。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，流入路段(3、27)和/或流出路段(4、28)沿着其布置在消声器(1、20)内部的延伸部分具有朝向由消声器(1、20)包含的容积(6、7、24、25、26)的开口。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，催化转化器(31)的套件形成中间管，流入路段(27)通过该中间管与流出路段(28)流体连接。
7.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，消声器(1)被划分为两个彼此分开的子容积(6、7)，其中，流入路段(3)从外部延伸穿过第一子容积(6)并且通入到第二子容积(7)中，流出路段(4)从第一子容积(6)延伸通过第二子容积(7)并且通到消声器(1)的外部，在流入路段(3)中以及流出路段(4)中各自有催化转化器(8、9)布置在第一子容积(6)内部。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，流入路段(3)具有开口(14)，流入路段(3)通过流入路段的所述开口与第一子容积(6)流体连通。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，流出路段(4)具有开口(15)，流出路段(4)通过流出路段的所述开口与第二子容积(7)流体连通。
10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，消声器(1、20)被分成多个子容积(6、7、24、25、26)，其中，各个子容积(6、7、24、25、26)通过由流入路段(3、27)和/或流出路段(4、28)和/或中间管形成的管路相互流体连通，所述中间管由催化转化器(31)的套件形成。
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