專利名稱：用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的方法和設(shè)備。本發(fā)明的特別優(yōu) 選的應(yīng)用領(lǐng)域是用于處理特別是機(jī)車和水上運(yùn)輸工具中的大排量(grol5volumig)內(nèi)燃機(jī)——特別是柴油機(jī)——的排氣。
技術(shù)背景內(nèi)燃機(jī)排氣包含有不受歡迎的物質(zhì)，在很多國(guó)家(要求)這些物質(zhì)在 排氣中的含量必須低于法律規(guī)定的限值。這里也涉及排氣中的顆粒濃度， 該濃度在很多國(guó)家不得超過一定的值。但特別是對(duì)于大排量?jī)?nèi)燃機(jī)，正是 在怠速條件下有時(shí)很難遵守該限值。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是，提供一種即使對(duì)于大排量?jī)?nèi)燃機(jī)也能可靠地 減少不受歡迎的物質(zhì)排放的方法和i殳備。所述目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和設(shè)備來實(shí)現(xiàn),從屬權(quán)利要求涉;s^有利的改進(jìn)方案。在按照本發(fā)明的用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的方法中，i殳置有至少兩個(gè)用于 處理排氣的模塊/組件，該方法基于可至少部分地根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷狀態(tài) 使排氣流分引/偏轉(zhuǎn)成，使得至少部分排氣穿流一個(gè)或多個(gè)模塊。這里，排氣處理特別是指減小至少一種排氣組分的濃度。這里，排氣 處理優(yōu)選也是指減少排氣中的顆粒含量。內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)特別是對(duì)以下 排氣參lt^作用溫度、排氣質(zhì)量流量、有害物質(zhì)濃度和/或平均排氣速度。 正是在用于牽引機(jī)車?yán)鐧C(jī)車、水上運(yùn)輸工具例如船舶和/或小船以及靜止驅(qū)動(dòng)裝置的大排量?jī)?nèi)燃機(jī)中，特別是相應(yīng)的柴油機(jī)中，經(jīng)常出現(xiàn)很少的負(fù)荷點(diǎn)，例如怠速負(fù)荷點(diǎn)、部分負(fù)荷點(diǎn)和全負(fù)荷點(diǎn)。通it^目應(yīng)地設(shè)計(jì)模塊以 及相應(yīng)地實(shí)施方法，即可進(jìn)行與所述負(fù)荷點(diǎn)精確匹配的排氣處理。因此， 例如可使所有模塊都構(gòu)造成怠速模塊，該怠速模塊與怠速時(shí)的排氣狀況相 匹配并由此適合于怠速條件下的排氣處理。通it^目應(yīng)地控制或調(diào)節(jié)連接裝 置，可使排氣流分引成，使得總排氣流基本上均勻地流入/施加至少兩個(gè)模塊中?？偱艢饬魈貏e是指在穿;;M目應(yīng)模塊的時(shí)間段內(nèi)合計(jì)的和/或累積的排氣流，特別是排氣質(zhì)量流量或排氣體積流量。這使模塊收基本上均勻地穿 流。特別是如果每個(gè)模塊包括至少一個(gè)用于減少排氣中顆粒含量的顆粒過 濾器時(shí)，則以有利的方式實(shí)現(xiàn)了均勻的加載以及有時(shí)可能的均勻變化的壓 力損失。第一模塊可構(gòu)造成單獨(dú)地或與另 一模塊一起地與部分負(fù)荷點(diǎn)的排氣狀 況相匹配，而第二模塊可構(gòu)造成與另 一模塊以及第 一模塊協(xié)同作用地與全 負(fù)荷點(diǎn)的排氣狀況相匹配。因此，模塊化的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的排氣分引使得可 在不同的負(fù)荷點(diǎn)中分別最優(yōu)地轉(zhuǎn)化排氣。一個(gè)模塊通常包括至少一個(gè)具有排氣可穿流的空腔例如通道的蜂窩 體。蜂窩體可包括特別是陶瓷和/或金屬蜂窩體。陶乾蜂窩體可制造成擠出的整體(Monolith),而金屬蜂窩體可包括至少一個(gè)至少部分形成結(jié)構(gòu)的 層，特別地使該層變形以形成排氣可穿流的空腔。這種變形特別是指至少 一個(gè)由至少一個(gè)金屬層形成的疊堆的巻繞或扭轉(zhuǎn)。在這種情況下，也可以 使用基本上平滑的層，這些平滑的層與至少部分地形成結(jié)構(gòu)的層的結(jié)構(gòu)共 同形成空腔。蜂窩體也可包括流體可部分穿流的壁。蜂窩體也可形成或包 括顆粒過濾器。排氣處理的效率在很大程度上取決于穿it^目應(yīng)模塊的流動(dòng)M。因此， 特別有利的是，在模塊中盡可能不存在層流，而是盡可能出現(xiàn)紊流/渦流。 因而可有效地避免導(dǎo)致僅有一小部分排氣與蜂窩體中空腔的通常具有催化 活性涂層的壁相接觸的層流邊界流動(dòng)(Randstr6mungen )。如果在模塊中 包括開放式顆粒過濾器，這便特別重要，這是因?yàn)樵撻_放式顆粒過濾器的效率很大程度上取決于相應(yīng)的紊流。然而正是在大排量?jī)?nèi)燃機(jī)中，由于相 應(yīng)的排氣系統(tǒng)的尺寸通常較大以及這種機(jī)器的怠速轉(zhuǎn)速較低，所以怠速時(shí) 排氣質(zhì)量流量很小，很小的排氣質(zhì)量流量又使流動(dòng)速度較低。這致使在模 塊#史穿流時(shí)的雷諾數(shù)較小，進(jìn)而致使紊流程度可能過小。這里，通過在一 定程度上減小模塊的用于排氣處理的可供使用的總穿流面積，進(jìn)而提高流 動(dòng)速度和雷諾數(shù)，按照本發(fā)明的方法可提高雷諾數(shù)。例如，相應(yīng)的排氣系統(tǒng)可能包括四個(gè)用于減小排氣中顆粒濃度的模塊。 在怠速時(shí)，通過相應(yīng)地控制連接裝置使該系統(tǒng)這樣運(yùn)行，即排氣分別僅穿 流四個(gè)可能的模塊中的一個(gè)。盡管由此也減小了可用的最大反應(yīng)面積或過 濾面積，但這以特別有利的方式提高了流動(dòng)速度并進(jìn)而提高了流動(dòng)的雷諾 數(shù)。較小的反應(yīng)面積和/或過濾面積也并不是不利的，因?yàn)樵诘∷贄l件下特 別是顆粒含量低到使模塊相應(yīng)的過濾面積或反應(yīng)面積足以進(jìn)行充分的轉(zhuǎn)化 或過濾的程度。因此，即使在大排量?jī)?nèi)燃機(jī)怠速時(shí)，也可以有效地處理排 氣。這是有利的，因?yàn)檎窃诖笈帕績(jī)?nèi)燃機(jī)中有較長(zhǎng)的怠速階段或低負(fù)荷 階段，例如當(dāng)調(diào)車機(jī)車等待下次調(diào)車過程時(shí)或?qū)τ诶缭诟劭趦H用于供電 的船用發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著負(fù)荷增大，亦即例如隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速增加，例如可逐漸地將其它 模塊接通成可供排氣穿流。在較高轉(zhuǎn)速下，通常存在較高的平均排氣速度 和較大的排氣質(zhì)量流量，因而為提供足夠大的反應(yīng)面積或過濾面積，穿流 多個(gè)模塊是有利的。按照本發(fā)明方法的一個(gè)有利的改進(jìn)方案，在各模塊內(nèi)至少減少穿流該 模塊的排氣中的顆粒濃度。為此，特別是在各模塊中可構(gòu)造設(shè)置有顆粒過濾器。設(shè)置其它部件是可能和有利的，因此例如可在蜂窩體上在顆粒過濾器的上游i殳置相應(yīng)的氧 化催化器，該氧化催化器特別地使一氧化氮(NO )氧化成二氧化氮(N02), 該二氧化氮用作包含在顆粒中的碳的氧化劑。這種顆粒過濾器稱為連續(xù)再 生式顆粒過濾器(CRT,連續(xù)再生式陷阱)。按照本發(fā)明方法的另 一有利的實(shí)施形式，在開放式顆粒過濾器中減少顆粒濃度。開放式顆粒過濾器是指這樣的顆粒過濾器，即在這種顆粒過濾器中穿 流該顆粒過濾器的排氣不必穿流該顆粒過濾器的壁。與此相反的是封閉式 顆粒過濾器，在這種顆粒過濾器中形成有很多通道，其中部分通道入口側(cè) 開放、出口側(cè)封閉，而另一部分通ifyV口側(cè)封閉、出口側(cè)開放。這樣，強(qiáng) 制排氣流穿流顆粒過濾器的多孔壁，以便從入口側(cè)開放的通道進(jìn)入到出口 側(cè)開放的通道中。在這種情況下，當(dāng)排氣穿流壁時(shí)，包含在排氣中的顆粒 #^過濾。開放式過濾器也理解為旁流過濾器，在這種過濾器中不過濾主流， 而僅過濾旁流，例如通過具有交替封閉的通道的柴油顆粒過濾器來過濾主 流。因此，開放式顆粒過濾器實(shí)質(zhì)上不會(huì)堵塞。盡管理論上存在用作過濾面的多孔壁#:顆粒裝載成不能再過濾顆粒的可能性，但在這種情況下未過 濾的排氣可不受阻擋地穿流該顆粒過濾器，而過濾面積被堵塞的封閉式過 濾器卻形成4艮高的背壓，該背壓最終導(dǎo)致排氣不再能穿流顆粒過濾器。就 這一點(diǎn)上來^L，開放式顆粒過濾器也可理解為無障礙顆粒過濾器。對(duì)于開放式顆粒過濾器來說特別優(yōu)選的是，該顆粒過濾器由基本上平 滑的層和至少部分制成波紋狀的層構(gòu)成。特別是在這種情況下，所述基本 上平滑的層可至少在部分區(qū)域內(nèi)由流體可穿流的和特別是多孔的材料構(gòu) 成，而所述至少部分制成波紋狀的層例如由薄板或薄板狀金屬薄板或薄金 屬薄板構(gòu)成。該波紋狀的層可優(yōu)選具有使得排氣向過濾區(qū)域分引的導(dǎo)流結(jié) 構(gòu)。這種或類似的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的構(gòu)型優(yōu)選的是，該結(jié)構(gòu)使通道內(nèi)的排氣速度 增加，使得停留在開放通道內(nèi)的以及流過過濾面或沿著過濾面流動(dòng)的排氣 部分具有相對(duì)于排氣流入通道時(shí)的速度顯著提高的速度。試驗(yàn)表明，隨著 該"支路"排氣流或"旁，，排氣流的速度的提高，可以提高過濾面或顆粒 陷阱的分離率。特別是對(duì)于分別包括在模塊中的開放式顆粒過濾器來說，按照本發(fā)明 的方法是有利的，因?yàn)樵谶@種情況下即使在特別是大排量?jī)?nèi)燃機(jī)的怠速轉(zhuǎn) 速很低的情況下也確保，在模塊內(nèi)的流動(dòng)在穿流顆粒過濾器時(shí)具有大到使得仍然有效地分離顆粒或轉(zhuǎn)化組分的雷諾數(shù)。按照本發(fā)明方法的另一有利的實(shí)施形式，排氣的分引才艮據(jù)至少一個(gè)下列^來進(jìn)行4.1) 排氣的用于模塊的再生能力，和4.2) 模塊的再生需要。這里，排氣的分引是指通過連接裝置的分引。顆粒過濾器的再生包括 特別是對(duì)貯藏在顆粒過濾器中的顆粒的氧化。 一方面，這可以通過提供氧 化劑例如二氧化氮來進(jìn)行，其中也可以可選地或附加地采取例如附加的加 熱措施，將顆粒過濾器的溫度提高到超過某一界限溫度，從該界限溫M 顆粒優(yōu)先被氧化。如果現(xiàn)在排氣具有可在穿流模塊時(shí)實(shí)現(xiàn)增進(jìn)再生的 一定 的溫度，那么這里涉及到按照4.1)的排氣的再生能力。另一方面，模塊的 再生需要4.2)，例如對(duì)于顆粒過濾器來說，是指貯藏的顆粒量已超過了某 一限值，在該限值之上使模塊再生是有利的。特別是對(duì)于顆粒過濾器來說， 所述再生需要也可以用穿過該顆粒過濾器的壓力損失的增大來表示。按照本發(fā)明方法的另一有利的實(shí)施形式，在怠速負(fù)荷狀態(tài)下排氣流這 樣分引，使得一般來講基本上所有的模塊都(能)M本上均勻的總排氣 流穿流。這里，總排氣流是指排氣流一 一優(yōu)選排氣質(zhì)量流量或排氣體積流 量一一在穿流模塊的時(shí)間內(nèi)的總和和/或時(shí)間積分。因此，如果考慮排^t 量流量，則總排氣流優(yōu)選為質(zhì)量，或者如果考慮排氣體積流量，則總排氣 流為體積。在這里，特別是達(dá)到5分鐘的、達(dá)到IO分鐘的甚至一小時(shí)和更 長(zhǎng)的穿流時(shí)間是可行和符合本發(fā)明的。這里，原則上優(yōu)選這樣的方法實(shí)施 形式，在該方法實(shí)施形式中，在模塊內(nèi)，優(yōu)選在至少是模塊一部分的蜂窩 體的通道中，流動(dòng)速度在10米/秒至25米/秒的范圍內(nèi)。按照本發(fā)明方法的另 一有利的實(shí)施形式，被穿流的模塊數(shù)量隨著至少 一個(gè)下列Wfc單調(diào)增加6.1) 排氣溫度，和6.2) 排驢量流量。特別是依據(jù)排氣質(zhì)量流量是有利的，因?yàn)槿绮皇沁@樣，例如在較高的 負(fù)荷狀態(tài)下特別是甚至在全負(fù)荷時(shí)排氣僅穿流一個(gè)模塊可能對(duì)排氣處理的 效率不利。特別是當(dāng)每個(gè)模塊都包括一個(gè)開放式顆粒過濾器時(shí)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī) 達(dá)到全負(fù)荷狀態(tài)時(shí)使排氣穿流所有的模塊是有利的。特別是，在全負(fù)荷狀 態(tài)期間也可進(jìn)行相應(yīng)顆粒過濾器的再生。按照本發(fā)明的另一方面，提出一種用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的設(shè)備，該設(shè) 備包括可與內(nèi)燃才M目連接的排氣管和至少兩個(gè)可與該排氣管相連接的用于 處理排氣的模塊，其中設(shè)置有至少一個(gè)配設(shè)于至少一個(gè)模塊的連接裝置， 通過該連接裝置所述模塊可這樣與所述排氣管相連接，使得至少 一部分排 氣可穿流所述模塊。各模塊特別是包括蜂窩體，該蜂窩體優(yōu)選包括相應(yīng)的催化活性涂層和/ 或適合于過濾顆粒。連接裝置特別是指可接通或隔斷到模塊的流體可穿流 的連接的構(gòu)件。所述連接裝置優(yōu)選是相應(yīng)設(shè)計(jì)的活門，該活門可在隔斷狀 態(tài)下隔斷以及在接通狀態(tài)下可接通通向模塊的穿流開口 。特別是可以這樣構(gòu)造不同的連接裝置，使僅有一部分排氣可穿^M目關(guān)的模塊或者全部排氣 可穿^U目關(guān)的模塊。特別是在后一種可能情況下，不同的連接裝置可協(xié)同 作用。按照本發(fā)明裝置的一個(gè)有利的實(shí)施形式，這樣構(gòu)造所述連接裝置，使 得各模塊可單獨(dú)地被穿流。因此，按照本發(fā)明的裝置可這樣運(yùn)行，使得特別是在怠速運(yùn)行中排氣 均勻地穿流單個(gè)模塊，使得單個(gè)模塊被均勻地使用。特別地，如果模塊包 括顆粒過濾器，則可使模塊內(nèi)的顆粒過濾器受到基本上均勻的負(fù)荷。這使 在各個(gè)模塊上的壓力損失基本上均勻(相同)。按照本發(fā)明裝置的另 一有利的實(shí)施形式，各模塊至少使穿流該模塊的 排氣流的顆粒濃度的減小。在這種情況下，各模塊優(yōu)選包括至少一個(gè)顆粒過濾器，所述顆粒過濾 器特別優(yōu)選為開放式。對(duì)于開放式顆粒過濾器的定義參見上述說明以及WO02/00326A2,該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容在顆粒過濾器結(jié)構(gòu)方面被納入本發(fā)明之中。按照本發(fā)明裝置的另 一有利的實(shí)施形式，所述連接裝置包括至少 一個(gè) 活門。一方面，活門是一種可筒便地制造的能有效地接通或隔斷到模塊的連 接的連接裝置。此外，活門可簡(jiǎn)便地控制，在用于排氣系統(tǒng)中時(shí)被證明是 穩(wěn)定且耐久的。按照本發(fā)明裝置的另一實(shí)施形式，所述連接裝置這樣構(gòu)造，使得當(dāng)排 氣可穿^f目關(guān)的模塊時(shí)，至少 一個(gè)其它的模塊不參與排氣流動(dòng)。這可以特別是通過活門來實(shí)現(xiàn)，該活門具有三個(gè)可能的位置1. )第一位置，在該位置處到模塊的連接被隔斷，2. )第二位置，在該位置處到模塊的連接接通而排氣管被隔斷，使得 所有存在于到模塊的連接中的排氣穿流該模塊，以及3. )第三位置，在該位置處模塊和排氣管都可被自由穿流。 通過這種活門可實(shí)現(xiàn)特別是按照本發(fā)明的設(shè)備，在該設(shè)備中所有模塊可被單獨(dú)穿流。此外，按照本發(fā)明還提出一種有軌車輛，優(yōu)選是有軌機(jī)動(dòng)車輛，特別 優(yōu)選機(jī)車，該車輛包括按照本發(fā)明的設(shè)備或在該車輛中實(shí)施/運(yùn)行按照本發(fā) 明的方法。此外，還提出一種水上運(yùn)輸工具，該水上運(yùn)輸工具包括按照本發(fā)明的 設(shè)備或在該水上運(yùn)輸工具中實(shí)施按照本發(fā)明的方法。按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的設(shè)備特別有利地配置于柴油機(jī)的排 氣系統(tǒng)中。有軌車輛和水上運(yùn)輸工具也優(yōu)選具有柴油機(jī)。此外，按照本發(fā) 明的設(shè)備和按照本發(fā)明的方法可以用在靜止的內(nèi)燃機(jī)中，特別是柴油內(nèi)燃 機(jī)中。根據(jù)本發(fā)明方法公開的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)可以以相同的方式轉(zhuǎn)移或應(yīng)用到按 照本發(fā)明的i殳備上。這同樣適用于根據(jù)本發(fā)明設(shè)備公開的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，所 述細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)可以以相同的方式轉(zhuǎn)移或應(yīng)用到按照本發(fā)明的方法中。按照 本發(fā)明的設(shè)備特別適合于實(shí)施按照本發(fā)明的方法。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，而本發(fā)明并不局限于在附圖中所示的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。圖中示出圖1示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例；圖2示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備的模塊的局部視圖；圖3示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備的模塊端面視圖；圖4以第一縱向剖視圖示意性示出按照本發(fā)明的i殳備的第二實(shí)施例；圖5以第二縱向剖視圖示出按照本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施例；圖6示出按照本發(fā)明的設(shè)備的局部視圖，其中連接裝置處于第一位置處；圖7示出按照本發(fā)明的設(shè)備的局部視圖，其中連接裝置處于第二位置 處；以及圖8示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備的局部視圖，其中連接裝置處于第 三位置處。
具體實(shí)施方式
圖1示意性示出按照本發(fā)明的用于處理排氣6的設(shè)備1的第一實(shí)施例。 所述設(shè)備包括排氣管2、用于處理排氣的第一模塊3和第二模塊4。此外， 還設(shè)置有怠速模塊5。未示出的內(nèi)燃機(jī)排出排氣6，該排氣沿著穿流方向7 穿流排氣管2。用于處理排氣的第一模塊3配設(shè)有第一連接裝置8。在該第 一實(shí)施例中，所述連接裝置8包括一可樞轉(zhuǎn)的活門，借助于該活門模塊3 可與排氣管2連接成，使得至少一部分排氣6可穿流該模塊3。相應(yīng)地， 設(shè)置有第二連接裝置9，該裝置配設(shè)于用于處理排氣的第二模塊4。所述怠速模塊5不配設(shè)連接裝置，因?yàn)榧词乖诘谝贿B接裝置8和第二 連接裝置9處于阻斷對(duì)第一模塊3和第二模塊4的穿流的第一位置處時(shí)， 排氣6也穿流該怠速模塊5。特別是對(duì)于例如機(jī)車的、水上運(yùn)輸工具如特 別是船舶或小船的以及靜止設(shè)備的大排量?jī)?nèi)燃機(jī)來說，有利的是，使怠速模塊5與怠速階段的排氣狀況相匹配。例如，對(duì)于調(diào)車機(jī)車來說，內(nèi)燃機(jī)在大部分運(yùn)行時(shí)間內(nèi)處于怠速，因此與怠速^Hf相匹配是有意義的。此夕卜，大排量?jī)?nèi)燃機(jī)怠速轉(zhuǎn)速和流動(dòng)速度都很低，因而怠速時(shí)的雷諾數(shù)也較小。如果在怠速時(shí)排氣6穿流怠速模塊5以及用于處理排氣的第一模塊3和第 二模塊4，則這會(huì)使所有模塊3、 4、 5中的排氣流動(dòng)都具有很小的雷諾數(shù)。 這會(huì)導(dǎo)致層流，通常在用于處理排氣的模塊中這是不希望發(fā)生的。例如，如果在模塊3、 4、 5中包括開放式顆粒過濾器，那么穿過這些 顆粒過濾器的層流是不希望發(fā)生的。圖2示意性示出這種開放式顆粒過濾 器的局部^L圖。這種類型的開放式顆粒過濾器例如由制成波紋狀的金屬層 10和基本上平滑的層11形成。在這種情況下，基本上平滑的層ll可由流 體至少部分地穿流的材料例如燒結(jié)的多孔材料或多孔的纖維材料形成。在這里，制成波紋狀的金屬層具有穿孔/通孔(Durchbrechung) 12， 這些穿孔形成導(dǎo)流葉片13。由此，在基本上平滑的層11和制成波紋狀的 金屬層10中形成排氣6可穿流的通道14。排氣6沿著所示的流動(dòng)線流動(dòng)。 穿孔12和導(dǎo)流葉片13〗吏排氣6穿流過基本上平滑的層11。這時(shí)，包含在 排氣6中的顆粒15集聚在該基本上平滑的層11中。模塊3、 4、 5可包括至少一個(gè)蜂窩體16,如圖3中示意性地以橫截面 圖所示。這里，蜂窩體16由制成波紋狀的金屬層10和基本上平滑的層11 形成。這些層堆疊成三個(gè)疊堆，然后巻繞這三個(gè)疊堆從而形成通道14。除 了顆粒過濾器之外，也可以設(shè)置其它類型的蜂窩體。例如可以設(shè)置支承催 化活性涂層的和/或僅由金屬薄板形成的蜂窩體16。特別地，該催化活性涂 層可包括載體涂層(Washcoat),該載體涂層包括催化活性顆粒。特別是 有利的還有，模塊3、 4、 5包括氧化催化器以及在該氧化催化器的下游包 括相應(yīng)的開放式顆粒過濾器，該氧化催化器的催化活性中心(作用是)至少將一氧化氮氧化催化成二氧化氮。于是，這樣形成的二氧化氮有利地用 于顆粒過濾器的再生，也即用于顆粒15的氧化?；旧掀交膶觢l以及 制成波紋狀的層10都可由薄的金屬薄板形成。特別是如果蜂窩體16不是 用作顆粒過濾器，而是僅用作催化活性涂層的載體，^更可不必形成導(dǎo)流葉片13和穿孔。圖4示意性示出按照本發(fā)明的用于處理排氣的i殳備1的第二實(shí)施例。 該設(shè)備1包括排氣管2、用于處理排氣的第一模塊3、第二模塊4、第三模 塊17和第四模塊22。這里，不設(shè)置怠速模塊。此外，還設(shè)置有分別配設(shè) 于模塊3、 4、 17的第一連接裝置8、第二連接裝置9和第三連接裝置18。 因此，連接裝置8、 9、 18的數(shù)量比模塊3、 4、 17、 22的數(shù)量少一個(gè)。連 接裝置8、 9、 18這樣構(gòu)造，使得各模塊3、 4、 17、 22可被單獨(dú)穿流。由18這樣有利地分引成，使得至少部分排氣穿流一個(gè)或多個(gè)用于處理排氣的 模塊3、 4、 17。特別是，根據(jù)按照本發(fā)明的設(shè)備l的第二實(shí)施例有利的是，在怠速負(fù) 荷狀態(tài)下這樣分引排氣流，使得一般來說所有模塊3、 4、 17、 22 (都能) #^本上均勻的總排氣流穿流。因此，在怠速運(yùn)行時(shí)，基本上所有模塊3、 4、 17、 22 (都能),iL^本上均勻地進(jìn)氣。圖5示意性示出按照本發(fā)明的用于處理內(nèi)燃機(jī)19的排氣的設(shè)備1的第 二實(shí)施例的另一縱向剖視圖。在這里，各模塊3、 4、 17、 22包括多個(gè)蜂窩 體16。各蜂窩體16可包括不同的區(qū)域。下面將以第四模塊22的蜂窩體16 為例進(jìn)行詳細(xì)說明。第四模塊22的每個(gè)蜂窩體16都包括氧化催化器區(qū)域 20和顆粒過濾器區(qū)域21。這些區(qū)域20、 21這樣布置，4吏得排氣首先穿流 氧化催化器區(qū)域20，然后穿流顆粒過濾器區(qū)域21。在其它模塊3、 4、 17 中還示出其它的催化器區(qū)域，這些催化器區(qū)域這樣構(gòu)造，使得它們與在這 些模塊3、 4、 5、 17接通時(shí)的各個(gè)負(fù)荷狀態(tài)相匹配。這里特別是指其它的 氧化催化劑區(qū)域20、用于轉(zhuǎn)化氮氧化物的區(qū)域和常見的三元催化器區(qū)域。 列舉的這些僅是示例，其它的催化器區(qū)域也是可能且符合本發(fā)明的。也可 串聯(lián)地設(shè)置多個(gè)相應(yīng)的蜂窩體16，來代替各模塊3、 4、 17、 22具有多個(gè) 區(qū)域20、 21。特別地，用于處理排氣的設(shè)備可這樣運(yùn)行，使得根據(jù)排氣6的再生能 力和模塊5、 3、 4、 17、 22的再生需要來進(jìn)行通過連接裝置8、 9、 18實(shí)現(xiàn)的排氣分引。這就是說，當(dāng)排氣滿足使顆粒過濾器區(qū)域21再生所需的特定 參數(shù)，例如超過某一界限溫度時(shí)，這些排氣被明確地導(dǎo)向有再生需要的模 塊3、 4、 17、 22。這可以特別是通過連接裝置8、 9、 18進(jìn)行，這些連接 裝置這樣構(gòu)造，使得除了各個(gè)模塊5、 3、 4、 17、 22的連接外，也可阻止 穿流其它模塊。氧化催化器區(qū)域20和顆粒過濾器區(qū)域21也可構(gòu)造成單個(gè) 的可被相繼穿流的蜂窩體16。圖6示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備1的局部視圖。這里，配設(shè)于用于 處理排氣的第一模塊3的連接裝置8處于第一位置，從而內(nèi)燃機(jī)19的排氣 6不是穿過第一模塊3，而是從該模塊旁流過。圖7示意性示出按照本發(fā)明的設(shè)備的同一局部視圖，其中連接裝置8 處于第二位置。在該位置處，排氣管2被關(guān)閉，內(nèi)燃機(jī)19的排氣6穿流模 塊3。根據(jù)在第一模塊3上游是否還設(shè)置有其它的模塊，或者內(nèi)燃機(jī)的全 部排氣6或者僅相應(yīng)部分的排氣6穿流第一模塊3。在這種情況下，該部 分取決于在排氣系統(tǒng)的可被穿流部件中的壓力損失。圖8示意性示出處于第三位置的連接裝置8。在這里，通向第一模塊3 的通珞接通，使得一部分排氣6可穿流模塊3。而另一部分排氣6可繼續(xù) 穿流排氣管2。穿流排氣管2和模塊3的支流/部分流量的分配取決于在各 個(gè)待穿流的部分區(qū)域2、 3中的壓力損失。與圖6至8相應(yīng)的或類似的連接裝置8、 9、 18的構(gòu)型有利地實(shí)現(xiàn)一方 法實(shí)施形式，在該方法實(shí)施形式中排氣可單獨(dú)地穿流各個(gè)模塊，這特別是 指，特別是在怠速運(yùn)行中可有利地為各模塊3、 4、 17、 22供給基本上均勻 的總排氣流。按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的設(shè)備1使得也可以以有利的方式這 樣設(shè)計(jì)大排量?jī)?nèi)燃機(jī)19的排氣系統(tǒng)，使得即使在怠速時(shí)以^^則上在排氣 質(zhì)量流量很小的情況下，也可在各個(gè)模塊5、 3、 4、 17、 22中轉(zhuǎn)化并處理 排氣6。各個(gè)模塊可與內(nèi)燃機(jī)19的不同負(fù)荷點(diǎn)相匹配。附圖標(biāo)記列表1 用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的設(shè)備2 排氣管3 用于處理排氣的第一模塊4 用于處理排氣的第二模塊5 怠速模塊6 排氣7 穿流方向8 第一連接裝置9 第二連接裝置10 制成波紋狀的金屬層11 基本上平滑的層12 穿孔13 導(dǎo)流葉片14 通道15 顆粒16 蜂窩體17 用于處理排氣的第三模塊18 第三連接裝置19 內(nèi)燃機(jī)20 氧化催化器區(qū)域21 顆粒過濾器區(qū)域22 用于處理排氣的第四模塊
權(quán)利要求
1.一種用于處理內(nèi)燃機(jī)(19)的排氣(6)的方法，其中，設(shè)置有至少兩個(gè)用于排氣處理的模塊(3、4、5、17、22)，其中可使排氣流至少部分地根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(19)的負(fù)荷狀態(tài)分引成，使得至少部分排氣(6)穿流一個(gè)或多個(gè)模塊(3、4、5、17、22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在各模塊(3、 4、 5、 17、 22)中至少減小穿流該模塊的排氣(6)的顆粒濃度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，顆粒濃度的減小在開 放式顆粒過濾器中進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，排氣(6)的分引根 據(jù)至少 一個(gè)下列#進(jìn)行4.1) 排氣的用于模塊(3、 4、 5、 17、 22)的再生能力，和4.2) 模塊(3、 4、 5、 17、 22)的再生需要。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在怠速負(fù) 荷狀態(tài)下使排氣流分引成，使得一般來講基本上所有模塊(3、 4、 5、 17、 22)都能#^本上均勻的總排氣流穿流。
6. 根據(jù)上a利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，被穿流的 模塊(3、 4、 5、 17、 22)的數(shù)量隨至少一個(gè)下列M單調(diào)增加6.1)排氣溫度，和 6.2 )排氣質(zhì)量流量。
7. —種用于處理內(nèi)燃機(jī)(19)的排氣(6 )的i殳備(1),包括可與 內(nèi)燃機(jī)(19)相連接的排氣管(2)和至少兩個(gè)可與該排氣管(2)相連接 的用于處理排氣的4莫塊(3、 4、 5、 17、 22)，其特征在于，設(shè)置有至少一 個(gè)配設(shè)于至少一個(gè)模塊(3、 4、 5、 17、 22)的連接裝置(8、 9、 18),通 過所述連接裝置所述模塊(3、 4、 5、 17、 22)可與排氣管(2)連接成， 使得至少一部分排氣(6)可穿流所述模塊(3、 4、 5、 17、 22)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述連接裝置(8、 9、 18)構(gòu)造成，使得各模塊(3、 4、 5、 17、 22)可被單獨(dú)穿流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7和8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于， 各模塊(3、 4、 5、 17、 22)至少4吏穿流模塊(3、 4、 5、 17、 22)的排氣 流的顆粒濃度的減小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備(1)，其特征在于，各模塊(3、 4、 5、 17、 22)包括至少一個(gè)顆粒過濾器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述顆粒過濾 器是開放式的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在于， 所迷連接裝置(8、 9、 18)包括至少一個(gè)活門。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1),其特征在于， 所述連接裝置(8、 9、 18)設(shè)置成，當(dāng)排氣(6)可穿;h目關(guān)的模塊(3、 4、 5、 17、 22)時(shí)，使至少一個(gè)其它模塊不參與排氣流動(dòng)。
14. 一種有軌車輛，包括根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
15. —種水上運(yùn)輸工具，包括根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的 設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的方法和設(shè)備。按照本發(fā)明的用于處理內(nèi)燃機(jī)(19)的排氣(6)的方法包括至少兩個(gè)用于處理排氣的模塊(3、4、5、17)，該方法基于，可使排氣流至少部分地根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(19)的負(fù)荷狀態(tài)分引成，使得一個(gè)或多個(gè)模塊(3、4、5、17)至少由部分排氣(6)穿流。按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的設(shè)備(1)使得也可以以有利的方式將大排量?jī)?nèi)燃機(jī)(19)的排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行成，使得即使在怠速時(shí)和原則上在排氣質(zhì)量流量很小的情況下也能在單個(gè)模塊(5、3、4、17)中轉(zhuǎn)化并處理排氣(6)。單個(gè)模塊(3、4、5、17)可與內(nèi)燃機(jī)(19)的不同負(fù)荷點(diǎn)相匹配。
文檔編號(hào)F01N3/023GK101278109SQ200680036896
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者P·特賴貝爾 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司