專利名稱：機動車輛的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機動車輛的排氣系統(tǒng)，包括至少一個排氣清潔系 統(tǒng)和用于排氣清潔系統(tǒng)的至少一個再生裝置，借助于該再生裝置，能夠?qū)?br> 可氧化流體在排氣清潔系統(tǒng)之前引入到排氣氣流中，再生裝置包括其中形 成有腔室的殼體以及設(shè)置在腔室中的加熱元件。在本發(fā)明意義上的排氣清 潔系統(tǒng)可尤其包括柴油顆粒過濾器和存儲式氮氧化物催化轉(zhuǎn)化器。
背景技術(shù)：
為了遵守環(huán)境法規(guī)的規(guī)定，需要清潔由內(nèi)燃機驅(qū)動的車輛的排氣。例 如，使用合適的顆粒過濾器以減少柴油機動車輛的顆粒狀的排放物。這樣 的顆粒過濾器必須不時地通過將積聚在過濾面上的顆粒燒掉來被再生。為 此目的，通常將基于氧化的催化轉(zhuǎn)化器設(shè)置在柴油顆粒過濾器的上游，該 轉(zhuǎn)化器通過排氣氣流中可氧化物質(zhì)的氧化產(chǎn)生燒掉柴油灰粒所需的熱量。
此外，越來越多地使用用于減少一氧化氮的排放的存儲式氮氧化物催 化轉(zhuǎn)化器。為了再生這樣的存儲式催化轉(zhuǎn)化器，需要向排氣中添加物質(zhì)。 為此，需要特殊的措施，尤其是在柴油發(fā)動機以過量空氣運轉(zhuǎn)并且其排氣 同樣具有空氣過剩的情況下。
因此，為了在稀薄燃燒發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中再生柴油顆粒過濾器或存 儲式氮氧化物催化轉(zhuǎn)化器，需要不時地向排氣中添加可氧化物質(zhì)。為此目 的，公知的系統(tǒng)使用附加的高壓燃料噴射閥，其設(shè)置在排氣系統(tǒng)的歧管區(qū) 域并將燃料直接噴射到排氣氣流中。但是，這些系統(tǒng)具有不能總是保證液 體燃料與排氣充分混合的缺點。
此夕卜，已知將限定量的燃料引入蒸發(fā)器的加熱腔室的^(見例如EP1 369 557A1),該蒸發(fā)器設(shè)置在排氣氣流外部，在蒸發(fā)器處燃料被蒸發(fā)并隨 后被引入排氣氣流。為了蒸發(fā)液體燃料，在大多數(shù)情況下使用電熱塞，其 具有相對高的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容
與此形成對比，本發(fā)明提供一種具有再生裝置的排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)與 從現(xiàn)有技術(shù)已知的系統(tǒng)相比提供可氧化流體的更均勻分布，同時需要更少 量的電能。
才艮據(jù)本發(fā)明，在本文開始所述類型的排氣系統(tǒng)中提出殼體在其上游 側(cè)具有用于排氣的流入開口，而在其下游側(cè)具有排出口，并且該殼體設(shè)置 在排氣氣流的內(nèi)部。因此，才艮據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)具有再生裝置，該再生 裝置設(shè)置在輸送排氣的管內(nèi)，并且一部分排氣流過該再生裝置。用于可氧 化流體的噴射噴嘴設(shè)置在殼體中并設(shè)置在加熱元件的上游，該噴射噴嘴將 流體沿排氣氣流的方向噴射到加熱元件上。再生裝置在排氣氣流內(nèi)部中的 設(shè)置具有如下的優(yōu)點加熱元件在此不僅通過電能加熱，而且還另外由流 過再生裝置腔室的排氣加熱。從而減少蒸發(fā)流體所需的能量。另外，流過 殼體的排氣幫助運輸流體通過加熱元件。與加熱元件具有直接在運輸排氣 的管中的上游流體噴射噴嘴的設(shè)置相比較，即與沒有圍繞再生裝置的殼體 相比較，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造區(qū)別在于通過防護殼，在腔室中實現(xiàn)更完全 的蒸發(fā)。
殼體優(yōu)選地為帶有錐形上游端的基本呈管形的形狀。這樣，實現(xiàn)了僅 一小部分可用的排氣流過殼體，其此外具有相對小的流動阻力。再者，由 于殼體沿排氣流動方向的連續(xù)加寬，通過這樣至少存在于殼體的第一部分 處的加寬，減小了氣體在殼體內(nèi)部的流速。從而，將增加排氣在腔室中的 停留時間，同樣導(dǎo)致噴射流體更完全的蒸發(fā)。將下游殼體部分i殳計成具有 基本垂直的切頭的圓柱形管引起在排出口區(qū)域中的湍流，由此確保來自再 生裝置添加了物質(zhì)的氣體與剩余排氣氣流的特別有效的混合。
加熱元件有利地包括多孔發(fā)泡物。多孔發(fā)泡物具有對于蒸發(fā)有效的特 別大的表面積，允許高的熱量從加熱元件傳遞到待蒸發(fā)的流體。此外，將 相應(yīng)地增加流體在加熱元件區(qū)域中的停留時間。
發(fā)泡物可以是陶瓷發(fā)泡物或金屬發(fā)泡物。為了加熱，金屬發(fā)泡物可由 電熱絲纏繞或由電熱絲穿過(interspersed),但也能夠直接向多孔材料施 加電壓。
如果流體是燃料，則能夠省去車輛中附加的流體供給。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點在下面借助于附圖的描述中將更加明顯，其
中
圖1示出了才艮據(jù)本發(fā)明排氣系統(tǒng)的示意性局部一見圖；并且 圖2是如在圖1的排氣系統(tǒng)中使用的再生裝置的放大視圖。
具體實施例方式
圖1示出了設(shè)置在機動車輛的柴油發(fā)動機(未圖示)下游的排氣系統(tǒng) 10的一部分。排氣系統(tǒng)10具有通過凸緣12能聯(lián)接到歧管的第一管段14 以及排氣清潔系統(tǒng)16，該排氣清潔系統(tǒng)呈帶有上游的或集成的基于氧化的 催化轉(zhuǎn)化器的柴油顆粒過濾器的形式或呈存儲式氮氧化物催化轉(zhuǎn)化器的 形式。排氣清潔系統(tǒng)16通過第二管段18與排氣系統(tǒng)10的端部(未圖示) 連接。當然，才艮據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)可具有另外的排氣清潔元件，例如靠 i^動機設(shè)置的氧化催化轉(zhuǎn)化器、或者在減少氮氧化物和顆粒的組合情況 下的SCR催化轉(zhuǎn)化器。
為了再生排氣清潔系統(tǒng)16,提供設(shè)置在第一管段14內(nèi)部緊靠排氣清 潔系統(tǒng)16上游的再生裝置20。再生裝置20包括基本呈管形的殼體22，該 殼體22在其上游側(cè)成圓錐形逐漸變細并具有用于排氣的小流入開口 24(見 圖2 )。在殼體22的下游側(cè)，提供在殼體22的幾乎整個端面延伸的排出口 26。
腔室28形成在殼體22的內(nèi)部中；燃料的噴射噴嘴30伸進該腔室中。 噴射噴嘴通過燃料泵或計量裝置(未圖示)與機動車輛的燃料導(dǎo)管連接。 腔室28的下游部分幾乎完全由加熱元件32占據(jù)，該加熱元件是多孔陶資 發(fā)泡物或金屬發(fā)泡物。為了加熱，所述發(fā)泡物由載流線纏繞或者由載流線 穿過，或者施加電壓到(導(dǎo)電的)發(fā)泡物自身上。作為替代，也可^^供板 形蜂窩狀陶瓷結(jié)構(gòu)作為加熱元件32，所述結(jié)構(gòu)具有殼體22內(nèi)徑的形狀。 在加熱元件32選擇中的重點僅僅在于其具有如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征為具 有盡可能大的表面積，并且向流過該結(jié)構(gòu)的氣體提供一定的不會過高的阻 力。
為了啟動再生，通過噴射噴嘴30將一些燃料朝著加熱元件32噴射到
腔室28中。所述燃料撞擊在具有用于蒸發(fā)燃料的特別大表面積的加熱元件 32上，并被汽化。同時， 一部分排氣(在圖2中由箭頭示出)通過流入開 口 24流入腔室28，通過加熱元件32的孔或開口并最終帶走現(xiàn)在處于蒸汽 狀態(tài)的燃料，通過排出口 26離開殼體22。因此， 一部分排氣用于輸送噴 射燃料通過加熱元件32。此外，流過腔室28的排氣的熱能用于附加地加 熱加熱元件，由此能夠有利地降低蒸發(fā)燃料所需的電能。因此，電力產(chǎn)生 的熱能以及排氣的熱能用于啟動排氣清潔系統(tǒng)16的再生。
由于殼體22具有沿流動方向開始加寬的腔室28的特殊形狀，所以排 氣的流速在腔室28的內(nèi)部減小。這樣，獲得排氣在腔室28中較長的停留 時間，由此確保供給的燃料完全蒸發(fā)。另外，殼體22的形狀和其平行于第 一管段14外壁的設(shè)置使得來自腔室28并富含有燃料的排氣與在殼體22 的外部流過殼體22的排氣進行特別良好的混合。尤其特別的是管狀殼體 22在排出口 26的區(qū)域中具有突變端的設(shè)計，該突變端引起在殼體22的下 游的強烈湍流(圖2中由漩渦標識)，使得所提供燃料的分布達到最佳。 由于在腔室28內(nèi)部與殼體外部的不同流速所引起的氣體流動之間的壓差 也有助于此。
權(quán)利要求
1.一種機動車輛的排氣系統(tǒng)，包括至少一個排氣清潔系統(tǒng)(16)和用于所述排氣清潔系統(tǒng)(16)的至少一個再生裝置(20)，借助于所述再生裝置(20)，能夠?qū)⒄羝问降目裳趸黧w在所述排氣清潔系統(tǒng)(16)之前引入到排氣氣流中，所述再生裝置(20)包括其中形成有腔室(28)的殼體(22)以及設(shè)置在所述腔室(28)中的加熱元件(32)，其特征在于，所述殼體(22)在其上游側(cè)具有用于排氣的流入開口(24)，在其下游側(cè)具有排出口(26)，并且所述殼體設(shè)置在所述排氣氣流的內(nèi)部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述殼體(22)基 本上呈管狀，并帶有錐形的上游端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱元件 (32)包括多孔發(fā)泡物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)泡物是陶瓷 發(fā)泡物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)泡物是金屬 發(fā)泡物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述流 體是燃料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述排 氣清潔系統(tǒng)(16)是柴油顆粒過濾器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述排 氣清潔系統(tǒng)(16)是存儲式氮氧化物催化轉(zhuǎn)化器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機動車輛的排氣系統(tǒng)，包括至少一個排氣清潔系統(tǒng)和用于所述排氣清潔系統(tǒng)的至少一個再生裝置(20)，借助于所述再生裝置(20)，能夠?qū)⒖裳趸恼羝黧w在排氣清潔系統(tǒng)的上游引入排氣氣流。所述再生裝置(20)包括其中形成有腔室(28)的殼體(22)以及設(shè)置在腔室(28)中的加熱元件(32)，其中所述殼體(22)在其上游側(cè)具有用于排氣的流入開口(24)，而在其下游側(cè)具有排出口(26)，并設(shè)置在排氣氣流的內(nèi)部中。
文檔編號F01N3/36GK101180456SQ200580049850
公開日2008年5月14日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者A·史蒂文·瓦萊克, 克萊夫·特爾福德, 大衛(wèi)·赫蘭斯, 安德烈亞斯·邁爾, 彼得·克羅納, 斯特凡·施密特, 李·瓦茨, 格雷格·斯皮爾, 赫爾穆特·文格豪斯, 馬爾科·拉納利 申請人:排放控制技術(shù)德國(奧格斯堡)有限公司