用于内燃机的排气设备
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于内燃机的排气设备。
背景技术
原则上，在未完全燃烧时和/或燃料-空气混合物制备不足时在内燃机的燃烧室中产生颗粒、尤其炭黑颗粒。在此，主要原因之一是尤其是在直喷式汽油内燃机中燃料雾化不足并且因此是燃烧室壁被燃料润湿或者在冷的燃烧室壁上形成燃料滴。
减少来自直喷式汽油内燃机的废气中的超细颗粒的排放主要在不利于健康的方面是重要的。具有尺寸小于0.1nm的颗粒(纳米颗粒)被称为超细颗粒。所述尺寸的颗粒是可达肺泡的
出于所述原因，预计在未来可能除了柴油内燃机之外直喷式汽油内燃机也配备有颗粒过滤器，以避免对人体健康的损害。
例如由德国公开文献DE102009058698A1公开一种内燃机，该内燃机具有燃烧用空气的输送系统和排气设备，其中，该排气设备具有至少一个排气管路，在该排气管路中设置有第一颗粒过滤器并且在下游设置有第二颗粒过滤器。在此规定，第二颗粒过滤器配设有压差传感器，以便确定在第二颗粒过滤器上游位置和下游位置之间的压差。描述内燃机的任务通过所述布置结构来解决，其中借助所属的方法可确定炭黑颗粒过滤器的效率。
关于技术领域，进一步参考欧洲专利文献EP2710239B1。由所述文献已知一种用于内燃机的排气设备，该排气设备带有具有两个并行的排气管路(主管路以及副管路)的排气路径，主管路和副管路通入到共同的排气管路中。在副管路中设置有用于可逆地吸收未燃烧的碳氢化合物(HC)和/或氮氧化物(NOx)的吸收器，具有用于将废气流选择性地在主管路和/或在副管路中导引的调节机构并且具有在并行的排气管路的下游设置在共同的排气管路中的主催化器，其中，在吸收器的上游设有带有管状构造的引导废气流的透气的元件，该元件的下游端部连接到没有内管的所述并行排气管路中位于内部的一个进入开口，该元件支承吸收器并且将并行的排气管路分开，并且该元件设置有多个用于每个废气流的贯通开口，其将副管路的上游端部与引导废气流的其余区域分开。
此外，由德国专利申请DE102016203369A1已知一种用于内燃机的排气设备，该排气设备具有带有第一纵轴线的排气管，该排气管与内燃机的至少一个废气出口引导废气地连接。在排气管中设置有具有第二纵轴线的第一废气净化设备，废气可很大程度上平行于第二纵轴线穿流该第一废气净化设备。第一废气净化设备的第二纵轴线与排气管的第一纵轴线以60°至120°之间的角度设置。
此外，由德国公开文献DE10329436A1已知一种用于机动车的内燃机的废气净化系统以及一种用于净化内燃机的废气流的方法，所述废气净化系统具有能由废气穿流的第一废气净化元件和与第一废气净化元件流动并联的、能由废气穿流的第二废气净化元件，本发明由此出发。按照本发明，在废气净化系统中第二废气净化元件在空间上这样设置在第一废气净化元件的后面，使得第一废气净化元件的气体出口面的垂直投影至少部分地覆盖第二废气净化元件的气体入口面。
基于未来的立法要求使用汽油颗粒过滤器(OPF)。由此废气背压升高，由此内燃机的功率潜能降低。因此，优化目标是在考虑机动车中可用的结构空间的情况下使OPF横截面积最大化以使废气背压最小化。提高有效OPF横截面的可能性是相继设置的并联线路(级联)。在此，旁路管被侧向地引导经过OPF，以便连接其它各个OPF。
这种级联具有以下缺点：
-旁路引导消耗有价值的OPF横截面；
-废气质量流量仅能够通过减小OPF或旁路中的横截面积来调节；
-在具有排气涡轮增压器/催化器的内燃机中，级联的OPF仅可作为整体构件来调节，这具有应用上的缺点；
-所需的炭黑生成需要过剩氧量和足够高的单元温度以用于炭黑的燃烧。然而，通向后部OPF的旁路促进热损失，使得第二OPF总是比第一OPF冷；这导致不均匀的再生。为了保护构件，必须以在所述OPF之一中的最大的炭黑负载为出发点，从而必须更频繁地主动地再生和/或必须更早地降低内燃机的功率。
发明内容
本发明的任务是避免上述缺点。
所述任务通过权利要求1的特征部分中的特征来解决。
按照本发明，第二OPF的旁路废气质量流量不是侧向地经过第一OPF，而是穿过第一OPF。
以有利的方式不浪费对于废气净化而言有价值的横截面，因为OPF壁同时是旁路壁。由于不存在向外的热传递，所以第一OPF和第二OPF的温度实际上相同。第二OPF的旁路废气质量流量位于第一OPF和其出口流的内部。由此，允许作为整体构件进行调节，而不必进行最坏情况观察。
本发明的有利的进一步改进方案在从属权利要求中说明。
因此，根据权利要求2和3，第一和/或第二废气净化装置可具有圆形的或非圆形的横截面并且因此匹配于封装。
为了克服热损害，根据权利要求4，排气漏斗在滑座中支承在所述穿孔中。
根据权利要求5，通过以下方式实现进一步的改进，即在所述穿孔中设置有排气管并且在该排气管与第一废气净化装置之间设置有纤维状的密封件。
优选地，根据权利要求6和7，第一废气净化装置和第二废气净化装置是颗粒过滤器或者是颗粒过滤器与三元催化器的组合或者是颗粒过滤器与NSC催化器的组合或者是颗粒过滤器与NOx存储催化器的组合。
附图说明
下面借助四个附图详细阐述本发明。
图1示出按照本发明的排气设备的俯视图。
图2示出按照本发明的排气设备的竖直剖面。
图3示出按照本发明的排气设备的水平剖面。
图4再次示出按照本发明的排气设备的竖直剖面。
具体实施方式
下面在图1至4中相同的附图标记适用于相同的构件。
图1示出按照本发明的排气设备1的俯视图。来自未示出的内燃机的排气管10通入到第一封罐(Canning)9中。废气的流动方向由第一封罐9上的箭头表示。在废气的流动方向上，第一封罐9通入到第二封罐8中，并且废气然后通过两个排气管10离开废气净化装置。第一废气净化装置2设置在第一封罐9中，并且第二废气净化装置3设置在第二斜封罐8中。代替两个排气管10，也可仅设置一个唯一的排气管10。
图2示出按照本发明的排气设备1的竖直剖面。按照本发明的排气设备1的竖直剖面示出第一废气净化装置2如何设置在第一封罐9中并且第二废气净化装置3如何设置在第二封罐8中。废气的流动方向再次通过箭头示意性地示出。如已述那样，第一废气净化装置2在废气的流动方向上设置在第二废气净化装置3上游。两个废气净化装置2、3能被废气穿流，其中，第二废气净化设备3能被废气环流。这在图3中示出。
按照本发明，第一废气净化装置2在废气的流动方向上具有用于废气的穿孔4。所述穿孔4通过排气漏斗5与第二废气净化装置3的流动横截面引导废气地连接。在本实施例中，第一和第二废气净化装置2、3具有圆形的横截面。在另一种实施形式中，第一和/或第二废气净化装置2、3也可以具有非圆形的横截面，例如椭圆形。
优选地，排气漏斗5在滑座中支承在所述穿孔中，这抵制了热缺陷。在本实施例中，在穿孔4中设置有排气管6，其中，在排气管6与第一废气净化装置2之间设置有纤维状的密封件7。
此外，第一废气净化装置2和第二废气净化装置3在第一封罐9和第二封罐8中支承在绝缘部11的内部。这特别是防止热损失。
第一和第二废气净化装置2、3优选是颗粒过滤器(尤其是汽油颗粒过滤器(OPF))或者是颗粒过滤器和附加的三元催化器或者是颗粒过滤器和附加的NSC催化器或者是颗粒过滤器和附加的NOx存储催化器。
图3示出按照本发明的排气设备1的水平剖面。废气再次从未示出的内燃机通过排气管10并且流动通过第一废气净化装置2以及通过设置在穿孔4中的排气管6进一步流入到排气漏斗5中并且流动通过第二废气净化装置3。与此并行地，废气通过第一废气净化装置2和第二废气净化装置3流入到未示出的两个排气管10中。还可以清楚地看到，绝缘部11在第一废气净化装置2和第二废气净化装置3的径向外部。
图4示出三维示出的按照本发明的排气设备1的竖直剖面。在图4中，又可看到第一封罐9和第二封罐8，在其中设置有第一废气净化装置2和第二废气净化装置3。废气又从左边不仅流动通过第一废气净化设备2而且流动通过设置在穿孔4中的排气管6，该排气管借助纤维状的密封件7设置在第一废气净化装置2中。在排气管6之后，废气再次通过排气漏斗5流入到第二废气净化装置3中。第一废气净化装置2和第二废气净化装置3又在第一封罐9和第二封罐8中支承在绝缘部中。
通过排气设备1的按照本发明的设计方案，在结构体积相同的情况下可以增大第一和第二废气净化装置2、3的有效流动横截面。
附图标记列表：
1 排气设备
2 第一废气净化装置
3 第二废气净化装置
4 穿孔
5 排气漏斗
6 排气管
7 纤维状的密封件
8 第二封罐
9 第一封罐
10排气管
11绝缘部
