1.本发明涉及一种用于车辆内燃机废气的废气处理系统。此外，本发明涉及一种用于维修本发明的废气处理系统的方法。此外，本发明涉及一种包括本发明的废气处理系统的车辆。本发明还涉及该废气处理系统用于处理车辆内燃机的废气的用途。
背景技术：
2.车辆废气排放的可接受限度正在降低，因此，为了满足排放法规，在车辆的废气管线中引入过滤器元件和/或催化转化器是必要的。在若干废气净化和过滤装置中，减少内燃机废气中所含颗粒物质的颗粒过滤器的使用正在增加。随着时间的推移，颗粒物质在过滤器元件内积聚，导致过滤器可能需要维修，或甚至更换新的过滤器。因此，重要的是提供一种用于车辆内燃机废气的废气处理系统，该系统易于维修，避免废气旁通的风险并且提供良好的密封性，同时确保废气排放保持在规定范围内。
3.维修废气处理系统的过滤器元件通常需要从废气处理系统移除所述过滤器元件，使得其可以被适当地清洁或更换。因此，重要的是废气处理系统允许容易地移除其过滤器装置或过滤器单元。
4.由于现代车辆中的空间限制，以紧凑型方式实现上述效果也是重要的。
5.本发明允许废气处理系统的过滤器单元和/或催化元件的简单和快速的维修，同时仔细考虑所有上述问题。
6.us 8707687b2公开了一种废气处理系统，其包括用于联接到车辆的至少一个车架纵梁的壳体，并且包括位于壳体内的两个柴油微粒过滤器。两个柴油微粒过滤器在壳体内的布置阻碍了所述两个过滤器的维修。
7.ep 2110528a1公开了一种用于处理废气流的设备，其包括具有门的壳体，该门可以被打开以在保养维修期间进入所述壳体内部。即使设置有门，气体处理元件在壳体内的布置也会妨碍保养维修。
8.us 7866143b2、us 7836688b2、us 7582267b1和us 7550024b2也属于与所要求保护的发明相关的背景技术。
技术实现要素：
9.本发明的目的是是帮助解决现有技术中用于内燃机废气的废气处理系统存在的许多问题，同时区别于现有的废气处理系统。结果是，废气处理系统既能满足功能要求，又允许其过滤器单元和/或其催化转化器中的至少一个的便易维修，并且可以被缩放以满足不同废气系统和/或不同发动机的要求，同时满足对应的排放法规。
10.本发明涉及一种新的废气处理系统，其是车辆废气系统的一部分。在现代车辆中，典型地，机动车辆的发动机排出的有害废气和颗粒物质通过催化转化器，诸如氧化催化剂，并且特别地，诸如柴油氧化催化剂(doc)和/或颗粒过滤器(诸如柴油颗粒过滤器(dpf))，然后进入废气混合室。在混合室之后，废气可通过选择性催化还原(scr)催化剂，其后可为氨
逃逸催化剂(asc)。
11.典型地，在混合室中，尿素水溶液被蒸发成还原剂氨，并且在短距离内将还原剂与废气很好地混合。混合室有助于尿素液滴的蒸发和蒸发的氨均匀混合到废气中，同时使沉积的风险最小化。废气中均匀混合的氨在选择性催化还原(scr)催化剂上均匀分布时，具有高流动均匀性，有助于最大限度地将有害的nox转化为无害的氮气和水。在这方面，尿素水溶液可以在压力下经由还原剂剂量模块被喷射到混合系统中以形成液体喷雾，该液体喷雾在与金属部件碰撞之前被允许完全散开。
12.本发明的目的是提供一种用于车辆内燃机废气的废气处理系统，包括：
13.废气入口、废气出口、第一催化转化器和第二催化转化器、过滤器单元、用于蒸发液体喷雾并随后混合到废气中的混合室，
14.其中所述废气处理系统包括流体连通并且限定废气流动路径的第一结构和第二结构，所述第二结构由所述第一结构支撑，所述第一结构包括在所述混合室下游的第一催化转化器，所述第一催化转化器具有到废气出口的流体连接，所述第二结构包括通过过滤器单元壳体固定装置可移除地连接到所述第一结构和入口模块的过滤器单元壳体，所述第二结构限定纵向轴线，所述过滤器单元壳体包括所述过滤器单元，并且所述入口模块包括所述第二催化转化器并且具有到废气入口的流体连接，所述过滤器单元壳体和/或所述入口模块被配置成允许其从所述废气处理系统移除。
15.由于第一结构和第二结构的相对布置以及它们的可移除连接，过滤器单元壳体和/或入口模块易于从本发明的废气处理系统移除。过滤器单元壳体和/或入口模块的易于移除使得所述元件的维修和/或更换变得容易，所述元件包括位于过滤器单元壳体内的过滤器单元和位于入口模块内的催化转化器。本发明的废气处理装置部件的布置还消除了流经废气处理装置的废气的内部旁通的风险。
16.在一个实施例中，过滤器单元壳体和/或入口模块被配置成允许其沿着相对于第二结构的所述纵向轴线的径向方向从废气处理系统移除。可替代地，过滤器单元壳体和/或入口模块被配置成允许其沿着相对于第二结构的所述纵向轴线的轴向方向从废气处理系统移除。过滤器单元壳体和/或入口模块还可以配置成允许其沿着相对于第二结构的所述纵向轴线非轴向或非径向的方向移除。
17.在另一实施例中，第一结构包括用于接收第二结构的区域。优选地，用于接收第二结构的区域包括突起，所述突起与第二结构接触。
18.在又一实施例中，用于接收第二结构的区域具有与第二结构中的一个相匹配的形状。
19.在又一实施例中，第一结构部分地围绕第二结构。
20.在又一个实施例中，过滤器单元、第一催化转化器和第二催化转化器平行于车辆的一个或多个车架纵梁布置。这种布置使得过滤器单元壳体和/或入口模块的径向移除变得容易。
21.在又一实施例中，第二结构通过夹具或带子或螺栓连接由第一结构支撑。然而，任何其它合适的固定装置可以用于通过第一结构支撑第二结构。
22.除了提供元件之间的固定，过滤器单元固定装置还确保过滤器单元壳体和入口模块之间的正确对准，并且特别地，确保过滤器单元和位于入口模块内的第二催化转化器的
近端之间的正确对准。
23.在又一实施例中，过滤器单元壳体固定装置包括v形夹。v形夹允许容易且快速地移除过滤器单元壳体和/或入口模块，同时提供密封性，密封性可通过使用一个或多个垫圈来进一步提高。
24.在又一实施例中，第一结构包括可移除地连接到过滤器单元壳体的第一偏转壁，所述第一偏转壁被配置成包围第一传输锥，所述第一传输锥被配置成使离开过滤器单元的废气偏转到混合室，使得废气在混合室中的流动路径与废气在过滤器单元中的流动路径相反。优选地，所述第一偏转壁还被配置成使离开第一催化转化器的废气偏转到出口管。
25.在又一实施例中，第一结构包括包围第二传输锥的第二偏转壁，所述第二传输锥配置成使离开混合室的废气偏转到第一催化转化器。
26.在又一实施例中，废气入口相对于流经第二催化转化器的废气的流动路径径向地布置。可替代地，废气入口相对于流经第二催化转化器的废气的流动路径轴向地布置。
27.在又一实施例中，废气出口相对于流经第一催化转化器的废气的流动路径径向地布置。可替代地，废气出口相对于流经第一催化转化器的废气的流动路径轴向地布置。
28.废气的径向或轴向入口可以与废气的径向或轴向出口组合。在又一实施例中，废气入口和/或出口不沿着轴向或径向方向。
29.在又一个实施例中，本发明的废气处理系统包括第一结构和/或第二结构的盖。优选地，所述盖是隔热的，优选地，具有隔热罩。优选地，所述盖包括维修舱口，使得技术人员或类似人员能够为了维修或任何其它原因而接近位于所述盖内的元件。
30.在又一个实施例中，本发明的废气处理系统还包括在第二催化转化器上游的第三催化转化器。该实施例对于处理必须满足最严格的排放法规的车辆废气特别有利，例如所谓的euro7/vii。所述第三催化转化器可以位于入口模块中，特别是位于第二催化转化器的上游和废气入口的下游，或者其可以作为独立的模块位于入口模块的外部，或者位于独立的模块中。在后一种情况下，所述独立模块具有其自身的来自车辆内燃机的废气入口。优选地，第三催化转化器包括选择性催化还原(scr)催化剂。更优选地，第三催化转化器还包括布置在所述选择性催化还原(scr)催化剂下游的氨逃逸催化剂(asc)。
31.在又一个实施例中，第二催化转化器包括柴油氧化催化剂(doc)。
32.在又一个实施例中，过滤器单元包括柴油微粒过滤器(dpf)。
33.在又一个实施例中，第一催化转化器包括第一选择性催化还原(scr)催化剂。优选地，第一催化转化器还包括布置在所述第一选择性催化还原(scr)催化剂下游并限定第一催化流动路径的第一氨逃逸催化剂(asc)。
34.在又一实施例中，第一催化转化器还包括第二选择性催化还原(scr)催化剂和布置在所述第二选择性催化还原催化剂下游并限定第二催化流动路径的第二氨逃逸催化剂(asc)，其中第二偏转壁还配置成将来自混合室的废气流分配到第一催化流动路径和第二催化流动路径。
35.本发明的废气处理系统优选由不锈钢制成，其耐尿素腐蚀，具有低热膨胀并具有良好的可成形性和可焊接性。然而，也可以使用具有类似特性的其它材料。
36.在第二方面，本发明涉及一种维修本发明的废气处理系统以及上述实施例中的任一个的方法，其包括以下步骤：
[0037]-松开过滤器单元壳体固定装置，
[0038]-使所述入口模块相对于所述第二结构的纵向轴线沿轴向方向远离所述过滤器单元壳体移动，
[0039]-将所述过滤器单元壳体远离所述废气处理系统移动。
[0040]
在第二方面的另一个实施例中，过滤器单元壳体相对于第二结构的纵向轴线沿径向方向移动远离废气处理系统。可替代地，过滤器单元壳体沿着相对于第二结构的纵向轴线的轴向方向移动远离废气处理系统。
[0041]
在第二方面的又一实施例中，该方法还包括清洁或更换过滤器单元的步骤。
[0042]
在第三方面，本发明涉及一种包括本发明的废气后处理系统以及上述任一实施例的车辆。
[0043]
在第四方面，本发明涉及使用至少一个废气后处理系统来处理车辆内燃机的废气的用途。
[0044]
本发明的其它目的和优点将从下面的描述和权利要求中显现出来。
附图说明
[0045]
图1是根据本发明的用于车辆内燃机废气的废气处理系统的实施例的前透视图。
[0046]
图2是图1所示的废气处理系统的实施例的后透视图。
[0047]
图3是图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其入口模块被分解。
[0048]
图4是图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其过滤器单元壳体和其入口模块被分解。
[0049]
图5是图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其第二结构与第一结构分离。
[0050]
图6是图1所示的废气处理系统的实施例的截面前透视图。
[0051]
图7是图1所示的废气处理系统的实施例的截面前透视图。
[0052]
图8是图1所示的废气处理系统的实施例的截面后透视图。
具体实施方式
[0053]
在广泛的背景下，本发明存在许多优点，以及实施例的甚至更有利的方面。
[0054]
现在将参考附图1至8更详细地描述根据本发明的装置和系统。附图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为以任何方式限制本发明。
[0055]
所用材料可以是不锈钢，其具有低热膨胀、耐尿素腐蚀、并具有良好的可成形性和可焊接性。然而，也可以使用其它合适的材料。
[0056]
图1示出了根据本发明的用于车辆内燃机废气的废气处理系统(15)的实施例的前透视图。在该图中可以看到包括过滤器单元壳体(5)和入口模块(4)的次或第二结构(28)，该入口模块(4)包括来自车辆内燃机的废气的入口管(3)。在该图中，还示出了主或第一结构(27)，除其他外，该结构包括第一偏转壁(13)、第二偏转壁(14)和突起(26)以及带(1)。
[0057]
在图1所示的实施例中，第一结构(27)的突起(26)被配置成与第二结构(28)接触，并且具体地与入口模块(4)接触，使得所述第一和第二结构(27，28)被适当地放置和对准。在该实施例中，带(1)有助于通过第一结构(27)为第二结构(28)提供支撑。所述第二结构
(28)还通过过滤器单元壳体(5)与第一偏转壁(13)之间的连接由第一结构(27)支撑。在该示例性实施例中，过滤器单元壳体(5)与第一偏转壁(13)和入口模块(4)之间的连接使用v形夹(2)进行，所述v形夹(2)确保所述元件之间的对准并且提供大的密封性，同时允许轻松和快速地分离或连接所述元件。
[0058]
在所示的示例性实施例中，第一结构(27)部分地围绕第二结构(28)。这提供了紧凑型的j9九游会真人的解决方案，并且还减少了废气处理系统(15)的热损失。
[0059]
第一和第二结构(27，28)在鞍状布置中的所示布置提供了紧凑型废气处理系统(15)，其消除了内部旁通的风险，并且允许位于过滤器单元壳体(5)内的过滤器单元(19)(见图3和4)和/或入口模块(4)等的容易且快速的维修。
[0060]
图2示出了图1中所示的废气处理系统的实施例的后透视图，其中箭头(16)指示在入口管(3)处来自内燃机的废气的流动方向，并且箭头(17)指示在出口管(18)处离开废气处理系统(15)的废气的流动方向。在该示例性实施例中，入口管(3)设置有氮氧化物(nox)传感器凸台(11)和温度传感器凸台(12)，使得能够监测废气处理系统(15)的入口处的废气的质量。同样，在该示例性实施例中，出口管(18)设置有颗粒物质(pm)传感器凸台(10)，并且第一偏转壁(13)在其与出口管(18)的连接处附近设置有nox传感器凸台(9)，使得也能够监测废气处理系统(15)的出口处的废气的质量。在其它实施例中，上述传感器凸台的其它布置也是可能的，例如，nox传感器凸台(9)也可以放置在出口管(18)处。
[0061]
第一偏转壁(13)和/或第二偏转壁(14)也可以设有另外的仪器。特别地，所示示例性实施例的第一偏转壁(13)还设置有压力传感器凸台(7)和温度传感器凸台(8)，以测量流过废气处理系统(15)的废气。在该示例性实施例中，第一偏转壁13还设置有用于容纳剂量模块或压力雾化器(未示出)的剂量单元安装件6，以将液体(诸如尿素水溶液(aqueous urea solution)，特别是尿素水溶液(urea water solution))注入到流经混合室23(见图6和7)的废气中，在该混合室中液体随后蒸发以形成气态氨。该仪器是可选的，并且可以在实施例之间变化。更多的仪器可以放置在本发明的废气处理系统的其它元件或位置中。本发明的废气处理系统的其它实施例可以具有比上文所述的实施例更少的仪器。
[0062]
图3示出了图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其入口模块被分解。在该视图中还描绘了由第二结构限定的纵向轴线，其限定了移除入口模块(4)的轴向方向(24)。这可以通过松开位于入口模块(4)的出口和过滤器单元壳体(5)的入口之间的连接中的带(1)和v形夹(2)来实现。为了轴向地移除入口模块(4)，废气处理系统(15)的入口管(3)也可能需要与车辆废气系统的上游分支(未示出)分离。然而，也可能的是，入口管(3)和车辆废气系统的上游分支之间的连接，或者上游分支本身，允许入口模块(4)足够的轴向位移，而不会松开、松动、解耦所述连接。
[0063]
一旦入口模块(4)从废气处理系统(15)移除或取出，位于过滤器单元壳体(5)内的过滤器单元(19)就被暴露。在所示的示例性实施例的情况下，所述过滤器单元(19)是柴油微粒过滤器(dpf)，但它也可以是汽油微粒过滤器(gpf)。
[0064]
在该示例性实施例中，入口管(3)和出口管(18)(参见图1)相对于第二结构(28)的纵向轴线径向地布置。然而，在其它实施例中，入口管(3)和出口管(18)可以相对于第二结构(28)的所述纵向轴线轴向地布置。其它实施例可具有径向布置的入口管(3)和轴向布置的出口管(18)，或反之亦然。
[0065]
图4示出了图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其过滤器单元壳体和其入口模块被分解。在该图中，在沿着相对于由第二结构限定的纵向轴线的轴向方向(24)抽出入口模块(4)之后，沿着相对于由第二结构限定的所述纵向轴线的径向方向(25)从废气处理系统(15)抽出或移除过滤器单元壳体(5)。为了以这种方式抽出，在所示的示例性实施例中，必须松开过滤器单元壳体(5)的出口和第一偏转壁(13)的入口之间的连接的v形夹(2)。
[0066]
应当注意，在图4所示的示例性实施例中，过滤器单元壳体(5)也可以沿着轴向方向(24)从废气处理系统(15)抽出或移除。在这种情况下，滤波器单元壳体(5)穿过带(1)。如果与入口模块(4)一起完成，则过滤器单元壳体(5)的轴向移除变得更容易，也就是说，该过程通过松开位于第一偏转壁(13)的入口与过滤器单元壳体(5)的出口之间的连接部中的v形夹(2)而开始。一旦完成这个，第二结构28(见图1)，即过滤器单元壳体5和入口模块(4)，可以以与图3中关于入口模块(4)所示的方式类似的方式沿着轴向方向(24)抽出。该步骤的结果可在图5中看到。在抽出第二结构28(见图1)之后，如果需要，可松开过滤器单元壳体5的入口和入口模块4的出口之间的连接的v形夹(2)，使得过滤器单元壳体(5)或其过滤器单元(19)和/或入口模块(4)易于维修或更换。
[0067]
图5示出了图1所示的废气处理系统的实施例的前透视图，其中其第二结构从第一结构上拆下。该图清楚地示出了从主或第一结构(27)中抽出次或第二结构(28)的可能性，如前所述。在该图中还可以看到有助于提供该实施例的废气处理系统(15)的鞍状布置的突起(26)和带(1)。
[0068]
图6示出了图1所示的废气处理系统的实施例的截面前透视图，在该截面图中，流经废气处理系统(15)的废气流用箭头(30)表示。废气通过入口管在相对于第二结构(28)的纵向轴线的径向方向(16)上进入废气处理系统(15)(参见图3和图4)。入口模块(4)的入口锥(29)使通过入口管(3)进入废气处理系统(15)的废气偏转到第二催化转化器，在这种情况下，第二催化转化器是柴油氧化催化器(doc)(20)。在流经doc(20)之后，废气流经过滤器单元(19)。在过滤器单元(19)之后，废气到达第一偏转壁(13)和由所述第一偏转壁(13)包围的第一传输锥(31)，使离开过滤器单元(19)、特别是dpf的废气偏转到混合室(23)，使得混合室(23)中的气体的流动路径(30)与过滤器单元(19)中的废气的流动路径(30)的方向相反。在离开混合室(23)之后，废气通过由第二偏转壁(14)包围的第二传输锥(32)被偏转到第一催化转化器。
[0069]
图7示出了图1所示的废气处理系统的实施例的截面前透视图。该视图示出了在由位于第二偏转壁(14)处的第二传输锥(32)偏转之后，混合室(23)和第一催化转化器中的废气的流动路径(30)。在所示的示例性实施例中，位于第一结构中的第一催化转化器包括第一选择性催化还原(scr)催化剂(21)，其之后是第一氨逃逸催化剂(asc)(22)。
[0070]
图8示出了图1所示的废气处理系统的实施例的截面后透视图。该图示出了所示的示例性实施例的第一催化转化器，除了上述的第一scr催化剂(21)和第一asc(22)之外，还包括第二scr催化剂(21')和位于所述第二scr催化剂(21')下游的第二asc(22')。在这样的实施例中，第一scr催化剂(21)和第一asc(22)限定第一催化流动路径，而第二scr催化剂(21')和第二asc(22')限定第二催化流动路径。如果废气处理系统(15)包括多于一个的催化流动路径，如在所示的实施例的情况下，第二偏转壁(14)的第二传输锥(32)也被配置成
将废气流分成每个催化流动路径。一旦废气离开其相应的催化流动路径，就被引导到出口管(18)并离开废气处理系统(15)。
[0071]
尽管图中所示的示例性实施例在主或第一结构(27)中包括两个催化流动路径，但是其它实施例可以包括仅一个催化流动路径或多于两个催化流动路径。
[0072]
在前述附图中所示的示例性实施例中，过滤器单元(19)、doc(20)、第一和第二scr催化剂(21，21')以及第一和第二asc(22，22')与装备有本发明的废气处理系统(15)的车辆的(一个或多个)车架纵梁平行地布置。上述不同元件与车辆的(一个或多个)车架纵梁之间的连接提供了第二结构(28)与车辆车架之间的结构刚性连接。
[0073]
本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均通过引用并入本文，其程度如同每篇参考文献单独且具体地指明通过引用并入本文并在本文中整体阐述。
[0074]
所有标题和副标题在此仅为了方便而使用，并且不应被解释为以任何方式限制本发明。
[0075]
本发明包括上述元件在其所有可能变化中的任何组合，除非在此另有说明或与上下文明显矛盾。
[0076]
除非本文另外指出，否则本文中列举的数值范围仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简短方法，并且每个单独值被并入说明书中，如同其在本文中被单独列举一样。除非另有说明，本文提供的所有精确值代表相应的近似值(例如，关于特定因素或测量提供的所有精确示例性值可被认为也提供相应的近似测量，在适当的情况下用“约”修饰)。
[0077]
除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以任何合适的顺序进行。
[0078]
在描述本发明的上下文中使用的术语“一(a)”和“一个(an)”和“该(the)”以及类似的指示物应被解释为插入单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。因此，“一”和“一个”和“该”可以表示至少一个，或者一个或多个。
[0079]
如本文所用的术语“和/或”旨在表示两种替代方案以及单独的替代方案中的每一种。例如，表述“xxx和/或yyy”意指“xxx和yyy；xxx；或yyy”，所有三个替代方案都取决于各自的实施例。
[0080]
除非另外指明，本文所提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围进行限制。说明书中的语言不应被解释为表示任何元件对于本发明的实践是必要的，除非同样明确地陈述。
[0081]
在此引用和并入专利文献仅仅是为了方便，并不反映这些专利文献的有效性、专利性和/或可实施性的任何观点。
[0082]
除非另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文使用关于一个或多个要素的术语诸如“包含(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”或“含有(containing)”对本发明的任何方面或实施方案的描述旨在提供对“由该一个或多个特定要素组成”、“基本上由该一个或多个特定要素组成”或“基本上包含该一个或多个特定要素”的本发明的类似方面或实施方案的支持(例如，除非另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文描述为包含特定要素的组合物应当理解为也描述由该要素组成的组合物)。
[0083]
本发明包括在适用法律所允许的最大程度上对本文提出的方面或权利要求中所
引用的主题的所有修改和等同物。
[0084]
在上述说明中公开的特征可以单独地或以其任意组合地成为以其不同形式实现本发明的材料。