(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの排ガス処理コンポーネント２を有し、少なくとも１つの排気ライン３を有し、排気システム１を自動車６の内燃機関５に接続するための少なくとも１つの接続デバイス４を有し、排気システム１を自動車６にさらに固定するための少なくとも１つの固定エレメント７を有する排気システム１に関する。少なくとも１つの排気処理コンポーネント２は、固定された状態で１５０Ｈｚ未満の第１の共振振動数範囲で振動させられることができる。内燃機関５の始動または停止のときに、少なくとも１つの排気処理コンポーネント２は、少なくとも内燃機関５の振動によって振動させられることができる。本発明は、特に、自動車６の始動の間、排ガス処理コンポーネント２から残余の灰の除去を可能にする。それによって、この種の排ガス処理コンポーネントのための保守費用は、減少し、そして、排ガス処理コンポーネント２の長期に亘る有効な作動は、可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント（２）を有し、少なくとも１つの排気ライン（３）を有し、排気システム（１）を自動車（６）の内燃機関（５）に接続するための少なくとも１つの接続デバイス（４）を有し、前記排気システム（１）を前記自動車（６）にさらに固定するための少なくとも１つの固定エレメント（７）を有する排気システム（１）であって、前記少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント（２）は、固定された状態において、３００Ｈｚ未満の第１の共振振動数範囲を有する振動を実行するように刺激されることができる、排気システム（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント（２）は、前記内燃機関（５）の少なくとも始動または停止の間、前記内燃機関（５）の振動によって前記第１の共振振動数範囲を有する振動を実行するように刺激されることができる、請求項１に記載の排気システム（１）。
【請求項３】
前記第１の共振振動数範囲から共振振動数が達成されるように、以下の構成要素：
−接続デバイス（４）、
−固定エレメント（７）、
−排ガス浄化コンポーネント（２）、
−排気ライン（３）、
のうちの少なくとも２つが設計される、請求項１または２に記載の排気システム（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント（２）は、５００Ｈｚを超える第２の共振振動数範囲を有する少なくとも１つの部分（８）を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気システム（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント（２）は、前記第２の共振振動数範囲の振動数を有する振動を実行するために前記排ガス浄化コンポーネント（２）を刺激することのできる振動エレメント（９）を割り当てられる、請求項４に記載の排気システム（１）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気システム（１）を有する自動車（６）。
【請求項７】
内燃機関（５）を有し、および排気システム（１）を有する自動車（６）を作動させる方法であって、始動プロセスの間、前記内燃機関（５）は、１５０Ｈｚ未満の第１の共振振動数範囲を有する前記内燃機関（５）の振動が、排ガス浄化コンポーネント（２）が粒子（１０）から解放されるように振動を実行するために刺激される排ガス浄化コンポーネント（２）に前記振動が伝わるような延べ時間の間刺激されるように、作動する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化コンポーネントを有し、排気ラインを有し、接続デバイスを有し、そして固定エレメントを有する排気システムに関する。排気システムを有する自動車および自動車を作動する方法もまた、明記される。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気システムにおける排ガス浄化コンポーネントは、異なる機能を有してよい。排ガス浄化コンポーネントは、例えば、触媒コンバータ基板本体として、吸着器として、フィルタとして、フローミキサとして、および／または粒子セパレータとして、用いられる。前記排ガス浄化コンポーネントは、概して、流体が通って流れることのできる通路またはダクトを有する。そしてそれは、適切な場合、少なくとも部分的に（触媒的に）コーティングされて、および／またはフィルタを有して形成される。ダクト内に流入する排ガスは、例えば、粒子のためのフィルタまたは分離面、および／または触媒的に活性な表面との親密な接触が理解されるように、転換構造によって、部分的にダクト壁を通過させられてもよい。堆積すす粒子、灰および／またはカーボン粒子は、ＮＯ２（二酸化窒素）がある場合には高い排ガス温度によって、および／または触媒的に活性なコーティングによって、少なくとも断続的に変換されることができる。
【０００３】
しかしながら、堆積すす粒子および／またはカーボン粒子または灰が完全に変換されない状況は、起こる。この種の変換されない残余がフィルタ内におよび／またはダクト壁上に集まる場合、特に隣接するダクト間の遷移点で、排ガス浄化コンポーネントは、少なくとも部分的にブロックされ得る。これは、排ガス浄化コンポーネント全体の排ガスの増加した圧力損失に、したがって内燃機関の効率の減少に至る。さらに、触媒的に活性な表面は、少なくとも部分的にカバーされることができて、したがってこのようにして減少されることができる。そしてそれは、同様に望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、従来技術に関して強調される課題を少なくとも部分的に解決すること、および、特に、ガス状物質に変換されることができない粒子（例えば灰）が排気システムの臨界領域から除去されることのできる排気システムを特定することは、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は、独立請求項の特徴による排気システムおよび方法によって達成される。本発明のさらに有利な実施形態は、従属請求項において特定されて、以下にさらに詳細に記載される。従属請求項において個々に特定される特徴が、いかなる所望の技術的に意味のある様式において互いに組み合わされてよく、本発明の別の実施形態を定めてよいことは、指摘されなければならない。さらに、請求項において特定される特徴は、記載において、提示される本発明のさらに好適な改良とともに、より正確に表現されて、より詳細に説明される。
【０００６】
この目的は、つぎの排気システムによって達成される。すなわち、少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントを有し、少なくとも１つの排気ラインを有し、排気システムを自動車の内燃機関に接続するための少なくとも１つの接続デバイスを有し、排気システムを自動車にさらに固定するための少なくとも１つの固定エレメントを有し、少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントは、固定された状態において、３００Ｈｚ未満の、好ましくは１５０Ｈｚ未満の第１の共振振動数範囲を有する振動を実行するように刺激されることができ、排ガス浄化コンポーネントは、固定された状態において、好ましくは少なくとも５０Ｈｚの第１の共振振動数範囲を有する振動を実行するように刺激されることができる。
【０００７】
排ガス浄化コンポーネントは、以下の構成要素のうちの少なくとも１つを意味するように特に理解される：ハニカムボディ、フィルタ、セパレータ、触媒コンバータ基板本体、吸着器およびフローミキサ。前記排ガス浄化コンポーネントは、排気ラインに、または、内燃機関に割り当てられる排気システムの排ガス再循環ラインに配置されて、したがって、排ガスにさらされる。この目的のために、排ガス浄化コンポーネントは、例えば、非積極的なロックのおよび／または積極的なロックのおよび／または結合力がある仕方で排気ラインに接続されるか、または接触している。
【０００８】
接続デバイスは、それによって排気システムが内燃機関に直接接続されるかまたはそれと接触して配置される構成要素を意味するように理解される。接続デバイスは、内燃機関にネジでとめられるフランジの形であってよい。接続デバイスは、しかしながら、内燃機関に対する排気システムの溶接接続であると理解されてもよい。接続デバイスは、排ガスが通って流れ、そして少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントが配置される排気ラインによって、通常隣接される。排気システムは、少なくとも１つのさらなる固定エレメントによって自動車に接続している。少なくとも１つの固定エレメントは、自動車に対する排気システムの堅固なまたは弾力性のある接続を生じることができる。少なくとも１つの固定エレメントは、自動車の特に下側に設けられて、例えば、内燃機関から少し離れて、排気システムを所望の位置に取り付ける少なくとも１つのブラケットを含む。
【０００９】
固定された状態は、排気システムが接続デバイスで、そして意図された使用の状況に対して対応する少なくとも１つの固定エレメントで固定されることを意味するように特に理解される。共振振動数の決定のために、排気システムは、したがって、自動車において意図されるように搭載されるか、または、意図された使用状況のような同じ仕方でテストスタンドに固定される。
【００１０】
排気システムの少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントの共振振動数は、一方では、シミュレーションにおける数字で表す方式によって決定されてよい。さらに、排気システムに配置される排ガス浄化コンポーネントの共振振動数の実験的な決定もまた、可能である。この目的のために、内部燃焼の動作の間と同じ方式で固定された排気システムは、例えば、加振源によって、空間方向において少なくとも１ｍｍ［ミリメートル］の振幅を有する刺激を、相互に直交する最高３つの方向に連続して受ける。加振源は、例えば、１Ｈｚ〜１６０００Ｈｚの刺激振動数を発生する。共振振動数を決定するために、振動の振幅は、刺激振動数の関数として、排気システム（特に排ガス浄化コンポーネント）とは異なる位置で記録される。最大振幅が決定される振動数は、共振振動数と呼ばれる。
【００１１】
共振振動数範囲は、１０Ｈｚ、好ましくは５Ｈｚ、特に好ましくは２Ｈｚの幅を有して、共振振動数を中央に囲む振動数間隔に関係する。あるいは、共振振動数範囲は、振動振幅対刺激振動数のプロットにおける共振振動数の半値幅（共振振動数範囲は、半値幅の多くても１０倍、好ましくは多くても５倍、特に好ましくは多くても３倍に対応する）によって決定されてもよい。
【００１２】
排気システムは、加振によって振動を実行するように刺激されることができる。振動は、振幅および振動数によって、排気システムの所定の位置で特徴づけられてよい。ここで、振幅および振動数は、排気システムのすべての位置で一致する必要はない。第１の共振振動数範囲の振動数を有する振動は、特に、全体として、排ガス浄化コンポーネントによって実行される振動（すなわち、特に、排ガス浄化コンポーネントのハウジングがその休止位置から振動する振動）である。排ガス浄化コンポーネントの全ての部分も、その休止位置からハウジングの振動と共に振動する。減衰する方式でハウジングに搭載される部分は、ハウジング自体よりも小さい振幅で振動してよい。第１の共振振動数範囲の振動数を有する振動が減衰しない方式で全ての部分に伝導されることは、しかしながら好ましい。排ガス浄化コンポーネント（例えばフィルタ材料）の可撓性要素がより大きい振幅で振動するのに反して、排ガス浄化システム（例えばハウジング）の剛構造が比較的小さい振幅で振動することも、しかしながら考えられる。排ガス浄化コンポーネントの振動はまた、したがって、振動を実行するために排ガス浄化コンポーネントに堆積された灰粒子および／またはすす粒子も刺激する。蓄積サイトのそれとは異なる前記粒子の質量慣性のせいで、堆積した粒子は、蓄積サイトから分離することができて、例えば排ガス流れに移ることができる。
【００１３】
第１の共振振動数範囲の振動数を有する排ガス浄化コンポーネントの刺激の結果、排ガス浄化コンポーネントは、かなりの振幅を有する振動を実行する。それによって、粒子は、それらの蓄積サイトから分離される。
【００１４】
少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントが内燃機関の少なくとも始動または停止の間、内燃機関の振動によって振動を実行するように刺激されることができるように、３００Ｈｚ未満の、そして特に１５０Ｈｚ未満の第１の共振振動数範囲は、選択される。始動の間、内燃機関が０Ｈｚの周波数（回転数）から、アイドル回転速度に割り当て可能な３００Ｈｚの周波数（回転数）まで上昇するので、排ガス浄化コンポーネントは、内燃機関の作動の間、振動によって少なくとも１回掃除される。共振振動数範囲が５０Ｈｚよりも高い場合、旅行中に道路の平坦でない路面によって生じる振動による排ガス浄化コンポーネントの振動の刺激は、防止される。
【００１５】
第１の共振振動数範囲からの振動数は、以下の構成要素のうちの少なくとも２つの設計によって、好ましくは達成される：
−接続デバイス、
−固定エレメント、
−排ガス浄化コンポーネントの質量、
−排気ライン。
【００１６】
特に、３００Ｈｚ未満の、または１５０Ｈｚ未満でさえの第１の共振振動数範囲が理解されるように、上述した構成要素の機械的性質は、互いに調整される。機械的性質は、特に、質量、曲げ剛性、構成要素の弾性係数および／またはその接続位置に関係する。
【００１７】
少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントは、流体が通って流れることができて、フィルタ材料によって少なくとも部分的に形成される壁を有するダクトと、ダクトの中へ突き出る多数の構造とを有するのが好ましい。このようにして設計される排ガス浄化コンポーネントによって、ダクトを流れる流体は、粒子および／または灰を捕獲するフィルタ材料を通って隣接するダクトへと流れることができる。好ましい実施形態において、ダクトは、層をなすように配置される。排ガスは、したがって、２つの相互に直交する方向において転換されることができる。少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントが転換方向のうちの少なくとも１つにおいて振動することは、ここで有利である。したがって、フィルタに堆積されたすす粒子および／またはカーボン粒子にとって、休止位置からダクトに向かって両方向に加速されることは、可能である。前記タイプの粒子セパレータの「開いた」実施形態は、灰が振動によって開いた出口に運ばれて、粒子セパレータから出ることによって除去されることもできる利点がある。前記のいわゆる開いた部分流れフィルタのより詳細な説明のために、本出願人の周知の特許公報は、参照される。これに関して、ＷＯ００／００３２６Ａ１またはＷＯ２００５／０９９８６７Ａ１は参照される。そしてその内容は、前記の開いた部分流れフィルタの特徴描写のために考慮に入れられることができる。
【００１８】
排気システムのさらに有利な改良において、少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントは、５００Ｈｚを超える、好ましくは８００Ｈｚを超える、特に好ましくは１０００Ｈｚを超える第２の共振振動数範囲を有する少なくとも１つの部分を有する。排気システムにおいて固定された排ガス浄化コンポーネントのふるまいを特徴づける第１の共振振動数範囲とは反対に、第２の共振振動数範囲は、排ガス浄化コンポーネント自体の部分を特徴づける。少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントの部分は、特に、ダクト（特にフィルタ材料）の構造および／または壁である。第２の共振振動数範囲は、したがって、内燃機関によって通常発生する振動周波数の外側に位置する。排ガス浄化コンポーネントの部分は、したがって、内燃機関単独で（すなわち、特に、前記範囲における排気ラインの対応する共振振動なしで）振動を実行するように刺激されることができない。それによって、旅行の間、振動を実行する部分の望まれない刺激は、回避される。
【００１９】
第２の共振振動数範囲は、特に、振動により刺激される固定された排ガス浄化コンポーネントによって決定される。そして、個々の部分の振動は、刺激による振動の振動数の関数として記録される。
【００２０】
少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネントが、第２の共振振動数範囲の振動数を有する振動を実行するように排ガス浄化コンポーネントを刺激することができる振動エレメントを割り当てられる場合、それは有利である。振動の結果、排ガス浄化コンポーネントに堆積された粒子は、蓄積サイトから分離される。始動または停止の間、内燃機関によって発生する振動に加えて、排ガス浄化コンポーネントは、振動エレメントによって、内燃機関の作動の間、目標とする仕方で掃除されることができる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、本発明による排気システムを有する自動車は、提案される。
【００２２】
本発明のさらに別の態様によれば、内燃機関を有し、および排気システムを有する自動車を作動する方法であって、始動プロセスの間、内燃機関は、内燃機関の振動が、１５０Ｈｚ未満の共振振動数範囲において振動を実行する（そうすると、粒子から解放される）ように刺激される排ガス浄化コンポーネントに前記振動が伝わるような延べ時間の間刺激されるように作動される、方法は、提案される。この種の方法は、エンジンの始動の間、対応して選択されているインジェクション時間およびインジェクション持続期間によって特に実現される。
【００２３】
本発明および発明の技術分野は、図を参照して一例をあげて以下に説明される。図は、本発明の特に好ましい実施形態を示すと指摘されなければならない。そしてそれに、本発明はしかしながら制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明による排気システムを有する自動車を示す。
【図２】図２は、排ガス浄化コンポーネントの詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、内燃機関５を有し、そして排気システム１を有する自動車６を図式的に示す。排気システム１は、２つの（統合した）排ガス浄化コンポーネント２を有する排気ライン３を有し、接続デバイス４を有し、そして２つの固定エレメント７を有する。排気システム１は、接続デバイス４によって内燃機関５に接続され、加えて、固定エレメント７によって自動車６に接続される。データライン１８を介して制御装置１９に接続される検出器１７もまた、排気ライン３上に配置される。１つの排ガス浄化コンポーネント２はまた、データライン１８を介して制御装置１９に同様に接続される振動エレメント９を割り当てられる。制御装置１９は、さらに内燃機関５に接続される。
【００２６】
少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント２が３００Ｈｚ未満の、または１５０Ｈｚ未満でさえの、しかし５０Ｈｚを超える第１の共振振動数範囲を有するように、排ガス浄化コンポーネント２の、排気ライン３の、接続デバイス４の、そして固定エレメント７の機械的性質は、互いに調整される。内燃機関５の振動が排気システム１に伝わる結果として、内燃機関５の始動の間、少なくとも１つの排ガス浄化コンポーネント２が振動を実行するように刺激されることは、このようにして確実にされる。そうすると、排ガス浄化コンポーネント２に堆積された粒子は、分離される。旅行の間、道路の平坦でない路面の結果としての振動の刺激は、しかしながら防止される。内燃機関５がアイドリングしているおよび／または負荷不足の間、排ガス浄化コンポーネント２が振動を実行するような刺激は、したがって、（必要に応じて）同様に実際に防止されることができる。内燃機関５の始動の間、制御装置１９は、好ましくは第１の共振振動数範囲からの振動数を有する振動が刺激されるような方法で、インジェクションプロセスを制御する。
【００２７】
検出器１７は、排気ライン３における排ガスのパラメータ（例えば圧力、温度および／または排ガス成分）を決定して、これらを制御装置１９に発信する。所定の時間間隔の後、および／または内燃機関５の予め定義可能なパラメータがある場合に、および／または排ガスの予め定義可能なパラメータがある場合に、制御装置１９は、振動を実行するための信号を振動エレメント９に送ることができる。振動エレメント９は、５００Ｈｚ［１／ｓｅｃ］を超える振動数を有する特定の振動を実行する。排ガス浄化コンポーネント２が排ガス浄化コンポーネント２の部分８の第２の共振振動数範囲の振動数によって刺激されるように、刺激的な振動の振動数は、したがって、セットされることができる。排ガス浄化コンポーネント２は、振動エレメント９によって、異なる振動数を有する交互の仕方で刺激されてよい。ここで、振動エレメント９の刺激的な振幅は、好ましくは１ｍｍ未満である。ここで、排ガス浄化コンポーネント２は、内燃機関５の作動の間、実行される。そうすると、排ガス浄化コンポーネント２に堆積されていて、そして、再生の間、変換されなかった粒子は、内燃機関の排ガス流れによって分離されて、流れに乗る。振動エレメント９は、例えば、圧電素子または電動機でもよい。
【００２８】
図２は、排ガス浄化コンポーネント２の詳細を示す。排ガス浄化コンポーネント２は、排ガスが最初の流れ方向１６において流れるダクト１１を有する。ダクト１１は、通路１５を有し、そしてフィルタ材料１２によって部分的に形成されるダクト壁１３によって形成される。さらに、ダクト壁１３は、排ガスを転換させる構造１４（例えば波形金属箔）を有してよい。矢印は、排ガスの流れ方向を示す。排ガスは、それにともなう粒子１０を担持して、粒子１０がフィルタ材料１２に堆積されることができるように構造１４によって転換される。一般に、排ガス浄化コンポーネント２の再生の間、すす粒子および灰は、二酸化炭素および窒素に変換される。しかしながら、前記変換が完全に起こらない状況は、起きてよい。そして、その結果、フィルタ材料１２および／または通路１５は、ブロックされる。この種の妨害は、排ガス浄化コンポーネント２全体の圧力損失をおそらく増加させる。内燃機関５の始動または停止の間、振動を実行するために排ガス浄化コンポーネント２の刺激の結果、堆積した粒子１０は、分離することができて、排ガス流れに移ることができる。排ガス浄化コンポーネント２の妨害は、したがって、有効な仕方で防止される。
【００２９】
本発明は、特に、自動車６の始動の間、排ガス浄化コンポーネント２から残余の灰の除去ができるようにする。それによって、この種の排ガス浄化コンポーネントのための保守費用は、減少し、そして、排ガス浄化コンポーネント２の長期に亘る有効な作動は、可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…排気システム
２…排ガス浄化コンポーネント
３…排気ライン
４…接続デバイス
５…内燃機関
６…自動車
７…固定エレメント
８…部分
９…振動エレメント
１０…粒子
１１…ダクト
１２…フィルタ材料
１３…ダクト壁
１４…構造
１５…通路
１６…流れ方向
１７…検出器
１８…データライン
１９…制御装置
【図１】
2013543554.tif 000003
【図２】
2013543554.tif 000004
【国際調査報告】
2013543554.tif 000005
2013543554.tif 000006
2013543554.tif 000007
2013543554.tif 000008
2013543554.tif 000009
2013543554.tif 000010