用于將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置制造方法
【專利摘要】一種用于將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置，包括：混合室（3），其用來使廢氣流動(dòng)通過混合室，并在它的下游端部（5）處具有熱傳導(dǎo)材料制成的端壁（7），所述端壁充當(dāng)混合室（3）的端面；噴射裝置（12），其用于將液態(tài)介質(zhì)以噴霧形式噴入混合室（3）中或噴入被導(dǎo)入混合室（3）的廢氣中；鄰近于混合室（3）的廢氣通道（13），其用來使廢氣流動(dòng)通過混合室、并由所述端壁（7）相對(duì)于混合室（3）定界；和熱傳導(dǎo)材料制成的熱凸緣（14），其定位在所述端壁（7）的朝向所述廢氣通道（13）的一側(cè)的至少一部分上，所述熱凸緣延伸到所述廢氣通道（13）中，且適于從流動(dòng)通過所述廢氣通道的廢氣吸收熱量并將該熱量釋放到所述端壁。
【專利說明】用于將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于將液態(tài)介質(zhì)、例如尿素導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為滿足普遍的廢氣清潔要求，現(xiàn)今的機(jī)動(dòng)車輛通常設(shè)有在廢氣管路中的催化器，以實(shí)現(xiàn)將廢氣的環(huán)境有害成分催化轉(zhuǎn)化為環(huán)境有害性較小的物質(zhì)。已經(jīng)采用的用于實(shí)現(xiàn)有效的催化轉(zhuǎn)化的方法基于將還原劑在催化器上游噴射到廢氣中。形成還原劑的一部分或由還原劑形成的還原性物質(zhì)由廢氣攜帶到催化器中，并被吸附在催化器中的活性座上，導(dǎo)致還原性物質(zhì)在催化器中累積。累積的還原性物質(zhì)接下來可與廢氣物質(zhì)反應(yīng)，從而將廢氣物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境影響較小的物質(zhì)。這種還原催化器可例如是SCR (選擇性催化還原)類型的。該類型的催化器在下文中稱作SCR催化器。SCR催化器能降低廢氣中的N0X。在SCR催化器的情況下，成尿素形式的還原劑通常在催化器上游被噴射到廢氣中。將尿素噴射到廢氣中導(dǎo)致氨的形成，所述氨接下來用作幫助SCR催化器中的催化轉(zhuǎn)化的還原性物質(zhì)。氨借助于被吸附在催化器中的活性座上而累積在催化器中，且當(dāng)存在于廢氣中的NOx在催化器中與在催化器中的活性座上累積的氨發(fā)生接觸時(shí)，所述NOx被轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?br> [0003]當(dāng)尿素被用作還原劑時(shí)，它以液態(tài)尿素溶液的形式經(jīng)由噴射機(jī)構(gòu)被噴射到廢氣管路中。所述噴射機(jī)構(gòu)包括噴嘴，尿素溶液經(jīng)由所述噴嘴在受壓狀態(tài)下成微細(xì)噴霧的形式被噴射到噴射機(jī)構(gòu)中。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的許多操作狀態(tài)中，廢氣將會(huì)處于足夠高的溫度下，以能夠使尿素溶液汽化從而形成氨。然而，難以避免的是，供給的尿素溶液的一部分與廢氣管路的內(nèi)壁表面發(fā)生接觸并以未汽化的狀態(tài)附著其上。當(dāng)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)以一致的方式運(yùn)行一段時(shí)間、即在穩(wěn)定狀態(tài)的操作條件過程中時(shí)，在廢氣流中不發(fā)生明顯的變化，因而在所述時(shí)間段期間被噴射到廢氣中的尿素溶液將會(huì)基本上接觸到廢氣管路的相同區(qū)域。相對(duì)較冷的尿素溶液可引起在廢氣管路的該區(qū)域中的溫度局部降低至100°c以下，從而可導(dǎo)致尿素溶液的膜層在該區(qū)域中形成，所述膜層接下來被廢氣流帶走。當(dāng)該膜層在廢氣管路中已經(jīng)移動(dòng)特定距離時(shí)，尿素溶液中的水將會(huì)在熱的廢氣影響下蒸發(fā)掉。固態(tài)尿素將會(huì)留下并緩慢地由廢氣管路中的熱量汽化。在固態(tài)尿素的供給大于汽化的情況下，固態(tài)尿素將會(huì)累積在廢氣管路中。在產(chǎn)生的尿素層變得足夠厚的情況下，尿素及其分解產(chǎn)物將會(huì)互相反應(yīng)而形成稱為尿素顆粒的基于尿素的原始聚合物。這種尿素顆粒久而久之會(huì)阻塞廢氣管路。
[0004]已經(jīng)從W02007/110575A1獲知一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種上述類型的裝置，該裝置提供了更好的可能性來保證所噴入的還原劑受到良好汽化。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，所述目的借助一種具有權(quán)利要求1中所限定的特征的裝置來實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的裝置包括:[0008]-混合室，其用來使廢氣流動(dòng)通過該混合室，并在它的下游端部處具有熱傳導(dǎo)材料制成的端壁，所述端壁充當(dāng)混合室的端面；
[0009]-噴射裝置，其用于將液態(tài)介質(zhì)以噴霧形式噴入混合室中或噴入被導(dǎo)入混合室的廢氣中；
[0010]-鄰近于混合室的廢氣通道，其用來使廢氣流動(dòng)通過混合室、并由所述端壁相對(duì)于混合室定界；和
[0011]-由熱傳導(dǎo)材料制成的熱凸緣，其在所述端壁的朝向所述廢氣通道的一側(cè)定位在所述端壁的至少一部分上，所述熱凸緣延伸到所述廢氣通道中，且適于從流動(dòng)通過所述廢氣通道的廢氣吸收熱量并將該熱量釋放到所述端壁。
[0012]流動(dòng)通過廢氣通道的廢氣會(huì)將熱量釋放到端壁，所述端壁的內(nèi)側(cè)充當(dāng)混合室的內(nèi)部壁表面。這使得消減了混合室的該內(nèi)部壁表面受到的冷卻，因此有助于防止所噴入的介質(zhì)附著于該內(nèi)部壁表面而不汽化。從端壁延伸到廢氣通道中的熱凸緣為將熱量從經(jīng)過廢氣通道的廢氣有效地傳遞至端壁提供了保證。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的特征在于:
[0014]-所述廢氣通道連通至廢氣管道的管狀管道部分，所述廢氣管道適于將廢氣導(dǎo)入廢氣通道，所述管道部分在向內(nèi)的徑向方向上由與所述端壁連通的管狀內(nèi)壁定界；和
[0015]-所述熱凸緣中的至少一些設(shè)有延伸到所述管狀管道部分中的凸緣部分。所述熱凸緣設(shè)有延伸到管狀管道部分中的凸緣部分，使得所述熱凸緣可具有相對(duì)較大的熱量吸收表面。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述凸緣部分定位成與所述管狀內(nèi)壁隔開一段距離。因此，防止了延伸到管狀管道部分中的凸緣部分將熱量釋放到該管道部分的管狀內(nèi)壁，而使得由這些凸緣部分吸收的熱量能夠被導(dǎo)入混合室的端壁，以便將熱量有效地傳遞至混合室的端壁。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的裝置的其他有益特征由從屬權(quán)利要求和以下給出的描述來說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下基于實(shí)施方式并參考附圖來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中:
[0019]圖1是通過根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的裝置的示意性縱向剖視圖；
[0020]圖2是沿著圖1中的剖面線I1-1I的視圖；
[0021]圖3是根據(jù)圖1的裝置的構(gòu)成部件的透視圖；
[0022]圖4是通過根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的裝置的示意性縱向剖視圖；
[0023]圖5是沿著圖4中的剖面線V-V的視圖；以及
[0024]圖6是根據(jù)圖4的裝置的構(gòu)成部件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1-6示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)不同實(shí)施方式的用于將液態(tài)介質(zhì)導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置I。所述裝置例如可在SCR催化器上游定位在廢氣管路中，以便將成尿素或氨的形式的液態(tài)還原劑在SCR催化器上游導(dǎo)入廢氣管路中，或定位在廢氣后處理設(shè)備中，以便將成尿素或氨的形式的液態(tài)還原劑在形成廢氣后處理設(shè)備的一部分的SCR催化器的上游導(dǎo)入。
[0026]裝置I包括混合室3，所述混合室3用于接收來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣，并將廢氣向著例如成SCR催化器的形式的廢氣后處理單元引導(dǎo)。因此，混合室3用于使廢氣流動(dòng)通過該混合室。混合室具有上游端部4和下游端部5。混合室在軸向方向上由在它的下游端部5處的端壁7定界。混合室在徑向方向上還由在噴射室的上游端部4與下游端部5之間延伸的管狀壁6定界。混合室具有用于在其上游端部處接收廢氣的入口 8和用于在其下游端部處釋放廢氣的出口 9。出口 9在管狀壁6的端部處定位在該管狀壁6與端壁7的周邊之間。出口 9優(yōu)選是環(huán)形的，并適于圍繞混合室的中心線10延伸。同樣地，入口 8也優(yōu)選是環(huán)形的，并適于圍繞混合室的中心線10延伸。
[0027]在所示出的實(shí)施方式中，端壁7設(shè)有中間部分7a和圍繞該中間部分的環(huán)形邊緣部分7b。中間部分7a的朝著混合室3的一側(cè)優(yōu)選是凸?fàn)?，如圖1和圖4所示。端壁的邊緣部分7b的朝著混合室3的一側(cè)充當(dāng)引導(dǎo)表面11，所述引導(dǎo)表面11成圓弧狀，以便將流向端壁7的廢氣借助于轉(zhuǎn)換它們的流動(dòng)方向來引導(dǎo)成流向混合室的出口 9。
[0028]用于噴射液態(tài)介質(zhì)的噴射裝置12定位在混合室的上游端部4的中心處，以便將液態(tài)介質(zhì)向著混合室的下游端部5噴射。噴射裝置12 (其例如可包括噴射噴嘴)適于將受壓的液態(tài)介質(zhì)以微細(xì)噴霧的形式噴射到混合室3中。
[0029]裝置I還包括在混合室3的下游鄰近于混合室3定位的廢氣通道13。該廢氣通道用于使廢氣流動(dòng)通過該廢氣通道，并由上述端壁7相對(duì)于混合室定界。熱傳導(dǎo)材料制成的熱凸緣14設(shè)置在端壁7的朝著所述廢氣通道13的一側(cè)的至少一部分上。這些熱凸緣與端壁7熱傳導(dǎo)接觸。這些熱凸緣延伸到廢氣通道13中，且適于從流動(dòng)通過廢氣通道的廢氣吸收熱量，并將該熱量釋放到端壁7，以便加熱端壁7的朝著混合室的表面。端壁7和熱凸緣14優(yōu)選由熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料制成。在所示出的實(shí)施方式中，熱凸緣抵靠端壁的環(huán)形邊緣部分7b，而中間部分7a與熱凸緣脫離。熱凸緣分布在端壁的環(huán)形邊緣部分7b的圓周方向上。在如圖1-3所示的實(shí)施方式中，熱凸緣在端壁的徑向方向上延伸。廢氣通道13被管狀壁15圍繞，且熱凸緣14與該管狀壁15隔開，以避免將熱量傳導(dǎo)到管狀壁15。
[0030]在所示出的實(shí)施方式中，混合室3經(jīng)由廢氣管道16連通至廢氣通道13，所述廢氣管道16具有環(huán)形入口 17和出口 18，所述環(huán)形入口 17用于從混合室接收廢氣，所述出口 18通到廢氣通道的上端部、以便將廢氣輸送至廢氣通道。廢氣管道出口 18是環(huán)形的，并圍繞端壁的邊緣部分7b延伸。廢氣管道包括橫截面為環(huán)形的第一管道部分16a，所述第一管道部分16a具有定位在它的上游端部處的廢氣管道入口 17。廢氣管道還包括橫截面為環(huán)形的第二管道部分16b，所述第二管道部分16b定位在第一管道部分16a的下游。廢氣管道出口18定位在該第二管道部分16b的下游端部處。第一管道部分16a圍繞混合室，且與混合室同軸。第二管道部分16b圍繞第一管道部分16a，且與第一管道部分16a共軸。第二管道部分16b經(jīng)由流動(dòng)換向部分16c連通至第一管道部分16a，所述流動(dòng)換向部分16c是廢氣管道的一部分且適于使流動(dòng)通過廢氣管道的廢氣的流動(dòng)方向換向，從而使廢氣沿著它們?cè)诘谝还艿啦糠?6a中的流動(dòng)的相反方向流動(dòng)通過第二管道部分16b。在第一管道部分16a中，廢氣沿著它們?cè)诨旌鲜抑械牧鲃?dòng)的相反方向流動(dòng)。
[0031]混合室由上述管狀壁6相對(duì)于廢氣管道的第一管道部分16a定界。廢氣管道的第一管道部分16a延伸在該管狀壁的外側(cè)上。廢氣管道的第一和第二管道部分16a、16b自身由管狀分隔壁19彼此定界，所述管狀分隔壁19相對(duì)于所述管狀壁6外部地定位且充當(dāng)?shù)诙艿啦糠?6b的內(nèi)壁。第二管道部分16b在徑向方向上由管狀壁20定界，所述管狀壁20圍繞分隔壁19外部地定位且充當(dāng)?shù)诙艿啦糠?6b的外壁。分隔壁19連通至端壁的邊緣部分7b，而管狀壁20連通至廢氣通道13的上述管狀壁15。
[0032]經(jīng)由噴射裝置12噴射到混合室3中的液態(tài)介質(zhì)的噴霧在混合室中與廢氣產(chǎn)生接觸，所述廢氣經(jīng)由混合室的入口 8以圍繞該噴霧基本上對(duì)稱的流動(dòng)流入混合室。流入混合室的廢氣攜帶液態(tài)介質(zhì)一起到混合室下游。在廢氣移動(dòng)到混合室下游的過程中，液態(tài)介質(zhì)在廢氣中擴(kuò)散開，且液態(tài)介質(zhì)的一部分借助于廢氣的熱量汽化。在移動(dòng)通過混合室時(shí)沒有汽化的液態(tài)介質(zhì)在混合室的下游端部5處到達(dá)端壁7。到達(dá)該端壁7的液態(tài)介質(zhì)將借助于熱的廢氣汽化。廢氣從混合室經(jīng)由廢氣管道16行進(jìn)至廢氣通道13。當(dāng)進(jìn)入廢氣通道時(shí)，廢氣沿著熱凸緣14流動(dòng)并將熱量釋放到熱凸緣14。熱凸緣將該熱量傳遞至端壁7。
[0033]在如圖1-3所不的實(shí)施方式中，熱凸緣設(shè)有凸緣部分14a,所述凸緣部分14a延伸到廢氣管道的上述第二管道部分16b中。這些凸緣部分沿著第二管道部分16b的縱向方向延伸。這些凸緣部分定位在第二管道部分16b的管狀內(nèi)壁19與管狀外壁20之間，并與內(nèi)壁19和外壁20隔開，以避免將熱量傳導(dǎo)至內(nèi)壁19和外壁20。因此，熱凸緣14與第二管道部分16b的管狀壁19、20沒有熱傳遞接觸，而僅與端壁7存在熱傳遞接觸。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的裝置尤其旨在用于重型機(jī)動(dòng)車輛、例如公共汽車、拖拉機(jī)車輛或卡車中。
[0035]由于在不必偏離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的基本思想的情況下，用于其修改的許多可能性對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可能是顯而易見的，因此本發(fā)明當(dāng)然不以任何方式受限于上述實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將液態(tài)介質(zhì)、例如尿素導(dǎo)入來自燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的裝置，所述裝置(I)包括: -混合室(3)，其用來使廢氣流動(dòng)通過所述混合室，并在所述混合室的下游端部(5)處具有熱傳導(dǎo)材料制成的端壁(7)，所述端壁充當(dāng)混合室(3)的端面； -噴射裝置(12)，其用于將液態(tài)介質(zhì)以噴霧形式噴入混合室(3)中或噴入被導(dǎo)入混合室(3)的廢氣中； -鄰近于混合室(3 )的廢氣通道，其用來使廢氣流動(dòng)通過混合室(3 )、并由所述端壁(7 )相對(duì)于混合室(3)定界； 其特征在于，由熱傳導(dǎo)材料制成的熱凸緣(14)定位在所述端壁(7)的朝向所述廢氣通道(13)的一側(cè)的至少一部分上，所述熱凸緣(14)延伸到所述廢氣通道(13)中，且適于從流動(dòng)通過所述廢氣通道的廢氣吸收熱量并將該熱量釋放到所述端壁(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述廢氣通道(13)被管狀壁(15)圍繞，所述熱凸緣(14)定位成與所述管狀壁(15)隔開一段距離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于， -所述廢氣通道(13)連通至廢氣管道(16)的管狀管道部分(16b)，所述廢氣管道適于將廢氣導(dǎo)入廢氣通道(13)，所述管道部分(16b)在徑向方向上向內(nèi)由與所述端壁(7)連通的管狀內(nèi)壁(19)定界；和 -所述熱凸緣(14)中的至少一些設(shè)有延伸到所述管狀管道部分(16b)中的凸緣部分(14a)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述凸緣部分(14a)定位成與所述管狀內(nèi)壁(19)隔開一段距離。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述管狀管道部分(16b)在徑向方向上向外由管狀外壁(20)定界，所述管狀外壁圍繞所述管狀內(nèi)壁(19)外部地定位，所述凸緣部分(14a)定位在所述管狀內(nèi)壁(19)與所述管狀外壁(20)之間并與所述管狀外壁(20)隔開一段距離。
6.如權(quán)利要求5并結(jié)合權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述管狀管道部分(16b)的所述管狀外壁(20 )連通至所述廢氣通道(13)的所述管狀壁(15)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的裝置，其特征在于，所述熱凸緣(14)定位在所述端壁(7)的環(huán)形部分(7b)上，且分布在所述環(huán)形部分(7b)的圓周方向上。
8.如權(quán)利要求1-7中任一所述的裝置，其特征在于，所述廢氣通道(13)定位在所述混合室(3)的下游。
9.如權(quán)利要求1-8中任一所述的裝置，其特征在于，所述噴射裝置(12)定位在混合室的上游端部(4)的中心處,且適于將液態(tài)介質(zhì)向著混合室的下游端部(5)噴射。
10.如權(quán)利要求1-9中任一所述的裝置，其特征在于，所述端壁(7)和所述熱凸緣(14)由金屬制成。
【文檔編號(hào)】B01F3/04GK103827458SQ201280046598
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】D·諾林, D·呂費(fèi)爾特, M·穆斯托寧, H·比耶松, E·拉格奎斯特, F·伊塔比, P·比克斯塔德, M·瓦爾貝里 申請(qǐng)人:斯堪尼亞商用車有限公司