專利名稱：用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn) 行后處理的系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)尤其是柴油發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
通常已知的是，柴油發(fā)動機(jī)和燃料被直接噴入氣缸的燃燒室中的稀燃式汽油發(fā)動 機(jī)由于其過剩氧量較高而容易造成較高的NOx排放。為了降低這種發(fā)動機(jī)的排氣中的NOx 含量，已經(jīng)公開了所謂的選擇性催化還原(SCR)(方法)。其中在排氣通道中將還原劑噴入 排氣流中，該還原劑在存在氧氣的情況下在還原催化劑上將包含在排氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化 為無害的氮?dú)夂退Ｗ鳛檫€原劑，例如添加氨或尿素溶液。
然而使用這種系統(tǒng)的問題在于，選擇性催化還原(反應(yīng))僅在排氣溫度非常高的 情況下才能有效、可靠地進(jìn)行。在排氣系統(tǒng)溫度較低時可能在SCR催化轉(zhuǎn)化器前出現(xiàn)不希 望的尿素沉積，這明顯減低了選擇性催化還原的效率。為了避免這種缺點(diǎn)，多個文獻(xiàn)(DE102004004738A1、EP 1712756A1、US 2006/0275192AUW0 2006/014129A1)公開了在排氣通道中安裝一內(nèi)管，在該內(nèi)管中保持一 靜態(tài)混合器或者使該內(nèi)管充當(dāng)一種擋板/折流板，該擋板在排氣通道中、在內(nèi)管和外壁之 間的間隙中被排氣繞流過，其中，將還原劑定量供給到內(nèi)管區(qū)域中。利用這種措施使得輸入 還原劑的位置處均具有所希望的較高溫度。然而這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的制造工藝和構(gòu)件工藝都相 對復(fù)雜，并導(dǎo)致流動損失升高以及在排氣系統(tǒng)中出現(xiàn)不希望的排氣背壓。此外DE 19856366C1公開了，為了避免在用于選擇性催化還原的還原劑用噴射閥 的區(qū)域中溫度過高，該噴射閥被一直接與排氣管路連接的雙壁閥座所包繞，使得壓力空氣 能吹入在閥座的外壁和內(nèi)壁之間的氣隙，從而冷卻該噴射閥。于是，避免了特別是尿素水溶 液由于噴射閥溫度過高而結(jié)晶。此外，結(jié)合該現(xiàn)有技術(shù)的圖2所示的實施方式描述了一種 結(jié)構(gòu)，其中，前述噴射閥匯入雙壁式排氣通道中。這里，復(fù)雜地在噴射閥的匯入位置上設(shè)置 密封和隔離元件，以避免還原劑不能到達(dá)在兩個管壁之間的空隙中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的系統(tǒng)， 所述發(fā)動機(jī)尤其是柴油發(fā)動機(jī)，借助于該系統(tǒng)能以構(gòu)件工藝簡單、制造工藝簡單的方式對 排氣流中的氮氧化物進(jìn)行功能可靠的、有效的選擇性催化還原。該目的通過權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)。根據(jù)權(quán)利要求1提出沿排氣流動方向觀察，在還原劑定量供給裝置到SCR催化轉(zhuǎn) 化裝置之間或者在還原劑定量供給裝置的下游直至SCR催化轉(zhuǎn)化裝置的區(qū)域中，排氣通道 段被設(shè)計成隔熱的、尤其是氣隙隔離的排氣通道段。這種尤其是氣隙隔離的排氣通道段使 得該氣隙隔離的排氣通道段的內(nèi)置的、引導(dǎo)氣體的管被非常迅速地加熱，從而使該內(nèi)置管 更熱，這一點(diǎn)有利于選擇性催化還原。同時，在此很好地防止了氣隙隔離的排氣通道段的內(nèi)置的、引導(dǎo)氣體的管由外側(cè)例如因噴水等造成的冷卻。此外，根據(jù)一種特別優(yōu)選的構(gòu)造方式，氣隙隔離的排氣通道段通過一設(shè)計成獨(dú)立 構(gòu)件的連接管/中間管構(gòu)成，所述連接管能夠簡單地制造，例如通過雙壁式管結(jié)構(gòu)制成，其 中，在內(nèi)側(cè)的、引導(dǎo)氣體的內(nèi)管被一外管包圍，外管與內(nèi)管相距一預(yù)定的氣隙間距。此外，內(nèi) 管的壁厚優(yōu)選小于外管的壁厚，由此保證內(nèi)管被更迅速地加熱至希望的溫度，同時如此設(shè) 計具有較高熱質(zhì)的外管，從而能通過外管傳遞力流。也就是說，例如從優(yōu)選支承有定量供給 裝置的單壁排氣通道段起、經(jīng)過外管傳遞力流。這種結(jié)構(gòu)既可能利用一體形成的雙壁式排 氣通道段實現(xiàn)，也可以利用設(shè)計成獨(dú)立構(gòu)件的連接管實現(xiàn)。此外，這種設(shè)計成獨(dú)立連接管的構(gòu)件例如可以通過在搭接區(qū)域中的焊接而非常好 地結(jié)合在發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)中。例如可以在SCR催化轉(zhuǎn)化器的區(qū)域中通過氣密的凸緣連接來 實現(xiàn)與相鄰排氣通道段的連接。例如通過設(shè)計成形狀配合的插接結(jié)構(gòu)的搭接連接來實現(xiàn)朝向 還原劑定量供給裝置的方向的連接，其中兩個彼此插接的(管)段環(huán)繞地氣密焊接在一起。在一種特別有利的構(gòu)造方式中，在排氣系統(tǒng)中還設(shè)有靜態(tài)混合器，所述靜態(tài)混合 器設(shè)置在還原劑定量供給裝置的下游，從而得到這樣的順序還原劑定量供給裝置、靜態(tài)混 合器、氣隙隔離的排氣通道段以及SCR催化轉(zhuǎn)化裝置，利用這樣的順序能夠以簡單的構(gòu)件 工藝實現(xiàn)優(yōu)化的選擇性催化還原。具體而言，尤其是通過在定量供給還原劑后使還原劑被 靜態(tài)混合器一一該靜態(tài) 混合器必要時也可以通過其它的、例如可驅(qū)動的混合裝置以等效的 方式形成——極精細(xì)地霧化，從而使極精細(xì)地分布在排氣流中的還原劑到達(dá)SCR催化轉(zhuǎn)化 器，具體而言是通過氣隙隔離的排氣通道段到達(dá)SCR催化轉(zhuǎn)化器，從而可以功能可靠地保 持較高的溫度，所述較高的溫度是有效、優(yōu)化的催化還原所需的。在這種情況下，靜態(tài)混合器本身可以是設(shè)計成獨(dú)立構(gòu)件的連接管的組成部分，所 述靜態(tài)混合器尤其是在那里、在端側(cè)被安裝在面對還原劑定量供給裝置的連接管端部區(qū)域 中?；蛘撸部梢跃o接在還原劑定量供給裝置的下游將靜態(tài)混合器設(shè)置在支承定量供給裝 置的單壁排氣通道壁段中。在此仍要明確指出的是，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是能實現(xiàn)以下的實施方式，在該實施 方式中還原劑定量供給裝置必要時也可以與靜態(tài)混合器一起以簡單的構(gòu)件工藝和制造工 藝設(shè)置在單壁排氣管區(qū)域中，在該單壁排氣管區(qū)域上直接連接氣隙隔離的雙壁排氣通道， 在該雙壁排氣通道上又連接有SCR催化轉(zhuǎn)化器。由此提供一種構(gòu)件工藝和制造工藝更簡 單、進(jìn)而價格更低廉的結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)的功能更可靠。尤其是可以利用還原劑定量供給裝 置、特別是一噴射閥，與雙壁式結(jié)構(gòu)的情況相比，在排氣通道的單壁區(qū)域中以簡單得多的方 式實現(xiàn)了對噴射閥的通入排氣通道的匯入?yún)^(qū)域的布置和密封。針對靜態(tài)混合器是設(shè)計成獨(dú)立構(gòu)件的連接管的組成部分的情況，靜態(tài)混合器可以 有利地作為模塊結(jié)合在預(yù)裝配組件中，這在組裝排氣系統(tǒng)時降低了安裝成本。在一種特別有利的結(jié)構(gòu)中，與柴油發(fā)動機(jī)相關(guān)地在還原劑定量供給裝置的上游設(shè) 置一柴油顆粒過濾器(Diesel-Partikelfilter)，由此能在柴油顆粒過濾器中以已知的方 式過濾出其它的、柴油機(jī)特有的有害物質(zhì)。


下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的很簡化的示意圖，該系統(tǒng)用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣 進(jìn)行后處理；圖2示意性示出沿著圖1的線A-A的剖視圖；以及圖3示意性示出單壁排氣通道段與雙壁連接管的搭接區(qū)域。
具體實施例方式圖1示意性示出一根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1，該系統(tǒng)用于對在此作為稀燃發(fā)動機(jī)的、示 例性的柴油發(fā)動機(jī)(未示出)的排氣進(jìn)行后處理。沿排氣流動方向2觀察，該系統(tǒng)1包括 柴油顆粒過濾器3，在該柴油顆粒過濾器3上連接有一單壁排氣通道段4，一噴射閥5匯入 并保持在該排氣通道段4中，借助于噴射閥5可以將例如尿素溶液6的還原劑噴入排氣流 2中。緊接在噴射閥5的下游設(shè)有一這里僅極為簡化地示出的靜態(tài)混合器7，靜態(tài)混合 器7例如借助于一混合器環(huán)同樣設(shè)置在單壁排氣通道段4中，尤其是與該排氣通道段4徑 向環(huán)繞地焊接。借助于該靜態(tài)混合器7使定量供給的尿素溶液6精細(xì)地分配到排氣流2中。 隨后，這種還原劑排氣混合物沿著一優(yōu)選作為獨(dú)立構(gòu)件的雙壁連接管8流動至SCR催化轉(zhuǎn) 化器9，隨后在SCR催化轉(zhuǎn)化器9中進(jìn)行催化還原(反應(yīng))。連接管8具有一被外管12包圍的、引導(dǎo)氣體的內(nèi)管11，通過形成氣隙10的連接 管8保證引導(dǎo)氣體的內(nèi)管11被更快速地加熱、因此更熱，其中，該內(nèi)管11同時還防止例如 由于噴水等造成的來自外部的冷卻。因此，通過這里示出的順序柴油顆粒過濾器3、噴射 閥5、靜態(tài)混合器7、氣隙隔離的雙壁中間管8和SCR催化轉(zhuǎn)化器9，沿排氣流動方向提供了 一種構(gòu)件工藝簡單、從而制造工藝簡單的系統(tǒng)1，借助于該系統(tǒng)1有效地進(jìn)行選擇性催化還 原。在此尤其是將噴射閥5或者必要時將靜態(tài)混合器7布置在單壁排氣通道段4的區(qū)域中 使得這些構(gòu)件能被簡單地保持和布置在排氣系統(tǒng)中。圖3以放大的剖面圖示出單壁排氣通道段4向連接管8的過渡區(qū)域，尤其由圖3 可見，該過渡區(qū)域可以被構(gòu)造為搭接區(qū)域13，其中例如單壁排氣通道段4的端部以預(yù)定的 插入深度形狀配合地插入連接管8的引導(dǎo)氣體的內(nèi)管11中。這些構(gòu)件徑向環(huán)繞地彼此焊 接以形成氣密連接。此外由圖3可見，連接管8的氣隙10如此形成，即，在軸向上觀察外管 12在端側(cè)與內(nèi)管11以形狀配合地貼合連接的方式相連接，或者外管12和內(nèi)管11在該端側(cè) 處徑向環(huán)形地彼此焊接。優(yōu)選借助于氣密的凸緣連接來實現(xiàn)朝向SCR催化轉(zhuǎn)化器9的方向的、(與排氣通 道段4相)對置的連接，但該連接在此不再詳細(xì)示出。
權(quán)利要求
一種用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)尤其是柴油發(fā)動機(jī)，所述系統(tǒng)具有排氣通道，在所述排氣通道中、在還原劑定量供給裝置的下游設(shè)有作為SCR催化轉(zhuǎn)化裝置的、用于選擇性催化還原的催化轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于，沿排氣流動方向觀察，在所述還原劑定量供給裝置(5)與所述SCR催化轉(zhuǎn)化裝置(9)之間延伸的排氣通道段設(shè)計成隔熱的、尤其是氣隙隔離的排氣通道段(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣隙隔離的排氣通道段通過一設(shè)計 成獨(dú)立構(gòu)件的連接管(8)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過使一外管(12)以留有氣隙(10) 的方式包圍一引導(dǎo)氣體的內(nèi)管(11)而雙壁式地形成所述氣隙隔離的排氣通道段(8)，所述 氣隙隔離的排氣通道段尤其是設(shè)計成使所述內(nèi)管(11)的壁厚小于所述外管(12)的壁厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外管(12)以其對置的兩側(cè)外管端部 區(qū)域與所述內(nèi)管(11)環(huán)繞地連接，尤其是焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣隙隔離的排氣通道段(8) 與支承所述還原劑定量供給裝置(5)的單壁排氣通道壁段(4)連接，尤其是在一搭接區(qū)域 (13)中環(huán)繞地氣密焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有一靜態(tài)混合器(7)，所述靜 態(tài)混合器連接在所述還原劑定量供給裝置(5)下游，從而沿排氣流動方向觀察形成如下構(gòu) 件順序還原劑定量供給裝置(5)、靜態(tài)混合器(7)、尤其是雙壁式連接管的氣隙隔離的排 氣通道段(8)、以及SCR催化轉(zhuǎn)化裝置(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2和6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述靜態(tài)混合器是設(shè)計成獨(dú)立構(gòu)件的 所述連接管的組成部分，所述靜態(tài)混合器尤其是在那里、在端側(cè)被安裝在面對所述還原劑 定量供給裝置的連接管端部區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的系統(tǒng)，其特征在于，緊接在所述還原劑定量供給裝置(5) 的下游，所述靜態(tài)混合器(7)被設(shè)置在支承所述定量供給裝置(5)的單壁排氣通道壁段(4) 中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣隙隔離的排氣通道段(8) 借助于凸緣式連接結(jié)構(gòu)與SCR催化轉(zhuǎn)化裝置(9)氣密連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述還原劑定量供給裝置 (5)的上游設(shè)置一柴油顆粒過濾器(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對稀燃發(fā)動機(jī)的排氣進(jìn)行后處理的系統(tǒng)(1)，所述發(fā)動機(jī)尤其是柴油發(fā)動機(jī)，所述系統(tǒng)具有排氣通道，在所述排氣通道中作為SCR催化轉(zhuǎn)化裝置(9)的、用于選擇性催化還原的催化轉(zhuǎn)化裝置(9)設(shè)置在還原劑定量供給裝置(5)下游。根據(jù)本發(fā)明，沿排氣流動方向(2)觀察，在所述還原劑定量供給裝置(5)和所述SCR催化轉(zhuǎn)化裝置(9)之間延伸的排氣通道段(8)被構(gòu)造為優(yōu)選氣隙隔離的排氣通道段(8)。
文檔編號F01N3/20GK101821486SQ200880111046
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者A·彼得斯, M·布德爾 申請人:奧迪股份公司