專利名稱：用于處理廢氣的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的一種廢氣處理裝置(arrangement)。而且，本發(fā)明涉及一種對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)車輛運(yùn)行時(shí)其中的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生廢氣。所產(chǎn)生的廢氣可以包括可能對(duì)人、動(dòng)物和/ 或自然有害的顆粒或元素。多年以來，已經(jīng)對(duì)減少來自廢氣中的這些有害顆?；蛟氐臄?shù)量做出了不同的嘗試。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是設(shè)置在排氣管系統(tǒng)中用于對(duì)廢氣進(jìn)行處理的催化轉(zhuǎn)換器可使氮氧化物(NOx)的水平降低。在催化轉(zhuǎn)換器中在對(duì)廢氣進(jìn)行處理之前通過將還原劑混合到廢氣中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廢氣中NOx降低的進(jìn)一步改善。當(dāng)被轉(zhuǎn)化成氨氣的還原劑(例如脲)被引入到排氣管系統(tǒng)中并且與流動(dòng)的廢氣混合時(shí)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的改善。美國(guó)2007/0048204A1披露了一種技術(shù)，該技術(shù)將脲引入排氣管系統(tǒng)中以減少當(dāng)在催化轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行處理時(shí)廢氣中NOx的散發(fā)。在進(jìn)入排氣管系統(tǒng)之前，US 2007/0048204A1中的脲被加壓并且加熱。當(dāng)進(jìn)入位于催化轉(zhuǎn)換器上游的包含廢氣的排氣管系統(tǒng)中時(shí)，該加壓的并且加熱的脲被轉(zhuǎn)化成氨氣。氨氣的轉(zhuǎn)化以及混合發(fā)生在位于催化轉(zhuǎn)換器上游的排氣管系統(tǒng)的混合部分中。該混合部分具有主要用于將還原劑混合到廢氣中的長(zhǎng)度。在混合之后，氨氣和廢氣的混合物進(jìn)入該催化轉(zhuǎn)換器中。在催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部，氨氣與廢氣在化學(xué)過程中進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致了廢氣中NOx水平的降低?，F(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是混合部分的長(zhǎng)度會(huì)決定或影響還原劑與排氣管系統(tǒng)內(nèi)部的廢氣混合的程度，因此也決定或影響系統(tǒng)在減少NOx排放方面的有效程度。如果混合部分太短，則會(huì)使得NOx的轉(zhuǎn)化率低。如果混合部分太短，則不能將足夠的脲能夠轉(zhuǎn)化成氨氣。現(xiàn)有技術(shù)方案中混合部分的長(zhǎng)度必須滿足兩個(gè)彼此矛盾的要求a)要求足夠長(zhǎng)以使氨氣在進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器中之前被轉(zhuǎn)化并且混合到廢氣中。處于液相狀態(tài)的尚未被轉(zhuǎn)化成氨氣的脲具有的與廢氣相混合的可能性低，因此降低了它們的 NOx水平。b)要求盡可能地短以減少排氣系統(tǒng)的總長(zhǎng)度并且同時(shí)足夠長(zhǎng)以符合要求a)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種緊湊的排氣管系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)的長(zhǎng)度不依賴于在廢氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器中之前還原劑與廢氣相混合所需要的混合長(zhǎng)度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種廢氣處理裝置(arrangement)，其中可以使用一種當(dāng)被引入排氣管系統(tǒng)中時(shí)不需要經(jīng)歷相變過程的還原劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是降低、或改善已知技術(shù)中至少一些缺點(diǎn)，或是為已知技術(shù)提供有用的替代方案。通過根據(jù)本發(fā)明所描述的排氣處理裝置實(shí)現(xiàn)了這些以及其他目的。
同樣，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的廢氣處理裝置。該裝置包括與包含氨氣的來源相連通的供應(yīng)元件。該供應(yīng)元件包括至少兩個(gè)排放孔，這些排放孔被適配以與流動(dòng)路徑相連通以使得氨氣能夠以至少兩個(gè)排放方向從這些排放孔分散到流動(dòng)路徑中的廢氣中?？梢詷?gòu)建具有本發(fā)明的裝置的排氣管系統(tǒng)，其包括一個(gè)短的、減少的或幾乎消除的混合長(zhǎng)度。因此這種縮短的排氣管系統(tǒng)提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即該排氣管系統(tǒng)可以用較少的材料來制造。這種材料使用的減少可以進(jìn)一步對(duì)生產(chǎn)成本產(chǎn)生積極影響，從而可以降低生產(chǎn)成本。由減少混合長(zhǎng)度帶來的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器中的廢氣的較高溫度。這是因?yàn)閷?duì)于廢氣而言從內(nèi)燃機(jī)至催化轉(zhuǎn)換器的流動(dòng)路徑被縮短。當(dāng)廢氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器中時(shí)，廢氣具有高溫是合乎需要的。廢氣的高溫已經(jīng)證明改善了催化轉(zhuǎn)換器中還原劑與廢氣之間的化學(xué)反應(yīng)，并且因此降低了廢氣中的NOx水平。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在流動(dòng)路徑中不必存在混合單元來實(shí)現(xiàn)還原劑進(jìn)入廢氣之間的充分混合。另一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)還原劑混合以及分配到流動(dòng)路徑中而沒有余壓(背壓，backpressure)損失。根據(jù)本發(fā)明，供應(yīng)元件可以被適配以安排在所述排氣管系統(tǒng)的外側(cè)上。被安排在外側(cè)上使得該供應(yīng)元件與例如包含還原劑的來源相連通。然后可以將來自該來源的還原劑的流提供到該排氣管系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑中。根據(jù)本發(fā)明，該供應(yīng)元件可以被適配以安排在所述排氣管系統(tǒng)之內(nèi)。可以通過將供應(yīng)元件的內(nèi)部元件包括在所述排氣管中用來將還原劑直接地分散，例如噴霧，到廢氣的流動(dòng)路徑中來實(shí)現(xiàn)所述排氣管內(nèi)的安排。根據(jù)本發(fā)明，該供應(yīng)元件可以是環(huán)形的。該環(huán)形元件可以被均勻地設(shè)置在具有基本上圓形橫截面的流動(dòng)路徑中。該環(huán)形元件可以包括(多個(gè))排放孔，這些排放孔被均勻地并且對(duì)稱地沿著該環(huán)形元件來設(shè)置。該還原劑通過這些均勻地并且對(duì)稱地設(shè)置的排放孔被均勻地分散到流動(dòng)路徑中。根據(jù)本發(fā)明，該供應(yīng)元件可以被適配以延伸橫穿所述流動(dòng)路徑?？梢酝ㄟ^將管狀元件包括在該供應(yīng)元件中來實(shí)現(xiàn)這樣的延伸。該管狀元件可以對(duì)稱地部分或全部地延伸橫穿流動(dòng)路徑。該管狀元件可以包括(多個(gè))排放孔，這些孔被均勻地并且對(duì)稱地沿著該管狀元件橫穿該流動(dòng)路徑設(shè)置。還原劑通過該管狀元件的排放孔被設(shè)置以均勻地分散到流動(dòng)路徑中。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)排放孔可以包括開口、噴嘴或排放頭(discharge head)。還原劑能夠通過多個(gè)排放孔以氣體形式被均勻地分配進(jìn)入流動(dòng)路徑中，由此可以實(shí)現(xiàn)與廢氣直接混合。使用噴嘴的作用是可以將還原劑以氣體形式作為流股(或者例如作為小液滴)分散到流動(dòng)路徑內(nèi)部。像這樣，因此進(jìn)入的還原劑可以在流動(dòng)路徑中與廢氣直接混合。根據(jù)本發(fā)明，該裝置可以進(jìn)一步包括用于在氨氣被分散到廢氣中之前使空氣與所述氨氣進(jìn)行混合的混合單元。與氨氣混合的空氣例如可以是壓縮的輔助氣體，該輔助氣體可以由空氣或空氣的其他等效替代物構(gòu)成。被適配用于混合到廢氣中的氨氣是該過程的還原劑。可以通過例如增壓、排氣歧管壓縮、壓縮機(jī)或其他方式和/或方法來對(duì)輔助氣體加壓。增壓可以是一種優(yōu)選的方法，因?yàn)樗ǔ４嬖谟谲囕v中。因此增壓并不昂貴并且非常易于(實(shí)現(xiàn))適于對(duì)輔助氣體加壓?？梢酝ㄟ^在進(jìn)入廢氣中之前將空氣，例如輔助氣體，混合到氨氣中，來增加有待用于分散到廢氣中的還原劑的體積。當(dāng)大體積的還原劑被引入到廢氣中時(shí)，混合效果得以改善?；旌峡蛇M(jìn)一步使得與催化轉(zhuǎn)換器的基體一起并且與相對(duì)于催化轉(zhuǎn)換器的基體的氨氣分布得到改善。與被引入到廢氣中的具有低濃度氨氣的大體積還原劑相比，被混合到廢氣中的具有高濃度氨氣的小體積還原劑會(huì)導(dǎo)致較差的混合。可在高壓下將還原劑引入到流動(dòng)路徑中。本發(fā)明的第二方面涉及一種排氣管系統(tǒng)，該排氣管系統(tǒng)包括排氣管以及根據(jù)本發(fā)明第一方面的廢氣處理裝置。供應(yīng)元件可以經(jīng)由至少一個(gè)氣體入口通過排氣管系統(tǒng)中的壁元件將氨氣引導(dǎo)到流動(dòng)路徑中的廢氣中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該系統(tǒng)可以包括催化轉(zhuǎn)換器，該催化轉(zhuǎn)換器具有設(shè)置在位于所述催化轉(zhuǎn)換器的入口與出口之間的廢氣流動(dòng)路徑中的第一基體以及第二基體。該第二基體被設(shè)置在所述第一基體的上游，并且排放孔被設(shè)置在所述第一基體和第二基體之間的流動(dòng)路徑中。當(dāng)廢氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器中時(shí)，可以在第二基體處進(jìn)行廢氣的部分第一清洗。 在通過第二基體之后，廢氣可進(jìn)入設(shè)置在第二基體之后并且位于該第一基體之前的流動(dòng)路徑中的空間中?？梢栽谶@樣一個(gè)空間內(nèi)將還原劑引入并且混合到流動(dòng)通過流動(dòng)路徑的廢氣中。廢氣和還原劑的混合物繼續(xù)從該空間進(jìn)入第一基體中。在第一基體中，廢氣和還原劑的混合物與第一基體的表面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致廢氣中NOx減少。氣體形式的還原劑(例如氨氣)可以被直接引入或分散到排氣管系統(tǒng)中。這產(chǎn)生了這樣的效果，即當(dāng)可以將還原劑從液相轉(zhuǎn)化成氣相時(shí)，混合長(zhǎng)度就會(huì)成為多余的?；旌祥L(zhǎng)度的縮短導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)與催化轉(zhuǎn)換器之間的總距離減小。在進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器之前廢氣流的長(zhǎng)度的這種減小導(dǎo)致廢氣的溫度提高。催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部廢氣的高溫對(duì)催化轉(zhuǎn)換器的催化作用具有積極影響。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在流動(dòng)路徑的截面中相對(duì)于彼此可見的排放孔可以被對(duì)稱地設(shè)置在流動(dòng)路徑中。通過將還原劑從橫截面上對(duì)稱設(shè)置的排放孔噴霧或引入到廢氣中，可以實(shí)現(xiàn)廢氣與還原劑之間的均勻混合物。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該催化轉(zhuǎn)換器可以包括選擇性催化還原(SCR)催化反應(yīng)器或SCR涂覆的基體。進(jìn)一步地，該催化轉(zhuǎn)化器還可以包括顆粒過濾器或包括SCR涂層的另一種基體。SCR催化轉(zhuǎn)化器是一種被安排成用來通過使用可與廢氣混合的還原劑將氮氧化物(也稱為NOx)轉(zhuǎn)化成水(H2O)、以及雙原子氮?dú)?的催化轉(zhuǎn)化器。本發(fā)明的第三方面涉及一種對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的方法。該方法包括將氨氣在至少兩個(gè)排放方向上從至少兩個(gè)排放孔排放到所述流動(dòng)路徑中的步驟。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，該方法包括在三個(gè)排放方向上對(duì)稱地排放氨氣的步驟。 這具有以下作用，即實(shí)現(xiàn)了氨氣與廢氣之間的快速并且良好的混合。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，該方法包括將氨氣排放到位于催化轉(zhuǎn)化器中第一基體的上游的所述流動(dòng)路徑中的步驟。這具有以下作用，即進(jìn)入到第一基體中的廢氣包含還原劑的混合物。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，該方法包括在將氨氣排放到所述流動(dòng)路徑中之前，將氨氣與空氣，例如加壓的輔助氣體，進(jìn)行混合的步驟。當(dāng)通過排放孔中的(多個(gè))小開口進(jìn)入廢氣流動(dòng)路徑中時(shí)，高度加壓的還原劑氣體可產(chǎn)生還原劑氣體的噴霧樣分布而進(jìn)入到廢氣中。


下面通過非限制實(shí)施例的方式并且通過參考文獻(xiàn)并通過參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1示出了一種具有排氣管系統(tǒng)的廢氣處理裝置(arrangement)；圖2示出了一種具有被安排在流動(dòng)路徑內(nèi)的排放孔的供應(yīng)元件；圖3示出了一種具有根據(jù)圖2所示的被安排在兩個(gè)基體之間的(多個(gè))排放孔的供應(yīng)元件；圖4示出了一種具有被安排在兩個(gè)基體之間的平行管狀元件中形成的(多個(gè))排放孔的供應(yīng)元件；圖5示出了一種具有被安排在流動(dòng)路徑中的環(huán)形元件中形成的(多個(gè))排放孔的供應(yīng)元件；圖6示出了一種具有被安排在流動(dòng)路徑中的柔性環(huán)形元件中形成的(多個(gè))排放孔的供應(yīng)元件；圖7a以側(cè)視圖的方式示出了一種具有在部分地延伸通過流動(dòng)路徑的管狀元件中形成的(多個(gè))排放孔的供應(yīng)元件；圖7b以一個(gè)視圖的方式示出了根據(jù)圖7b所述的供應(yīng)元件，該元件位于流動(dòng)路徑中并且與其對(duì)齊，并且流動(dòng)路徑中排放孔的出口形成三角形，圖7c以一個(gè)視圖的方式說明了根據(jù)圖7b所述的供應(yīng)元件，該元件位于流動(dòng)路徑中并且與其對(duì)齊，并且流動(dòng)路徑中排放孔的出口沿著對(duì)角線斜穿流動(dòng)路徑設(shè)置。應(yīng)當(dāng)注意的是這些附圖不必按比例繪制并且出于清楚的目的將本發(fā)明的一些特征的尺寸放大。
具體實(shí)施例方式下面將通過實(shí)施方式舉例說明本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，包括這些實(shí)施方式是為了說明本發(fā)明的原理而并不是為了限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。圖1示出了一種用于對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)C3)中流動(dòng)路徑( 流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的廢氣處理裝置(arrangement) (1)。此后的名稱“廢氣處理裝置(arrangement) ”等同于 “裝置(arrangement)”。排氣管系統(tǒng)(3)被構(gòu)造為安排在車輛中并且連接至車輛中的發(fā)動(dòng)機(jī)或馬達(dá)(例如，內(nèi)燃機(jī))。流動(dòng)路徑( 從發(fā)動(dòng)機(jī)朝向排氣管系統(tǒng)C3)的末端部分處的出口延伸通過該排氣管系統(tǒng)(3)。裝置⑴包括供應(yīng)元件0)。供應(yīng)元件⑷可以與包含氨氣的來源( 相連通。供應(yīng)元件(4)是管、或管道，氨可以通過該管從來源( 流出。來源 (5)可以是被制造成使其能夠耐受較高內(nèi)部壓力的容器。進(jìn)一步地，來源(5)，容器，可以由能夠使該材料耐受來自包含在來源(5)內(nèi)部的催化劑的(例如脲或氨)可能反應(yīng)(例如腐蝕反應(yīng))的材料來制造。排氣管系統(tǒng)( 包括排氣管(9)或催化轉(zhuǎn)化器(12)。供應(yīng)元件(4)被適配以安排在排氣管系統(tǒng)( 的外側(cè)上。這是因?yàn)楣?yīng)元件(4)，或供應(yīng)元件的一部分，被構(gòu)造為直接地或者間接地與可被安排在流動(dòng)路徑( 外面的來源( 相連接。來源( 在車輛中可以被設(shè)置為使得它可以用催化劑填充、充入和/或裝載。車輛中的來源( 可以進(jìn)一步設(shè)置為使得如果例如被損壞時(shí)來源( 可以被改變或替換。因此，可將供應(yīng)元件(4)設(shè)置在流動(dòng)路徑( 的外面，并且此后供應(yīng)元件(4)可以使來源( 與排氣管系統(tǒng)( 直接地或間接地相連接。供應(yīng)元件(4)與排放孔(6a，6b，6c) —起進(jìn)行安排，參見圖2至圖7。各排放孔 (6a,6b,6c)被安排用于在廢氣流動(dòng)路徑中的排氣管系統(tǒng)(3)內(nèi)部的對(duì)應(yīng)的排放方向(7a， 7b, 7c)上排放還原劑。這是為了確保還原劑與流動(dòng)通過排氣管系統(tǒng)(3)的廢氣良好混合。裝置(1)包括用于在氨氣被分散到廢氣中之前使空氣與所述氨氣進(jìn)行混合的混合單元(8)?；旌蠁卧?8)被這樣安排使得它包括與來源( 相連通的連接件?；旌蠁卧?(8)進(jìn)一步包括空氣供應(yīng)裝置(18)。該空氣供應(yīng)裝置(18)可以是將空氣提供到混合單元 (8)中的裝置。還原劑(例如氨氣)在混合單元(8)中與空氣進(jìn)行混合。然后氨氣與空氣的混合物被引導(dǎo)通過供應(yīng)通道(4)至排氣管系統(tǒng)(3)。供應(yīng)通道(4)通過氣體入口(10) 與排氣管系統(tǒng)C3)相連接。氣體入口(10)可以抵靠排氣管系統(tǒng)(3)的壁元件(11)而被布置。還原劑可以通過所述氣體入口(10)被直接引導(dǎo)或流入流動(dòng)路徑O)中(例如以霧狀物的形式)。壁元件(11)可以是排氣管(9)的表面的一部分，該排氣管(9)是排氣管系統(tǒng) (3)的一部分。壁元件(11)也可以是催化轉(zhuǎn)化器(1 的殼體或外殼的表面的一部分。催化轉(zhuǎn)化器(1 可以進(jìn)一步地是排氣管系統(tǒng)(3)的一部分。排氣管(9)位于設(shè)置在車輛的催化轉(zhuǎn)化器(1 與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的排氣管系統(tǒng)(3)中。催化轉(zhuǎn)化器(1 可以包括第一基體(1 。催化轉(zhuǎn)化器(1 可以進(jìn)一步包括第二基體(14)。催化轉(zhuǎn)化器中的基體是例如單塊的并且是由例如陶瓷或不銹鋼制造的塊狀物。 該塊狀物可以涂覆有例如貴金屬。該貴金屬可以是例如鉬、鈀和/或銠。該塊狀物可以包括多個(gè)微細(xì)通道的結(jié)構(gòu)。這些通道可以具有優(yōu)選地是相當(dāng)粗糙的表面。當(dāng)與還原劑混合的廢氣開始與這些通道接觸時(shí)，就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種化學(xué)反應(yīng)使得可因此降低廢氣中的 NOx。根據(jù)本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器(1 可以包括柴油氧化的催化劑(DOC)、柴油微粒過濾器(DPF)、選擇性催化轉(zhuǎn)化器(SCR)或包被DPF的SCR。SCR催化轉(zhuǎn)化器是一種適合用于通過使用還原劑將氮氧化物(也稱為NOx)轉(zhuǎn)化成水(H2O)、雙原子氮( )的催化轉(zhuǎn)化器。該第一基體和第二基體(13，14)在催化轉(zhuǎn)化器(1 中可以被設(shè)置成在兩基體 (13，14)之間存在空間(19)的一個(gè)塊狀物，或被設(shè)置成分離的催化轉(zhuǎn)化器塊的形式。如果根據(jù)上述的壁元件(11)被構(gòu)造成催化轉(zhuǎn)化器(1 的壁元件，則所述氣體入口(1 可以被安排在催化轉(zhuǎn)化器(1 的壁元件(11)中。然后可以使氣體入口(10)與催化轉(zhuǎn)化器(12) 內(nèi)部的空間(19)相連通。催化轉(zhuǎn)化器(12)包括入口(15)以及出口(16)。該入口(15)與排氣管(9)相連接由此廢氣可以進(jìn)入該催化轉(zhuǎn)化器(1 中。這些基體(13，14)被安排在延伸通過催化轉(zhuǎn)化器(12)的流動(dòng)路徑(2)中的所述入口和出口之間。第二基體(14)可以被設(shè)置在流動(dòng)路徑O)中第一基體(13)的上游。在流動(dòng)路徑O)中在催化轉(zhuǎn)化器(12)之后的是所安排的排氣箱(17)。排氣箱 (17)也可以被稱為消聲器。排氣箱(17)可以通過在排氣箱與催化轉(zhuǎn)化器之間延伸的管件與催化轉(zhuǎn)化器(1 相連接。排氣箱(17)可以是排氣管系統(tǒng)(3)的一部分，由此流動(dòng)路徑 (2)因此可以延伸通過所述排氣箱(17)。當(dāng)廢氣已通過排氣箱(17)時(shí)，廢氣可以經(jīng)由通道 (24)離開排氣管系統(tǒng)(3)。通道04)能夠作為孔或開口被設(shè)置在排氣箱(17)中，廢氣可在通過該排氣箱(17)之后通過該孔或開口離開?？商娲?，通道04)可以被安排在與排氣箱(17)的孔或開口相連接的管道件的末端部分處。通過出口離開排氣管系統(tǒng)(3)的廢氣可以由于當(dāng)流過催化轉(zhuǎn)化器(12)時(shí)得到處理而使其NOx含量得以降低。根據(jù)圖1所示，供應(yīng)通道⑷與混合單元⑶相連接。還原劑可以與加壓氣體(例如空氣)在混合單元(8)中混合。還原劑通過供應(yīng)通道(4)流向排放孔。根據(jù)本發(fā)明所述， 任何排放孔可以與混合單元(8)相結(jié)合來使用。圖2示出了排氣管系統(tǒng)(3)的一部分，該系統(tǒng)具有被安排以提供將還原劑從流動(dòng)路徑O)中的三個(gè)不同位置排放到流動(dòng)路徑O)中的三個(gè)排放孔(6a，6b，6c)。在穿過流動(dòng)路徑(2)的截面中可見，定位的排放孔(6a，6b，6c)可以相對(duì)于彼此被對(duì)稱地設(shè)置在流動(dòng)路徑O)中。因此根據(jù)圖2中所示的排氣管系統(tǒng)(3)的部分可以是排氣管(9)的一部分。 每個(gè)排放孔(6a，6b，6c)與供應(yīng)通道(4)相連接。根據(jù)圖2的實(shí)施方式所述，供應(yīng)通道
包含圍繞排氣管(9)和/或流動(dòng)路徑O)的外環(huán)元件00)。該外環(huán)元件OO)可以延伸到流動(dòng)路徑(2)外面并且圍繞該流動(dòng)路徑O)。從環(huán)形元件OO)中延伸排放管道Qla，21b， 21c)，使環(huán)形元件OO)經(jīng)由排放管道(21a，21b，21c)與排放孔(6a，6b，6c)相連接。由此還原劑可以流至排放孔(6a，6b，6c)。每個(gè)排放孔(6a，6b，6c)可以由噴嘴或排放頭構(gòu)成。該噴嘴或排放頭可以在一個(gè)或多個(gè)排放方向上(7a，7b，7c)將還原劑噴霧到流動(dòng)路徑( 中。 因此，還原劑可以從噴嘴或噴頭以氣體形式作為流股(或例如以小液滴形式)被分散成流動(dòng)路徑O)內(nèi)部的體積。當(dāng)還原劑從噴嘴以氣體形式直接地進(jìn)入流動(dòng)路徑中時(shí)，其可直接地與流動(dòng)路徑( 中的廢氣相混合。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以限制常規(guī)廢氣系統(tǒng)中使用的混合長(zhǎng)度ο排放孔(6a，6b，6c)可以由排氣管(9)中或催化轉(zhuǎn)化器中的小孔或開口構(gòu)成。通過該小孔或開口可以將還原劑引入流動(dòng)路徑中并與其中的廢氣相混合。噴嘴可以在流動(dòng)路徑O)中相對(duì)于彼此設(shè)置，以使得從每一噴嘴的對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)排放方向(7a，7b，7c)可以相對(duì)于每一噴嘴的各自排放方向(7a，7b，7c)而對(duì)稱地定向。根據(jù)圖2中所示的一種實(shí)施方式所述，噴嘴或排放頭可以通過內(nèi)環(huán)元件0 彼此相連接。內(nèi)環(huán)元件0 可以支持流動(dòng)路徑O)內(nèi)部的噴嘴或排放頭的定位、或位置。內(nèi)環(huán)元件02)可以進(jìn)一步被安排以作為供應(yīng)通道(4)的一部分起作用，由此該還原劑可適合于在其中流動(dòng)以及在噴嘴或排放頭之間流動(dòng)。圖3示出了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，該實(shí)施方式使排放孔(6a，6b，6c)對(duì)稱地設(shè)置以使得將還原劑對(duì)稱地排到流動(dòng)路徑O)中得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)圖3的實(shí)施方式所述，排放孔 (6a,6b,6c)可以被設(shè)置在空間(19)中，該空間(19)被設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器(12)內(nèi)部的第一基體(1 與第二基體(14)之間。根據(jù)圖3所述，外環(huán)元件OO)可以圍繞催化轉(zhuǎn)化器(12) 被設(shè)置在外側(cè)上。根據(jù)一種替代實(shí)施方式所述，可以這樣設(shè)置該外環(huán)元件OO)以使其可以結(jié)合到催化轉(zhuǎn)化器(12)的外殼中以及圍繞延伸通過催化轉(zhuǎn)化器(12)的流動(dòng)路徑(2)的外殼中。
根據(jù)圖3的實(shí)施方式所述，廢氣可以進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化器(1 中并且流動(dòng)通過第二基體(14)進(jìn)行第一處理。在第一處理之后，通過第二基體(14)的廢氣已經(jīng)被部分清洗。在第二基體(14)之后廢氣可以進(jìn)入設(shè)置在這些基體(13，14)之間的空間(19)中。在空間 (19)中，可將還原劑引入并且混合到其中，并在其中與廢氣混合。還原劑可以是例如氨氣。 在廢氣與還原劑混合之后，該混合物可以繼續(xù)進(jìn)入并且通過第一基體(1 ?；旌系膹U氣將會(huì)在第一基體(13)中經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致廢氣中NOx的減少。在減少NOx之后， 可以引導(dǎo)或?qū)Я髟搹U氣通過該系統(tǒng)的出口，或通道04)離開排氣管系統(tǒng)(3)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的圖3的實(shí)施方式的一種可替代實(shí)施方式。圖4中的供應(yīng)元件(4)可通過利用內(nèi)部管狀件延伸橫穿流動(dòng)路徑O)。管狀件可以延伸通過流動(dòng)路徑O)。管狀件03)可以包括(多個(gè))排放孔0^，6b，6C)。根據(jù)圖4所示，排放孔 (6a,6b,6c)可以包括多個(gè)小開口，這些小開口在流動(dòng)路徑(2)的內(nèi)部遍及整個(gè)管狀件03) 進(jìn)行設(shè)置。管狀件可以包括設(shè)置為橫穿流動(dòng)路徑O)的兩個(gè)平行的管。管狀件03) 的彼此平行的各個(gè)管包括遍及整個(gè)各個(gè)管延伸部分的排放孔(6a，6b，6c)。管狀件03)可以被設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器(12)中，橫穿其中的空間(19)，并且基本上垂直于流動(dòng)路徑(2)延伸?？商娲?，管狀件可以被設(shè)置在排氣管(9)中并在流動(dòng)路徑( 中的催化轉(zhuǎn)化器 (12)之前通過排氣管(9)。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中供應(yīng)元件(4)可以包括環(huán)形部分。該環(huán)形部分可以由內(nèi)環(huán)元件02)構(gòu)成。在圖5中，該內(nèi)環(huán)元件0 可以被設(shè)置在流動(dòng)路徑 (2)的內(nèi)部并且包括(多個(gè))排放孔(6a，6b，6c)。根據(jù)圖5所示的排放孔(6a, 6b, 6c)可以被設(shè)置在環(huán)形元件0 上。圖5中的排放孔(6a，6b，6c)可以包括遍及整個(gè)內(nèi)環(huán)元件02) 設(shè)置的小開口。供應(yīng)元件(4)包括與內(nèi)環(huán)元件0 相連接的排放管道Ola)。該排放管道 (21a)可以延伸通過壁元件(11)并且在壁元件(11)之后引導(dǎo)進(jìn)入流動(dòng)路徑O)中。從而可以使還原劑流到排放孔(6a，6b，6c)中，這些排放孔(6a，6b，6c)可以被設(shè)置在流動(dòng)路徑 (2)中的內(nèi)環(huán)元件02)中，并且將還原劑排放并且混合到流入流動(dòng)路徑O)中的廢氣中。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中供應(yīng)元件(4)包括軟管或柔性管，該軟管或柔性管形成了根據(jù)圖5所示的內(nèi)環(huán)元件的替代內(nèi)環(huán)元件0 。柔性管包括具有與圖 5的實(shí)施方式所述相似的安排的(多個(gè))排放孔(6a，6b，6c)。該柔性管被連接至延伸通過壁元件(11)并且引導(dǎo)進(jìn)入流動(dòng)路徑⑵中的排放管道Ola)。由此可以使還原劑流到排放孔(6a,6b,6c)并且進(jìn)入流動(dòng)路徑(2)中。圖7a和圖7b示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中供應(yīng)元件(4)包括管狀件 (23)。根據(jù)圖7a和圖7b所示的管狀件部分地延伸通過流動(dòng)路徑O)。進(jìn)一步地，管狀件03)延伸通過流動(dòng)路徑O)的中心。圖7a是流動(dòng)路徑O)的側(cè)視圖。在圖7a中，多個(gè)排放孔(6a，6b，6c)(例如三個(gè))與流動(dòng)路徑(2)內(nèi)部的管狀件(23)相連接。然而，如果例如流動(dòng)路徑將具有較大的直徑，由此較大體積的廢氣將從其中通過，則為了江還原劑有效地分散到流動(dòng)路徑中，可以需要較大量的排放孔。這些排放孔(6a，6b，6c)被引導(dǎo)離開該管狀件以使得還原劑將從這些排放孔(6a，6b，6c)被對(duì)稱地分散到流動(dòng)路徑O)中。圖7a是流動(dòng)路徑O)的一個(gè)視圖。圖7b的視圖指向流動(dòng)路徑O)中的上游。根據(jù)圖7b所示的排放孔(6a，6b，6c)沿著管狀件被設(shè)置在流動(dòng)路徑O)中。各排放孔 (6a,6b,6c)包括出口。還原劑通過各出口被分散到流出路徑(2)中。各排放孔(6a，6b，6c)
9的出口被相對(duì)于彼此對(duì)稱地設(shè)置在流動(dòng)路徑中。根據(jù)圖7b所示的這些出口被這樣設(shè)置以使得它們?cè)诹鲃?dòng)路徑內(nèi)形成三角形。圖7c示出了圖7b的排放孔(6a，6b，6c)的安排的一種替代方式。在圖7c中，這些排放孔(6a，6b，6c)沿著供應(yīng)元件(4)設(shè)置以使得流動(dòng)路徑(2)內(nèi)的開口橫穿流動(dòng)路徑 (2)對(duì)角延伸。通過被這樣設(shè)置在流動(dòng)路徑(2)中，根據(jù)圖7a_圖7c所示的實(shí)施方式對(duì)于改善流動(dòng)路徑(2)內(nèi)的混合具有積極作用。當(dāng)通過流動(dòng)路徑(2)內(nèi)部的安排時(shí)，該安排引起廢氣和還原劑的湍流。根據(jù)圖7a-圖7c的替代實(shí)施方式所示，三個(gè)排放孔(6a，6b，6c)之一可以被定向?yàn)榕c另一個(gè)排放孔方向相反。因此，在使用過程中，彼此相反定向的排放孔可以將廢氣接收到其開口中。這具有下面的結(jié)果，即廢氣的一部分進(jìn)入相對(duì)設(shè)置的排放孔中，從而在其中產(chǎn)生壓力。已經(jīng)進(jìn)入排放孔中的廢氣將在供應(yīng)元件(4)中與還原劑相混合。在供應(yīng)元件(4) 中混合之后，廢氣和還原劑將通過兩個(gè)另外的排放孔離開。這具有為兩個(gè)排放孔內(nèi)的還原劑提供噴射器作用的優(yōu)點(diǎn)。這種噴射器作用可以提供進(jìn)一步改善的混合過程或隨著還原劑進(jìn)入流動(dòng)路徑(2)中以與其中的廢氣相混合而起作用。盡管已經(jīng)示出且描述并指出了如本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式所采用的基本的新的特征，但應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在所描述的裝置的形式以及細(xì)節(jié)上，以及它們操作中進(jìn)行各種省略和替代以及改變。例如，需要特別指出的是，以基本上相同方式實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的基本上實(shí)現(xiàn)相同功能的這些元件和/或方法步驟的所有組合都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，應(yīng)當(dāng)理解，所示出和/或說明的這些結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法步驟與本發(fā)明的任何披露的形式或?qū)嵤┓绞较嘟Y(jié)合可以作為設(shè)計(jì)選擇的一般事項(xiàng)被結(jié)合到任何其他披露的或說明的或建議的形式或?qū)嵤┓绞街?。因此，僅意在限于本文所附的權(quán)利要求指出的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)(3)中的流動(dòng)路徑( 流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的廢氣處理裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)包括與包括氨氣的來源( 相連通的供應(yīng)元件G)， 所述供應(yīng)元件(4)包括至少兩個(gè)排放孔(6a，6b，6c)，所述排放孔被適配以與所述流動(dòng)路徑 (2)相連通以使得所述氨氣可在至少兩個(gè)排放方向上(7a，7b，7c)從所述排放孔(6a，6b， 6c)分散進(jìn)入所述流動(dòng)路徑O)中的所述廢氣中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述供應(yīng)元件(4)被適配以設(shè)置在所述排氣管系統(tǒng)(3)的外側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述供應(yīng)元件(4)被適配以設(shè)置在所述排氣管系統(tǒng)(3)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，所述供應(yīng)元件(4)是環(huán)形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，所述供應(yīng)元件(4)被適配以延伸橫穿所述流動(dòng)路徑(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，每個(gè)排放孔(6a，6b，6c) 包括開口、噴嘴或排放頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置(1)進(jìn)一步包括用于在所述氨氣被分散到所述廢氣中之前，使空氣與所述氨氣混合的混合單元(8)。
8.一種排氣管系統(tǒng)(3)，包括排氣管(9)和如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置(1)， 其特征在于，所述供應(yīng)元件(4)經(jīng)由通過所述排氣管系統(tǒng)C3)中的壁元件(11)的至少一個(gè)氣體入口(10)將氨氣引導(dǎo)到所述流動(dòng)路徑O)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的排氣管系統(tǒng)(3)，其特征在于，所述系統(tǒng)(3)包括催化轉(zhuǎn)化器 (12)，所述催化轉(zhuǎn)化器(1 具有設(shè)置在所述催化轉(zhuǎn)化器(1 的入口(1 和出口(16)之間所述流動(dòng)路徑O)中的第一基體(1 和第二基體(14)，所述第二基體(14)被設(shè)置在所述第一基體(1 的上游，其中所述排放孔(6a，6b，6c)被設(shè)置在所述第一基體(1 和所述第二基體(14)之間的所述流動(dòng)路徑O)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的排氣管系統(tǒng)(3)，其特征在于，在所述流動(dòng)路徑O)中的橫截面中可見的所述排放孔(6a，6b，6c)在所述流動(dòng)路徑O)中相對(duì)于彼此具有對(duì)稱安排。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的排氣管系統(tǒng)(3)，其特征在于，所述催化轉(zhuǎn)化器(1 包括SCR催化轉(zhuǎn)化器或包被基體的SCR。
12.一種對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)C3)中的流動(dòng)路徑( 流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的方法，其特征在于，將氨氣在至少兩個(gè)排放方向(7a，7b，7c)上從至少兩個(gè)排放孔排到所述流動(dòng)路徑O)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在三個(gè)排放方向(7a，7b，7c)上對(duì)稱地排放所述氨氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，將所述氨氣排放到位于催化轉(zhuǎn)化器(12)中的第一基體(13)上游的所述流動(dòng)路徑(2)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14所述的方法，其特征在于，在將所述氨氣排入所述流動(dòng)路徑 (2)中之前，將所述氨氣與空氣混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氣處理裝置(1)以及用于對(duì)沿著排氣管系統(tǒng)(3)中的流動(dòng)路徑(2)流動(dòng)的廢氣進(jìn)行處理的方法。該裝置(1)包括供應(yīng)元件(4)，該供應(yīng)元件與包含氨氣的來源(5)相連通。該供應(yīng)元件(4)包括至少兩個(gè)排放孔(6a，6b，6c)，這些排放孔被適配以與流動(dòng)路徑(2)相連通以使得氨氣能夠以至少兩個(gè)排放方向(7a，7b，7c)從排放孔(6a，6b，6c)分散到流動(dòng)路徑(2)中的廢氣中。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102454455SQ20111032624
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者彼得·桑德貝格, 瑪麗·斯滕費(fèi)爾德特 申請(qǐng)人:沃爾沃汽車公司