用于運(yùn)行用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的設(shè)備的方法以及相應(yīng)的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的設(shè)備的方法，該裝置具有引導(dǎo)廢氣流的混合管和使還原劑在一后處理裝置的上游計(jì)量進(jìn)料到所述混合管中的噴射器，并且其中，該設(shè)備具有廢氣混合裝置。此外，本發(fā)明涉及一種相應(yīng)的用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的設(shè)備。
[0002]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)燃料在供入燃燒空氣的情況下而在內(nèi)燃機(jī)中燃燒時(shí)產(chǎn)生廢氣，廢氣在離開廢氣系前必須被清潔，以滿足例如構(gòu)造為自點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)并且以柴油運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)在環(huán)境兼容性方面的要求。在該環(huán)節(jié)已知一系統(tǒng)，其中，還原劑被引入到廢氣中，該還原劑在隨后的催化器中引起希望的化學(xué)反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0003]由DE10060808A1已知這類設(shè)備。所述設(shè)備具有用于選擇性催化還原的SCR催化器，該SCR催化器安裝在內(nèi)燃機(jī)的廢氣管道中。為了能夠?qū)嵤┻x擇性催化還原，在SCR催化器上游將還原劑引入到廢氣中。為了達(dá)到還原劑與廢氣流的混勻，在用于引入還原劑的噴射器的更上游在廢氣管道中使用廢氣混合裝置，該廢氣混合裝置安裝在自身的殼體中。該廢氣混合裝置具有引導(dǎo)葉片，它們使廢氣從主流動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)并且引起流動(dòng)氣體與在廢氣混合裝置后面引入到廢氣管道中的還原劑混合。
[0004]由W02011/073240A1已知另一種設(shè)備和另一運(yùn)行這種設(shè)備的方法。在該設(shè)備中，廢氣管道具有一個(gè)端面?zhèn)鹊亩瞬浚瑖娚淦靼惭b在該端部中。在該噴射器的側(cè)面，用于廢氣的供入管道通到廢氣管道中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于運(yùn)行用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理的設(shè)備的方法，該方法在該設(shè)備的簡單結(jié)構(gòu)的情況下比已知方法更有效率。此外，應(yīng)提供一種相應(yīng)的設(shè)備。
[0006]該任務(wù)這樣解決:廢氣混合裝置引起廢氣的旋流，并且，由噴射器使還原劑在噴射器射流軸線上這樣計(jì)量到混合管中，使得調(diào)節(jié)一個(gè)圍繞噴射器射流軸線并且進(jìn)入到混合管中的均勻的廢氣流動(dòng)。均勻在上下文中表示，廢氣均一地進(jìn)入到混合管中，并且不像在傳統(tǒng)弓形計(jì)量裝置(Bogendo s i erungen)中普遍的那樣與運(yùn)行點(diǎn)有關(guān)地壓到混合管的壁上。通過所述均勻性阻止:在出現(xiàn)在混合管壁上時(shí)，還原劑的面負(fù)載顯著地最小化。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的方法步驟的組合能夠?qū)崿F(xiàn)用于廢氣后處理的設(shè)備在整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)健運(yùn)行時(shí)的有效率的運(yùn)行。此外，以相應(yīng)方法和相應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一個(gè)針對可能的沉積物構(gòu)成而言穩(wěn)健的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征還在于在寬的特性曲線場上的高均布。
[0007]在本發(fā)明的擴(kuò)展構(gòu)型中，噴射器射流軸線與旋流中軸線重合。在此，術(shù)語“重合”表示噴射器射流軸線至少很大程度上跟隨渦流中軸線。為了具體構(gòu)型，在后續(xù)從屬權(quán)利要求中還說明另外的特征，這些特征在必要時(shí)不同的前提下能夠被有利地單個(gè)實(shí)現(xiàn)。在將所述方法特征付諸實(shí)施時(shí)，在噴射器射流軸線和旋流中軸線之間可以出現(xiàn)可容忍的小偏差，但是其中即使在小偏差的情況下，還原劑的面負(fù)載在出現(xiàn)在混合管壁上時(shí)也顯著地最小化。其結(jié)果是，還原劑在混合管中在中心傳播。由此，保證在一個(gè)寬的特性曲線場中的較可靠運(yùn)行。此外，由此至少在很大程度上壓制還原劑在混合管壁上形成沉積。
[0008]在本發(fā)明的另一構(gòu)型中，噴射器完全被廢氣流環(huán)流并且廢氣流與計(jì)量進(jìn)料的還原劑共同到達(dá)混合管中。由此代表用于穩(wěn)健運(yùn)行的基本前提。
[0009]在本發(fā)明的另一構(gòu)型中，在還原劑的計(jì)量進(jìn)料前進(jìn)行廢氣流的旋流。在還原劑計(jì)量進(jìn)料之前的這種廢氣流旋流優(yōu)選由渦輪葉片引起。但是，替代地，也可在還原劑的計(jì)量進(jìn)料后進(jìn)行廢氣流的旋流。廢氣流的這種旋流優(yōu)選由一混合器引起。
[0010]相應(yīng)于該方法構(gòu)成的設(shè)備設(shè)置:廢氣混合裝置是用于使廢氣流圍繞旋流中軸線旋流的旋流產(chǎn)生裝置，噴射器布置在混合管的入口側(cè)，并且，該設(shè)備具有用于產(chǎn)生圍繞噴射器射流軸線并且進(jìn)入到混合管中的廢氣流動(dòng)的器件。根據(jù)前面對“均勻”所下的定義，廢氣流動(dòng)優(yōu)選是均勻的廢氣流動(dòng)。這種特征組合說明了一種針對沉積物構(gòu)成穩(wěn)健的、包含所述設(shè)備的廢氣設(shè)備，該廢氣設(shè)備的特征還在于在一個(gè)寬的特性曲線場上的高均布。
[0011]在本發(fā)明的擴(kuò)展構(gòu)型中，所述噴射器布置和固定在罐形轉(zhuǎn)向裝置的一端面壁上。這代表用于噴射器的、簡單的固定可能性，此外，在下文中說明的噴射器關(guān)于混合管中軸線和旋流中軸線的不同取向能通過這種固定可能性來簡單地付諸實(shí)施。
[0012]在另一構(gòu)型中，噴射器射流軸線、旋流中軸線和混合管中軸線重合地布置。在此，噴射器在中心處伸到具有渦輪葉片的旋流產(chǎn)生裝置中，并且，混合管的混合管中軸線Z同時(shí)是由旋流裝置產(chǎn)生的旋流的旋流中軸線。噴射器使還原劑在噴射器射流軸線上準(zhǔn)確地沿混合管中軸線z的方向噴射并且由此也在旋流中軸線的方向上噴射。這是理想構(gòu)型，在該構(gòu)型中，廢氣均勻地進(jìn)入到混合管中，并且，在該構(gòu)型中，噴射器的噴射器射流沿著處于混合管中心的旋流中軸線傳播穿過混合管。噴射器射流一般也可分為一定數(shù)量的子射流，它們以圍繞中央的噴射器射流軸線分布的方式來布置。
[0013]在另一構(gòu)型中，旋流中軸線相對于混合管中軸線z以角度γ傾斜，并且，噴射器射流軸線以傾斜角α相對于混合管中軸線以傾斜角α傾斜，并且，適用0〈α〈 γ。同時(shí)，混合管中軸線ζ’與一軸線ζ重合，該軸線平行于顆粒過濾器和SCR催化器的中軸線并且垂直于所述罐形轉(zhuǎn)向裝置的端面壁布置。在此，噴射器偏心地或在中心地布置在端面壁上，但是尤其以角度α相對于混合管中軸線ζ傾斜地布置。在該構(gòu)型中考慮了如下情況:當(dāng)噴射器不均同地被廢氣流環(huán)流時(shí)，旋流中軸線與混合管中軸線是不同的。即，廢氣流的圍繞噴射器流動(dòng)并且可以說從上方進(jìn)入到混合管中的量與可以說從下方(即直接來自在混合管前連接的顆粒過濾器)進(jìn)入到混合管中的量相比常常較少。因此，旋流中軸線以角度γ稍微朝上移動(dòng)或偏斜。其結(jié)果是，旋流中軸線和混合管中軸線是不同的。為了補(bǔ)償這個(gè)角度γ，噴射器以傾斜角α傾斜，其中，0〈α〈γ。用于這兩個(gè)角度的典型值是0.5°到15°，優(yōu)選0.5°到5°。這些角度在必要時(shí)也可以是負(fù)的，即，當(dāng)廢氣流在進(jìn)入到混合管之前的轉(zhuǎn)向室或罐形轉(zhuǎn)向裝置之前以某一方式被轉(zhuǎn)向時(shí)。
[0014]另一構(gòu)型設(shè)置:所述旋流中軸線相對于混合管中軸線移動(dòng)并且噴射器射流軸線相對于混合管中軸線移動(dòng)。該構(gòu)型考慮了如下情況:例如由于結(jié)構(gòu)技術(shù)上的原因可以出現(xiàn)，混合管中軸線ζ ’相對于軸線ζ移動(dòng)或偏斜，軸線ζ平行于顆粒過濾器和SCR催化器的中軸線并且垂直于轉(zhuǎn)向罐的端面壁布置。因此，在該實(shí)施方式中，軸線Z的取向與混合管中軸線Z ’不同。在此，典型的角度處于0.5°到20°的范圍內(nèi)。因?yàn)樵诖艘差愃朴谇笆鰳?gòu)型，廢氣流優(yōu)選從下(即直接來自顆粒過濾器)流入到混合管中，所以旋流中軸線在此也朝上移動(dòng)。旋流中軸線和混合管中軸線ζ’可以但是不必相同地取向。這意味著，噴射器以錯(cuò)位量V偏心地并且以傾斜角α’相對于ζ軸傾斜地布置在轉(zhuǎn)向罐的端面壁上。
[0015]最后，在另一構(gòu)型中設(shè)置:旋流產(chǎn)生裝置由渦輪葉片或混合器構(gòu)成。尤其，通過使用渦輪葉片保證了廢氣流的干凈的旋流。
[0016]概括來說，根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行廢氣后處理的設(shè)備的方法和相應(yīng)的設(shè)備確保:進(jìn)行在中心處的還原劑計(jì)量進(jìn)料，確保圍繞噴射器并且進(jìn)入到混合管中的廢氣流動(dòng)，并且，進(jìn)行廢氣流的旋流(可以是:在還原劑計(jì)量進(jìn)料后通過混合管