廢氣清潔裝置的制造方法
【專利說明】廢氣清潔裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，該廢氣凈化裝置具有用于還原劑、尤其是尿素的噴射模塊，該噴射模塊具有包括主腔室的外殼，在該主腔室中，混合管設(shè)置在計(jì)量腔室的下游，且還原劑經(jīng)由至少一個(gè)噴射裝置噴射到計(jì)量腔室中，其中，用于廢氣的噴射模塊包括至少一個(gè)進(jìn)入主腔室的第一入口和至少一個(gè)離開混合管的第一出口。
[0002]從文獻(xiàn)GB2 645 151 A中已知一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置，該廢氣凈化裝置包括外殼，在該外殼中設(shè)置有顆粒過濾器和計(jì)量腔室，其中，噴射裝置排放到計(jì)量腔室中。外殼跨越主腔室，在該主腔室中，混合管設(shè)置在計(jì)量腔室和用于廢氣的出口之間。該外殼還包括用于廢氣的入口。在此種情形下，所進(jìn)入的廢氣至少部分地圍繞混合管流動(dòng)。
[0003]WO 2011/087 550 A2披露了一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理模塊，該模塊包括多個(gè)入口，其中，用于還原劑的噴射裝置設(shè)置在混合管的開始部分處?；旌瞎苋菁{在模塊的外殼中，此外，SCR催化轉(zhuǎn)換器(SCR:選擇性催化還原)在外殼中布置在混合管的兩側(cè)上。廢氣經(jīng)由擴(kuò)散器型入口流入到混合管中，并且在180°偏轉(zhuǎn)之后從該混合管到達(dá)SCR催化轉(zhuǎn)換器，并且廢氣從該SCR催化轉(zhuǎn)換器沿外殼內(nèi)部的混合管的外部側(cè)表面流向外殼中的流出口。入口和出口設(shè)置在模塊的同一端面上。此種布置需要較大的安裝空間。由于混合管僅僅在還原劑混合之后才由廢氣包覆，因而由于在不利的操作條件下、例如低負(fù)荷下產(chǎn)生的過低壁溫，在混合管內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生沉積。
[0004]WO 2010/078052 Al公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置具有用于還原劑的計(jì)量裝置，該計(jì)量裝置布置在外殼中。該外殼包括用于廢氣的入口以及出口，其中，廢氣經(jīng)由入口供給到外殼，并且在流經(jīng)布置于外殼內(nèi)的過濾基質(zhì)之后到達(dá)流混合器，其中，經(jīng)由計(jì)量裝置將還原劑添加到廢氣。摻有還原劑的廢氣然后又經(jīng)由中心出口流出外殼。不提供主腔室和混合管的氣密分離。由文獻(xiàn)WO 2006/014129 Al和DE 10 2008048 796 Al已知類似的廢氣凈化裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是確保還原劑以簡單和緊湊的方式快速蒸發(fā)。
[0006]這根據(jù)本發(fā)明如此來實(shí)現(xiàn)，即，計(jì)量腔室包括用于廢氣的至少一個(gè)第二入口，且主腔室包括用于廢氣的至少一個(gè)第二出口，且主腔室以氣密的方式與計(jì)量腔室以及混合管的內(nèi)部分隔開。由于主腔室與計(jì)量腔室完全分開，熱廢氣最佳地圍繞混合管流動(dòng)，并且混合管比在已知裝置中更好地被加熱。由此實(shí)現(xiàn)了注入的還原劑的更快速蒸發(fā)，且阻止了在混合管內(nèi)的沉積。
[0007]較佳地在此情況下規(guī)定至少一個(gè)分隔壁布置在主腔室和計(jì)量腔室之間。主腔室和計(jì)量腔室之間的分隔壁防止熱廢氣直接從主腔室流入計(jì)量腔室內(nèi)。相反，廢氣在圍繞混合管流動(dòng)之后通過單獨(dú)設(shè)置的第二出口離開主腔室。在此情況下特別有利的是，主腔室包括布置在注射模塊的縱向?qū)ΨQ平面的不同側(cè)上的至少兩個(gè)第二出口。
[0008]在此情況下特別有利的是，提供至少兩個(gè)入口，這些入口布置在注射模塊的縱向?qū)ΨQ平面的不同側(cè)上。至少一個(gè)噴射裝置、但較佳是兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)注射裝置可在縱向?qū)ΨQ平面的區(qū)域內(nèi)排入計(jì)量腔室內(nèi)。在此情況下，可使用來自多用途車輛領(lǐng)域的傳統(tǒng)的噴射噴嘴。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)混合管的最佳加熱，主腔室主要、較佳為整個(gè)封圍混合管的側(cè)表面。
[0010]混合管和主腔室從混合管的縱向軸線方向看可具有圓形、橢圓形、矩形或其它可設(shè)想的橫截面形狀。
[0011]特別有利的是，廢氣凈化裝置具有模塊化構(gòu)造。由此在本發(fā)明的較佳實(shí)施變型中規(guī)定，至少一個(gè)連接模塊較佳地在注射模塊的一側(cè)上凸緣連接到注射模塊上，其中，連接模塊構(gòu)成來自主腔室的第二出口與進(jìn)入計(jì)量腔室的第二入口之間的流動(dòng)連接。連接模塊可包括至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器、較佳地為柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器和/或至少一個(gè)顆粒過濾器。連接模塊建立主腔室和計(jì)量腔室之間的流動(dòng)連接。在此情況下，廢氣從主腔室經(jīng)由第二出口引導(dǎo)到連接模塊內(nèi)，流經(jīng)可能設(shè)置在此的氧化催化轉(zhuǎn)化器和/或顆粒過濾器，并且進(jìn)一步引導(dǎo)到進(jìn)入計(jì)量腔室的第二入口。在此情況下，參照注射模塊的縱向?qū)ΨQ平面，連接模塊可在任何情況下凸緣連接到注射模塊的每一側(cè)上。
[0012]在另一實(shí)施例中，可規(guī)定具有至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器、較佳為SCR催化轉(zhuǎn)化器的至少一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器模塊連接到來自混合管的第一出口。
[0013]混合管的第一部分定位在注射模塊中，以使得熱發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣圍繞混合管流動(dòng)，以在所有操作條件下使壁溫保持高溫。由于較高的溫度，還原劑會(huì)快速蒸發(fā)，并且在混合管內(nèi)出現(xiàn)較少的沉積。
[0014]在此情況下，熱廢氣首先引導(dǎo)到主腔室內(nèi)以加熱混合管。然后，廢氣又從主腔室離開，并且經(jīng)由連接模塊到達(dá)注射模塊的計(jì)量腔室，在該計(jì)量腔室內(nèi)還原劑被計(jì)量。在將廢氣供給到催化轉(zhuǎn)化器模塊的SCR催化轉(zhuǎn)化器之前，可以在熱混合管中實(shí)現(xiàn)還原劑的完全蒸發(fā)。
[0015]廢氣對稱流入計(jì)量腔室以噴射還原劑會(huì)促進(jìn)蒸發(fā)以及與還原劑的混合。附加的混合器可省去和/或混合管的總長度可設(shè)計(jì)成更短。因此，構(gòu)造可以更緊湊。
[0016]模塊化構(gòu)造使得可將其設(shè)計(jì)成用于各種應(yīng)用場合，例如用于固定發(fā)動(dòng)機(jī)或用于海上用途。
[0017]接下來將基于附圖來更詳細(xì)地闡釋本發(fā)明。在附圖中:
[0018]圖1以斜視圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施變型的廢氣凈化裝置的注射模塊；
[0019]圖2以斜視圖示出第二實(shí)施變型的注射模塊；
[0020]圖3以沿圖4中線III剖過的剖視圖來示出圖1的注射模塊；
[0021]圖4以沿圖5中的線IV-1V剖過的剖視圖來示出注射模塊；
[0022]圖5以沿圖4中的線V-V剖過的剖視圖來示出注射模塊；
[0023]圖6到圖10以不同的剖視圖分別示出在類似于圖3的實(shí)施變型中的噴射模塊；
[0024]圖11到圖13以類似于圖5的剖視圖示出各種實(shí)施變型中的廢氣凈化裝置。
[0025]圖1到圖10示出用于內(nèi)燃機(jī)、特別是大型發(fā)動(dòng)機(jī)、例如用于固定或海上用途的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化裝置2的計(jì)量模塊I。計(jì)量模塊I包括外殼3，該外殼封圍主腔室4。混合管5布置在主腔室4內(nèi)，其中，混合管5從計(jì)量腔室6引出，該計(jì)量腔室連接到混合管入口7a?；旌瞎?包括第一出口 7b，其中，混合管5的內(nèi)部5a與主腔室4分隔開?；旌瞎?的外套5b由主腔室4完全封圍。主腔室4在計(jì)量模塊I的下側(cè)3a上包括至少一個(gè)第一入口8，并且在計(jì)量模塊I的兩側(cè)3b、3c包括第二出口 9。主腔室4通過至少一個(gè)分隔壁10與計(jì)量腔室6氣密地分隔開。
[0026]用于氮氧化物、例如尿素的還原劑的至少一個(gè)噴射裝置11排入計(jì)量腔室6。計(jì)量腔室6在每一側(cè)3b、3c上具有用于廢氣的第二入口 12。
[0027]計(jì)量模塊I實(shí)施成關(guān)于縱向?qū)ΨQ平面ε基本上對稱，該對稱平面包含了混合管5的縱軸線5’。
[0028]外殼3、特別是主腔室4從縱軸線5’的縱向看可具有矩形或正方形的橫截面，如圖3、8、9和10中所示。然而，它也可具有圓形(圖6)或橢圓形(圖7)橫截面。混合管5也可具有除了圓形橫截面(圖3、6、7、8)之外的矩形(圖8)或橢圓形(圖10)橫截面。
[0029]圖11示出連接模塊13凸緣連接到計(jì)量模塊I的兩側(cè)中的每一側(cè)上的實(shí)施例。每個(gè)連接模塊13建立在來自主腔室4的第二出口 9與進(jìn)入計(jì)量腔室6的第二入口 12之間的流動(dòng)連接。連接模塊13可在出口開口 9的區(qū)域內(nèi)包括柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器D0C，例如如圖12中所示。此外，柴油顆粒過濾器DPF可布置在連接模塊13內(nèi)(參見圖13)。
[0030]如從圖11到13中可見，催化轉(zhuǎn)化器模塊14可凸緣連接到混合管5的第一出口 7b上，其中，催化轉(zhuǎn)化器模塊14可包括多個(gè)SCR催化轉(zhuǎn)化器。催化轉(zhuǎn)化器模塊14