[发明专利]用于分布废气系统中的流动性添加剂的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分布内燃机的废气系统中的流动性添加剂的装 置，特别是，用于分布柴油机的废气系统中的水/尿素混合物的装置，特 别是，所述装置有一个开口通向位于所称谓的“SCR催化转化器”前面的 废气管道的注入装置。

背景技术

由于用于柴油机的废气规范变得更加严格，因此，有必要减少废气 中的氮氧化物。已知的可能性包括在所谓的选择性催化还原反应中将氮 氧化物还原为氮和水。当使用注入到废气中的还原剂时，所述反应在所 谓的SCR催化转化器中进行。水/尿素混合物特别用于所述目的，所述尿 素在废气中与氮氧化物反应分解形成氨。该方法中重要的是废气与还原 剂尽可能均匀的混合，且添加剂尽可能完全的蒸发以取得在还原反应中 尽可能大的效率。

发明内容

本发明的根本目的在于改善废气中添加剂的分布和提高添加剂的蒸 发。

将涡流生成装置安装在废气管道中的添加剂导入区可以很好的实现 所述目的。这样的优点在于注入的混合物与废气一起进行旋转，因此提 高了添加剂与废气的混合。另外，由于涡流生成器中流体偏移的惯性作 用而发生了液体相的分离，因此，尚未蒸发混合物供向蒸发器表面。这 样能够阻止没有蒸发的混合物进入到SCR催化转化器中。因此，进一步 提高了蒸发。

涡流生成装置特别包括至少一个气体导向叶片。这样的优点是，一 方面，这样能够实现好的涡流生成，另一方面，导向叶片本身可作为蒸 发器表面。因此，蒸发力能够进一步全面的提高。

多个气体导向叶片的涡轮状排列是特别优选的。这样可实现特别好 的涡流生成，同时形成了可利用的大的蒸发表面积。另外，涡轮状的实 施方案对废气横断面形成很好的阻滞效果，排气背压与搅拌力之间的比 率能够通过叶片的长度和宽度进行优化。叶片长度与叶片宽度的比率优 选为约1.5∶1-2∶1。

从技术制造来看，从废气管的管壁形成气体导向叶片是特别有利的。 这样可以节约材料。又减少了重量并提高了操作强度。另外，避免了在 气体导向叶片和其它存在的外部管道之间形成间隙。废气管道具有一个 圆形的横截面或带角的，特别是六边的横截面。

形成涡轮的废气管道进一步优选通过滑动座套安装在另一个废气管 道中，并形成一个空气间隙。空气间隙可有利的起到废气管道的快速加 热的效果，且滑动座套的优点是：形成废气导向叶片的废气管道能够具 有很薄的壁厚，因为它无需产生任何支撑功能。这样可以实现废气管道 的快速加热和进一步提高蒸发能力。

根据本发明进一步实施方案，在废气管道中的注入装置开口的前面 提供至少一个扇形撞击板。通过使用撞击板，注入的水/尿素混合分散成 扇形。因此，混合物在废气中更好的被分散；一方面，相对于下游的SCR 催化转化器，还有通过后面的蒸发器表面，所述表面例如是通过热废气 管道本身形成。由于注入混合物更好的分布在蒸发器表面上，其热容量 得以更好的利用，蒸发器反应更快。同时，撞击板也作为蒸发器表面， 因此，提高了蒸发能力。

将撞击板以不同于90°的角安装到注入装置，还能够改进混合物的分 布。因此，从撞击板弹回的混合物被导向到理想的方向，例如向着下游 的蒸发器的表面或SCR催化转化器。

撞击板特别优选平行于废气流动的方向排列。一方面，由此尽可能 小的阻止废气流，另一方面，通过倾斜注入到废气流中，以实现注入混 合物很好的分布。

在特别适合的装置中，提供一个以上的用于注入添加剂的注射喷嘴， 例如三个或四个注射喷嘴。每个注射喷嘴连接不同的撞击板是有利的连 接方式。在废气流动方向上，所述撞击板优选相互偏移排列。注入混合 物特别好的分布是由撞击板的这种瀑布式的排列而形成的。

根据本发明进一步实施方案，在注入部位后面，特别是在涡流生成 装置之后，提供一个用于添加剂的管状蒸发装置。通过这种另外的蒸发 装置能够进一步提高蒸发能力。因此，任何依然存在的液体部分的添加 剂在SCR催化剂之前还能进行蒸发，以使它们不能进入到催化转化器中。

进一步有利的结果是管状蒸发装置包括外管和至少一个内管。一方 面，因此可以形成可用的更大的蒸发器表面，另一方面，可以利用废气 流中存在的温度分层。