專利名稱：用于將液態介質導入來自燃式發動機的廢氣中的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于將液態介質、例如尿素導入來自燃式發動機的廢氣中的裝置。
背景技術：
為滿足通行的廢氣清潔要求，現今的機動車輛在廢氣管路中通常設有催化器，以將廢氣的環境有害成分催化轉化為環境有害性較小的物質。已經采用的用于實現有效的催化轉化的方法基于將還原劑在催化器上游噴射到廢氣中。形成還原劑的一部分或由還原劑形成的還原性物質由廢氣攜帶到催化器中，并被吸附在催化器中的活性座上，導致還原性物質在催化器中的累積。于是，累積的還原性物質可與廢氣物質反應，從而將廢氣物質轉化為無害物質。這種還原催化器可例如是SCR (選擇性催化還原)類型的。該類型的催化器在下文中稱作SCR催化器。SCR催化器能降低廢氣中的N0X。在SCR催化器的情況下，成尿素溶液形式的還原劑通常在催化器上游被噴射到廢氣中。將尿素噴射到廢氣中導致氨的形成，所述氨然后用作幫助SCR催化器中的催化轉化的還原性物質。氨通過被吸附在催化器中的活性座上而累積在催化器中，且當存在于廢氣中的NOx在催化器中與催化器中的活性座上累積的氨發生接觸時，所述NOx被轉化為氮氣和水。當尿素被用作還原劑時，它以液態尿素溶液的形式通過噴射機構被噴射到廢氣管路中。所述噴射機構包括噴嘴，尿素溶液通過所述噴嘴在加壓下成微細噴霧的形式被噴射到噴射機構中。在柴油發動機的許多操作狀態中，廢氣所處的溫度將高得足以能夠使尿素溶液汽化從而形成氨。然而，難以避免供給的尿素溶液的一部分與廢氣管路的內壁表面發生接觸并以未汽化的狀態附著其上。與廢氣管路內的廢氣相比，通常與環境空氣接觸并由環境空氣冷卻的廢氣管路將處于較低的溫度。當燃式發動機以一致的方式運行一段時間、即處于穩定狀態的操作條件下時，在廢氣流中不發生明顯的變化，因而在所述時間段期間被噴射到廢氣中的尿素溶液將基本上接觸到廢氣管路的相同區域。相對較冷的尿素溶液在廢氣管路的該區域中可引起局部的溫度降低，從而可導致尿素溶液的膜層在該區域中形成，所述膜層然后被廢氣流帶走。當該膜層在廢氣管路中已經移動一定距離時，尿素溶液中的水將在熱的廢氣的影響下蒸發掉。固態尿素將留下并緩慢地由廢氣管路中的熱量汽化。如果固態尿素的供給大于汽化，固態尿素將累積在廢氣管路中。如果產生的尿素層變得足夠厚，尿素及其分解產物將互相反應而形成稱為尿素顆粒的基于尿素的原始聚合物。這種尿素顆粒久而久之會阻塞廢氣管路。因此期望噴射的尿素溶液在廢氣中很好地分散開，從而防止它接觸到廢氣管路的基本上相同的區域。尿素溶液在廢氣中的好的分散還促進它的汽化。一種根據權利要求1的前述部分的裝置已經從W02009/012885A1已知。在該已知的裝置中，噴射機構適于將液態介質噴射到管狀殼體內的空間中，因此使噴射的介質與通過通流孔流入所述空間的廢氣發生接觸，所述通流孔繞殼體的圓周分布。因此，在殼體內形成的廢氣和噴射的介質的混合物從而被引導至混合導管中。廢氣還通過繞殼體的前端部分布的孔被促使流入混合導管，以便由此沿著混合導管的壁形成廢氣流，所述廢氣流阻礙噴射的介質與所述壁產生接觸。
發明內容
本發明的目的是提出對上述類型的裝置的進一步改進，以便獲得一種裝置，該裝置的構造至少在一些方面具有與上述類型的裝置相比更好的優點。根據本發明，所述目的借助一種具有權利要求1中所限定的特征的裝置來實現。根據本發明的裝置包括:-用于使廢氣流動經過的管路，-具有敞開的前端部的噴射室，-用于將液態介質噴射到噴射室中的噴射機構，-殼體，所述殼體在徑向方向上定界噴射室，并設有繞所述殼體的圓周分布的通流孔，-形成管路的一部分的混合導管，噴射的液態介質意欲在所述混合導管中汽化，噴射室通過噴射室的敞開的前端部連通于所述混合導管，-定位在噴射室的上游的收集室，所述收集室包圍所述殼體的至少一部分，且具有用于接收廢氣的進口，并通過殼體的所述通流孔連通于噴射室，以便使被接收在收集室中的廢氣能夠通過這些孔進入噴射室，以及-旁路導管，所述旁路導管用于將廢氣在不經過收集室和噴射室的情況下引導到混合導管中。收集室的進口適于將流動通過管路的廢氣的一部分分流，以便使這些被分流的廢氣流入收集室中，從而通過所述孔流入噴射室中，然后通過噴射室的敞開的前端部流入混合導管中，而旁路導管適于將流動通過管路的廢氣的另一部分引導到混合導管中，以便在那里與所述被分流的廢氣混合。僅將廢氣流的一部分分流到收集室中以便通過殼體的通流孔，這使得所述孔的尺寸可被選擇成向廢氣流的該部分施加壓縮，而不明顯地影響通過旁路導管被直接引導到混合導管而不經過收集室和噴射室的那部分廢氣流的壓力。因此，由收集室中的廢氣建立的壓力增加將僅有限地貢獻于廢氣管路中的廢氣的總背壓。向累積在收集室中的廢氣施加壓力增加可使廢氣到噴射室中的流動變得基本上均勻地分布在各個通流孔中。因此，這些孔沿殼體的圓周方向的均勻分布可使廢氣到噴射室中的流入以繞著噴射室的中心線大致對稱的方式實現。因此，可將微細的介質推向噴射室的中心，從而防止它接觸到噴射室的壁表面和混合導管中最靠近噴射室的區域的壁表面。因此，液態介質的小滴在混合導管中的廢氣中很好地分散開，而沒有機會接觸到其中的任何壁表面，從而消除或至少明顯地降低如上所述的顆粒形成的風險。根據本發明的一個實施例，收集室的進口的尺寸被選擇成將流動通過管路的廢氣的10-20%分流到收集室。這意味著，分流到收集室的廢氣流與通過旁路導管被直接地引導到混合導管中的主流相比是相對較小的。因此，在收集室中的廢氣中建立的壓力增加對廢氣管路中的廢氣的總背壓將僅產生很小的貢獻。由于較高的背壓帶來更多的燃料消耗，因此通常期望保持廢氣管路中的總背壓盡可能低。將總的廢氣流的僅小部分分流到收集室的另一優點是，當總廢氣流中出現波動時，進入收集室中的廢氣流將僅變化到有限的程度。這意味著，在不同的操作條件下通過殼體的通流孔被引導到噴射室中的廢氣對噴射的液態介質將產生基本上類似的影響，因此，對噴射的液態介質的期望的影響能夠在大幅度變化的操作條件下實現。根據本發明的另一實施例，旁路導管包圍收集室，并通過定位在收集室和旁路導管之間的殼罩與所述收集室分界。這可實現裝置的緊湊和空間節省的構造。根據本發明的裝置的其他有益的特征由從屬權利要求和以下給出的描述來說明。
以下基于實施例并參考附圖更加詳細地描述本發明，在附圖中:圖1是通過根據本發明的一個實施例的裝置的示意性縱向剖視圖，以及圖2是根據圖1的裝置的部件的示意性透視圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的用于將液態介質導入來自燃式發動機的廢氣中的裝置
I。所述裝置例如可在SCR催化器上游定位在廢氣管路中，以便將成尿素或氨的形式的液態還原劑在SCR催化器上游導入廢氣管路中，或定位在廢氣后處理設備中，以便將成尿素或氨的形式的液態還原劑在形成廢氣后處理設備的一部分的SCR催化器的上游導入。裝置I包括管路2，所述管路2用于接收來自燃式發動機的廢氣，并將廢氣向著例如成SCR催化器的形式的廢氣后處理單元引導。裝置I還包括具有封閉的后端部4和敞開的前端部5的噴射室3。噴射室3通過它的敞開的前端部5連接于混合導管6，所述混合導管6形成管路2的一部分，且定位在噴射室3的下游。用于噴射液態介質的噴射機構7定位在噴射室的后端部4的中心處，以向噴射室的敞開的前端部5噴射液態介質。在示出的示例中，噴射機構7通過噴射室3的后端部4伸到噴射室3中。噴射機構7適于將加壓下的液態介質以微細噴霧的形式噴射到噴射室3中，所述噴射機構7例如可包括噴嘴。噴射室3在徑向上由在噴射室的后端部4和敞開的前端部5之間延伸的殼體8定界。該殼體8設有沿殼體的圓周方向分布的通流孔9 (見圖2)。通流孔9繞著殼體的中心線18對稱地分布。每個孔9例如可成沿殼體的軸向方向延伸的縫隙的形式，如圖2所示。然而，孔9也可具有其他替代的形狀。在示出的實施例中，殼體8成從噴射室的后端部4向敞開的前端部5加寬的截頭圓錐的形式。收集室10定位在噴射室3的上游。該收集室10包圍殼體8的至少一部分。在圖1中示出的實施例中，收集室10包圍殼體8的全部。收集室10具有用于接收來自管路2的廢氣的進口 11，且通過殼體的通流孔9連通到噴射室3，以便使收集室10中接收的廢氣能夠通過這些孔9進入噴射室3。殼體的孔9的總橫截面面積有利地小于收集室的進口 11的橫截面面積，使得被分流到收集室10的廢氣在收集室中經受壓力增加。旁路導管12在管路2中定位在混合導管6的上游，以便將廢氣在不經過收集室10和噴射室3的情況下引導到混合導管中。旁路導管12包圍收集室10，并通過定位在收集室和旁路導管之間的殼罩13與所述收集室10分界。在示出的實施例中，殼罩13成從它的前端部14逆流地向它的后端部15加寬的截頭圓錐的形式。旁路導管12包圍殼罩13并沿著殼罩13的外側延伸。在不出的實施例中，殼罩13的前端部14連接于殼體8的前端部。收集室的進口 11適于將流動通過管路2的廢氣的一部分分流，以便使這些被分流的廢氣流入收集室10中，從而通過殼體8的通流孔9流入噴射室3中，此后通過噴射室的敞開的前端部5流入混合導管6中，而旁路導管12適于將流動通過管路2的廢氣的另一部分直接地引導到混合導管6中，以便在那里與所述被分流的廢氣混合。通過噴射機構7噴射到噴射室3中的液態介質的噴霧在噴射室3中與通過殼體的孔9以繞著所述噴霧大致對稱的流動流入噴射室中的廢氣發生接觸。流入噴射室3中的廢氣防止所述噴霧中的液態介質與殼體8的內側發生接觸，并攜帶液態介質與它們一起進入混合導管6中，液態介質在所述混合導管6中在廢氣中被分散開并由廢氣的熱量汽化。收集室10的進口 11有利地被定尺寸成將流動通過管路2的廢氣的5-50%、優選為10-20%分流到收集室。在圖1中示出的實施例中，裝置I包括延伸到管路2中的凸出部分16，且殼體8從凸出部分的上側突出。收集室10在該凸出部分16、殼體8和殼罩13之間形成。收集室的進口 11在這種情況下是環形的，并繞凸出部分16延伸。在收集室的進口 11的上游，管路2具有繞凸出部分16延伸的環形空間17。根據本發明的裝置尤其旨在用于重型機動車輛、例如公共汽車、拖拉機設備或卡車中。由于在不必偏離如權利要求所限定的本發明的基本理念的情況下，其中的修改的各種可能性對于本領域的技術人員來說可能是顯而易見的，因此本發明當然決不限于上述實施例。
權利要求
1.一種用于將液態介質、例如尿素導入來自燃式發動機的廢氣中的裝置，所述裝置(1)包括: -用于使廢氣流動經過的管路(2)， -具有敞開的前端部(5)的噴射室(3)， -用于將液態介質噴射到噴射室(3 )中的噴射機構(7 )， -殼體(8)，所述殼體(8)在徑向方向上定界噴射室(3)，并設有繞所述殼體的圓周分布的通流孔(9)， -形成管路(2)的一部分的混合導管(6)，且噴射室(3)通過噴射室(3)的敞開的前端部(5)連通于所述混合導管(6)， -定位在噴射室(3 )的上游的收集室(1O )，所述收集室(1O )包圍所述殼體(8 )的至少一部分，且具有用于接收廢氣的進口(11)，并通過殼體的所述通流孔(9)連通于噴射室(3)，以便使被接收在收集室(10)中的廢氣能夠通過這些孔(9)進入噴射室(3)， 其特征在于， -旁路導管(12)在管路(2)中定位在混合導管(6)的上游，以便將廢氣在不經過收集室(10)和噴射室(3)的情況下引導到混合導管中，以及 -收集室的進口(11)適于將流動通過管路(2)的廢氣的一部分分流，以便使這些被分流的廢氣流入收集室(10 )中，從而通過所述孔(9 )流入噴射室(3 )中，然后通過噴射室的敞開的前端部(5)流入混合導管(6)中，而旁路導管(12)適于將流動通過管路(2)的廢氣的另一部分引導到混合導管(6)中，以便在那里與所述被分流的廢氣混合。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，收集室(10)的進口(11)的尺寸被選擇成將流動通過管路(2)的廢氣的5-50%分流到收集室。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，收集室(10)的進口(11)的尺寸被選擇成將流動通過管路(2)的廢氣的10-20%分流到收集室。
4.如權利要求1-3中任一所述的裝置，其特征在于，殼體的孔(9)的總橫截面面積小于收集室的進口(11)的橫截面面積，使得被分流到收集室(10)的廢氣在收集室(10)中經受壓力增加。
5.如權利要求1-4中任一所述的裝置，其特征在于，殼體(8)成從噴射室的后端部(4)向著噴射室的敞開的前端部(5)加寬的截頭圓錐的形式。
6.如權利要求1-5中任一所述的裝置，其特征在于，殼體的通流孔(9)繞著殼體的中心線(18)對稱地分布。
7.如權利要求1-6中任一所述的裝置，其特征在于，噴射機構(7)定位在噴射室的后端部(4)的中心處，且適于向噴射室的敞開的前端部(5)噴射液態介質。
8.如權利要求1-7中任一所述的裝置，其特征在于，旁路導管(12)包圍收集室(10)，并通過定位在收集室和旁路導管之間的殼罩(13)與所述收集室(10)分界。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于， -裝置(1)包括延伸到管路(2)中的凸出部分(16)，且殼體(8)從所述凸出部分(16)的上側突出，以及 -收集室(10)形成在所述突出部分(16)、殼體(8)和包圍殼體的殼罩(13)之間。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，收集室的進口(11)是環形的，并繞著所述凸出部分(16)延伸。
11.如權利要求8-10中任一所述的裝置，其特征在于，殼罩(13)成從它的前端部(14)逆流地向著它的后端部(15)加 寬的截頭圓錐的形式。
全文摘要
一種用于將液態介質導入來自燃式發動機的廢氣中的裝置包括用于將液態介質噴射到噴射室(3)中的噴射機構(7)；包圍噴射室的殼體(8)；混合導管(6)；收集室(10)，其包圍所述殼體，并通過殼體的通流孔連通于噴射室；以及旁路導管(12)，其用于將廢氣在不經過收集室和噴射室的情況下引導到混合導管中。收集室的進口(11)適于將廢氣的一部分分流，以便使這些被分流的廢氣流入收集室中，從而通過所述通流孔流入噴射室中，然后流入混合導管中，而旁路導管適于將廢氣的另一部分引導到混合導管中，以便在那里與所述被分流的廢氣混合。
文檔編號F01N3/20GK103140655SQ201180047337
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月14日 優先權日2010年9月30日
發明者P·洛曼 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司