[发明专利]混合装置和后处理装置

说明书

本发明涉及一种混合装置(18)，用于将来自车辆的内燃机的废气与用于降低废气中的氮氧化物含量的溶液(20)混合。混合装置(18)包括套管(24)，其具有废气入口(30)、废气出口(32)和拐角区域(40)，其中废气流朝向废气出口(32)转移。拐角区域(40)具有用于给料单元的开口(26)。混合装置(18)包括布置在套管(24)内的导流器(48)。导流器(48)被构造成将废气流的总体分成第一废气流和第二废气流。在导流器(48)与套管(24)的侧壁(22)之间形成用于第二废气流的间隙(54)。在侧壁(22)中，定位用于给料单元的开口(26)。导流器(48)的末端区域(56)布置在用于给料单元的开口(26)的上游。

本发明涉及一种混合装置，用于混合来自车辆内燃机的废气和用于降低废气中氮氧化物含量的溶液。本发明还涉及包括这种混合装置的后处理装置。

文献EP 2 465 602 A2描述了一种用于废气净化的装置，其中尿素水溶液被引入流过废气通道的废气流中。借助于导流器，废气流被分成在废气通道的横截面中心流动的中心流，和在中心流周围循环和前进的边缘流。导流器具有用于中心流动的内管和布置在内管上的叶片，用于将废气转换成在内管循环的运动。内管和叶片放置在套管内。

用于降低废气中氮氧化物含量的溶液，例如尿素水溶液，与废气的有效混合，对于在后处理系统或后处理装置中开发有效的SCR系统是至关重要的。减轻或消除后处理装置内尿素的沉积也是至关重要的。这在发动机NO_x排放高的条件下尤其有效。当尿素水溶液馈入到废气中时，尿素在热废气中水解形成氨(NH₃)。这些氨在后处理系统的SCR催化剂内的选择性催化还原(selective catalytic reduction；SCR)反应中，与存在于废气中的氮氧化物(NOx)反应。

然而，发现可能在尿素混合装置内形成尿素沉积物。过量的尿素沉积物甚至会堵塞尿素给料器。在这种情况下，配备有包括混合装置的后处理系统的车辆将被迫被停止以进行维修。

因此，本发明的目的是提供一种改进的混合装置和包括这种混合装置的后处理装置。

这一目的通过具有权利要求1的特征的混合装置和具有权利要求10的特征的后处理装置解决。在从属权利要求中规定了具有本发明的方便的进一步改进的有利配置。

根据本发明的混合装置构造成用于混合来自车辆内燃机的废气与用于降低废气中氮氧化物含量的溶液。混合装置包括具有废气入口、废气出口和拐角区域的套管。在拐角区域中，废气流被朝向废气出口转移。拐角区域具有用于给料单元的开口。混合装置还包括布置在套管内的导流器。导流器构造成将总废气流分成第一废气流和第二废气流。在此，在导流器和套管的侧壁之间形成用于第二废气流的间隙，其中用于给料单元的开口位于这一间隙中。导流器的端部区域布置在用于给料单元的开口的上游。

本发明基于以下发现：由于混合装置的套管的形式，特别是由于拐角区域的构造，在混合装置内存在固有的流动再循环区域，其导致溶液，特别是尿素水溶液和废气的有效混合。然而，废气回到用于给料单元的开口处的再循环将大量尿素喷雾或液滴带回尿素给料单元区域。如果导流器没有布置在侧壁的前面，那么这种喷雾或这些液滴随后撞击安装有给料单元或给料器的侧壁。这可能导致在用于给料单元的开口区域中形成尿素沉积物。

在改进的混合装置中，用作分离挡板的导流器被添加或布置在用于给料单元或给料器安装件的开口的上游。因此，导流器形成单独的流动通道，所述流动通道包括用于第二废气流的间隙。在所述间隙或流动通道中，上游清洁废气的一部分在混合装置的运行中被加速。因此，第二废气流在侧壁上洗涤，其中用于给料单元的开口位于侧壁中。因此，成功地保护了所述侧壁或给料器安装件表面免受沉积物的影响。此外，通过通道或间隙的废气流或第二废气流允许与现有流动结构的强烈相互作用。这进一步改善了混合并随后改善了在相应的后处理装置中布置在混合装置下游的SCR催化剂的基底/基材处的氨分布的均匀性。