[发明专利]用于将化学反应物供给到内燃机的废气管路中的装置

说明书

在此描述了一种用于将化学反应物供给到内燃机的废气管路中的装置(5)，所述装置包括：‑混合器壳体(8)，其具有进口(15)，废气流通过所述进口进入混合器壳体(8)中；‑计量管(9)，其具有第一端部和第二端部，所述计量管贯穿混合器壳体(8)并且被流入混合器壳体(8)中的废气流横向穿流；‑计量单元(6)，其布置在计量管(9)的第一端部上并且能够与反应物存储器相连，所述计量单元用于将反应物输出到计量管(9)中；和‑用于产生废气流的旋流的器件。用于产生旋流的器件设计为，在所述计量管(9)内产生旋流，并且为此所述计量管(9)具有至少一个流入口(17)，所述至少一个流入口沿周向在不小于45°的外周面扇形段上延伸并且在所述计量管(9)的位于混合器壳体(8)内的长度的至少一个区段上延伸，所述至少一个流入口具有铲状的罩盖(18)，所述罩盖布置在计量管(9)上并且使废气流离心地转向到流入口(17)中。

本发明涉及一种用于将化学反应物供给到内燃机的废气管路中的装置，所述装置包括：

-混合器壳体，所述混合器壳体具有进口，废气流通过所述进口进入混合器壳体中；

-计量管，所述计量管具有第一端部和第二端部，所述计量管贯穿混合器壳体并且被流入混合器壳体中的废气流横向穿流；

-计量单元，所述计量单元布置在计量管的第一端部上并且能够与反应物存储器相连，所述计量单元用于将反应物输出到计量管中；和

-用于产生废气流的旋流的器件。

此外还描述了一种用于减少内燃机的废气的NOx含量的废气净化设备，其具有这样装置。

现代内燃机例如当其是主要用作动态负荷的柴油发动机的柴油内燃机时配备有废气净化设备以满足排放要求。这些要求此外涉及NOx排放的限制。在这类废气净化设备中，NOx排放在许多情况下通过包含在废气中的氮氧化物(NOx)的选择性催化反应引起。为此使用所谓的SCR催化剂(SCR：选择性催化还原)。为了在这样的SCR催化器上进行希望的氮氧化物催化还原，需要作为反应物的还原剂。为此通常使用氨，氨以液态的尿素(Urea)在相对于SCR催化器的上游被引入其中。为了释放包含在前体中的还原剂(氨)需要一定的温度。因此对于废气的有效脱硝需要的是废气温度足够高。用于从前体释放还原剂的反应尤其当废气温度不够高时不是自发进行的，而是需要一定的时间。因此，在供给前体的计量单元和SCR催化器之间需要一定的流动路程。如果还原剂(氨)被释放，则在SCR催化器上发生希望的催化反应，以减少或消除废气中携带的氮氧化物。不希望的是，尚未转化的前体流向SCR催化器，因为随后液滴沉积在SCR催化器的上游侧表面上。此外，当SCR催化器被入流时，希望在废气流中释放的还原剂在该SCR催化器的横截面上的尽可能好的均匀分布以及同样的速度均匀分布。还应当尽可能避免液态前体沉淀在废气管路中。

为了满足对作为液态前体计量的还原剂的供给的这些要求，在WO 2015/018971A1和WO 2016/207484 A1中建议，在混合器壳体内布置计量管，在该计量管的一端布置用于喷入前体的计量单元。计量管设计为穿孔板或筛板并且具有锥形构造，其中，横截面朝远离计量单元的方向减小。该计量管横向于其纵向延伸地被入流。计量管以其与计量单元相对置的端部段嵌接在套管中，更确切地说，同时留出环形间隙。在根据该现有技术的装置中，在计量管的外侧产生旋流。该旋流在计量管和套管之间的用作喷嘴的环形间隙内被加速。由于外部旋流与计量管内的废气流之间的速度对比，以液滴形式喷入计量管中的前体与废气流混合。在计量管的出口侧设有导向板，通过该导向板使废气流转向相反的方向。还原剂被喷射到导向元件上，还原剂分布在导向元件上转向的废气流中。还原剂的释放在较短路程上完成，因此即使可供使用的安装空间较小也可以使用这种先前已知的装置。由于废气流多次转向分别相反的流动方向，因此必须接受相应的排气背压。