废气清洁装置的制造方法
【专利说明】废气清洁装置
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的废气净化装置，该废气净化装置具有用于还原剂、尤其是尿素的喷射模块，该喷射模块具有包括主腔室的外壳，在该主腔室中，混合管设置在计量腔室的下游，且还原剂经由至少一个喷射装置喷射到计量腔室中，其中，用于废气的喷射模块包括至少一个进入主腔室的第一入口和至少一个离开混合管的第一出口。
[0002]从文献GB2 645 151 A中已知一种用于内燃机的废气净化装置，该废气净化装置包括外壳，在该外壳中设置有颗粒过滤器和计量腔室，其中，喷射装置排放到计量腔室中。外壳跨越主腔室，在该主腔室中，混合管设置在计量腔室和用于废气的出口之间。该外壳还包括用于废气的入口。在此种情形下，所进入的废气至少部分地围绕混合管流动。
[0003]WO 2011/087 550 A2披露了一种用于内燃机的废气后处理模块，该模块包括多个入口，其中，用于还原剂的喷射装置设置在混合管的开始部分处。混合管容纳在模块的外壳中，此外，SCR催化转换器(SCR:选择性催化还原)在外壳中布置在混合管的两侧上。废气经由扩散器型入口流入到混合管中，并且在180°偏转之后从该混合管到达SCR催化转换器，并且废气从该SCR催化转换器沿外壳内部的混合管的外部侧表面流向外壳中的流出口。入口和出口设置在模块的同一端面上。此种布置需要较大的安装空间。由于混合管仅仅在还原剂混合之后才由废气包覆，因而由于在不利的操作条件下、例如低负荷下产生的过低壁温，在混合管内部会产生沉积。
[0004]WO 2010/078052 Al公开了一种用于内燃机的废气后处理装置，该废气后处理装置具有用于还原剂的计量装置，该计量装置布置在外壳中。该外壳包括用于废气的入口以及出口，其中，废气经由入口供给到外壳，并且在流经布置于外壳内的过滤基质之后到达流混合器，其中，经由计量装置将还原剂添加到废气。掺有还原剂的废气然后又经由中心出口流出外壳。不提供主腔室和混合管的气密分离。由文献WO 2006/014129 Al和DE 10 2008048 796 Al已知类似的废气净化装置。
[0005]本发明的目的是确保还原剂以简单和紧凑的方式快速蒸发。
[0006]这根据本发明如此来实现，即，计量腔室包括用于废气的至少一个第二入口，且主腔室包括用于废气的至少一个第二出口，且主腔室以气密的方式与计量腔室以及混合管的内部分隔开。由于主腔室与计量腔室完全分开，热废气最佳地围绕混合管流动，并且混合管比在已知装置中更好地被加热。由此实现了注入的还原剂的更快速蒸发，且阻止了在混合管内的沉积。
[0007]较佳地在此情况下规定至少一个分隔壁布置在主腔室和计量腔室之间。主腔室和计量腔室之间的分隔壁防止热废气直接从主腔室流入计量腔室内。相反，废气在围绕混合管流动之后通过单独设置的第二出口离开主腔室。在此情况下特别有利的是，主腔室包括布置在注射模块的纵向对称平面的不同侧上的至少两个第二出口。
[0008]在此情况下特别有利的是，提供至少两个入口，这些入口布置在注射模块的纵向对称平面的不同侧上。至少一个喷射装置、但较佳是两个、三个、四个或更多个注射装置可在纵向对称平面的区域内排入计量腔室内。在此情况下，可使用来自多用途车辆领域的传统的喷射喷嘴。
[0009]为了实现混合管的最佳加热，主腔室主要、较佳为整个封围混合管的侧表面。
[0010]混合管和主腔室从混合管的纵向轴线方向看可具有圆形、椭圆形、矩形或其它可设想的横截面形状。
[0011]特别有利的是，废气净化装置具有模块化构造。由此在本发明的较佳实施变型中规定，至少一个连接模块较佳地在注射模块的一侧上凸缘连接到注射模块上，其中，连接模块构成来自主腔室的第二出口与进入计量腔室的第二入口之间的流动连接。连接模块可包括至少一个催化转化器、较佳地为柴油氧化催化转化器和/或至少一个颗粒过滤器。连接模块建立主腔室和计量腔室之间的流动连接。在此情况下，废气从主腔室经由第二出口引导到连接模块内，流经可能设置在此的氧化催化转化器和/或颗粒过滤器，并且进一步引导到进入计量腔室的第二入口。在此情况下，参照注射模块的纵向对称平面，连接模块可在任何情况下凸缘连接到注射模块的每一侧上。
[0012]在另一实施例中，可规定具有至少一个催化转化器、较佳为SCR催化转化器的至少一个催化转化器模块连接到来自混合管的第一出口。
[0013]混合管的第一部分定位在注射模块中，以使得热发动机废气围绕混合管流动，以在所有操作条件下使壁温保持高温。由于较高的温度，还原剂会快速蒸发，并且在混合管内出现较少的沉积。
[0014]在此情况下，热废气首先引导到主腔室内以加热混合管。然后，废气又从主腔室离开，并且经由连接模块到达注射模块的计量腔室，在该计量腔室内还原剂被计量。在将废气供给到催化转化器模块的SCR催化转化器之前，可以在热混合管中实现还原剂的完全蒸发。
[0015]废气对称流入计量腔室以喷射还原剂会促进蒸发以及与还原剂的混合。附加的混合器可省去和/或混合管的总长度可设计成更短。因此，构造可以更紧凑。
[0016]模块化构造使得可将其设计成用于各种应用场合，例如用于固定发动机或用于海上用途。
[0017]接下来将基于附图来更详细地阐释本发明。在附图中:
[0018]图1以斜视图示出根据本发明的第一实施变型的废气净化装置的注射模块；
[0019]图2以斜视图示出第二实施变型的注射模块；
[0020]图3以沿图4中线III剖过的剖视图来示出图1的注射模块；
[0021]图4以沿图5中的线IV-1V剖过的剖视图来示出注射模块；
[0022]图5以沿图4中的线V-V剖过的剖视图来示出注射模块；
[0023]图6到图10以不同的剖视图分别示出在类似于图3的实施变型中的喷射模块；
[0024]图11到图13以类似于图5的剖视图示出各种实施变型中的废气净化装置。
[0025]图1到图10示出用于内燃机、特别是大型发动机、例如用于固定或海上用途的内燃机的废气净化装置2的计量模块I。计量模块I包括外壳3，该外壳封围主腔室4。混合管5布置在主腔室4内，其中，混合管5从计量腔室6引出，该计量腔室连接到混合管入口7a。混合管5包括第一出口 7b，其中，混合管5的内部5a与主腔室4分隔开。混合管5的外套5b由主腔室4完全封围。主腔室4在计量模块I的下侧3a上包括至少一个第一入口8，并且在计量模块I的两侧3b、3c包括第二出口 9。主腔室4通过至少一个分隔壁10与计量腔室6气密地分隔开。
[0026]用于氮氧化物、例如尿素的还原剂的至少一个喷射装置11排入计量腔室6。计量腔室6在每一侧3b、3c上具有用于废气的第二入口 12。
[0027]计量模块I实施成关于纵向对称平面ε基本上对称，该对称平面包含了混合管5的纵轴线5’。
[0028]外壳3、特别是主腔室4从纵轴线5’的纵向看可具有矩形或正方形的横截面，如图3、8、9和10中所示。然而，它也可具有圆形(图6)或椭圆形(图7)横截面。混合管5也可具有除了圆形横截面(图3、6、7、8)之外的矩形(图8)或椭圆形(图10)横截面。
[0029]图11示出连接模块13凸缘连接到计量模块I的两侧中的每一侧上的实施例。每个连接模块13建立在来自主腔室4的第二出口 9与进入计量腔室6的第二入口 12之间的流动连接。连接模块13可在出口开口 9的区域内包括柴油氧化催化转化器D0C，例如如图12中所示。此外，柴油颗粒过滤器DPF可布置在连接模块13内(参见图13)。
[0030]如从图11到13中可见，催化转化器模块14可凸缘连接到混合管5的第一出口 7b上，其中，催化转化器模块14可包括多个SCR催化转化器。催化转化器模块14