用于排氣催化器的入流室和用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于排氣催化器（2）的入流室（1），包括圓柱形殼體（3）和其中的導(dǎo)板（5），殼體具有一周面（31）和兩個端面（32，33），周面（31）和第一端面（32）由排氣不能穿過的材料形成，第二端面（33）至少部分是能被排氣穿過的，周面（31）具有用于摻有還原劑（8）的排氣（4）的進入口（34）；導(dǎo)板由排氣（4）不能穿過的材料形成，導(dǎo)板（5）沿橫向從殼體（3）的第二端面（33）延伸到第一端面（32），導(dǎo)板（5）沿縱向具有錐形部段（52），其中導(dǎo)板形成外表面面向殼體（3）第一端面（32）的截錐體的周面，錐形部段在殼體（3）的周向上延伸至少90°、特別是至少135°、更特別是大于180°。
【專利說明】用于排氣催化器的入流室和用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)，其中，為了凈化排氣而使用液 態(tài)的還原劑。更準確地說，本實用新型涉及一種用于排氣凈化系統(tǒng)的SCR催化器/催化轉(zhuǎn) 化器(SCR=選擇性催化還原)的入流室。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃燒設(shè)備、垃圾焚燒設(shè)備、燃氣渦輪機、工業(yè)設(shè)備和發(fā)動機的排氣中通常含有氮 氧化物N0X。氮氧化物在對固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)的天然和化石燃料、例如煤、燃氣、油和木材進 行熱利用時會出現(xiàn)。氮氧化物特別是包含在機動車和商用車的內(nèi)燃機排氣中。在利用柴油 運行的內(nèi)燃機排氣中的氮氧化物的份額特別高。
[0003]氮氧化物被懷疑會刺激或損害人類的呼吸器官(特別是二氧化氮N02)。此外，由于 通過反應(yīng)(2N02+H20 — HN03+HN02)或者通過吸收顆粒物中的N2O5而形成硝酸(HNO3)并且隨 后形成液相中的NO3,因此氮氧化物被與“酸雨”的產(chǎn)生聯(lián)系起來。此外，氮氧化物被視為在 UV射線的影響下參與了霧霾和臭氧O3的形成。
[0004]因此人們作出很大的努力來降低排氣中的氮氧化物的含量。為此已知的是，將由 水和尿素CH4N2O組成的無毒的還原劑精確計量地噴入(還是熱的)排氣流中。產(chǎn)生了氨NH3 和二氧化碳CO2。在沿排氣流位于噴射裝置下游的SCR催化器中氨與排氣的氮氧化物發(fā)生反 應(yīng)生成無害的氮隊和水H20。商標名稱AdBlue可以作為還原劑、例如摻有水的尿素(32.5% 的尿素水溶液)。還原劑的噴射在此可以與壓縮空氣相混勻或者直接以液態(tài)的形式實現(xiàn)。取 代尿素而直接將氨用作還原劑在理論上是可行的，然而由于氨的腐蝕性的、危害環(huán)境的和 有毒的特性而是有問題的。
[0005]在借助于這種特別是液態(tài)的還原劑來凈化排氣時不利的是，除了在燃料之外還必 須提供還原劑外，還要以相對于內(nèi)燃機氮氧化物排放的正確比例來計量還原劑以實現(xiàn)高 NOx還原(率)。同時需要使待凈化排氣與還原劑良好地混勻。
[0006]由DElO 2004 043 931.1已知了一種用于柴油發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)，其具有 SCR催化器，其中，在SCR催化器上游設(shè)有混合室，反應(yīng)劑計量裝置通入該混合室中。在此， 在混合裝置中設(shè)有被穿孔的排氣導(dǎo)板，該排氣導(dǎo)板被多次彎曲以形成反應(yīng)路段。反應(yīng)劑計 量裝置布置在反應(yīng)路段的開始位置上。在此，相對于待凈化排氣的流動方向同軸地噴入反 應(yīng)劑。反應(yīng)路段沿待凈化排氣的流動方向逐漸變細。
[0007]已經(jīng)證明了，在現(xiàn)有系統(tǒng)中待凈化排氣與還原劑的混勻是不能令人滿意的。
實用新型內(nèi)容
[0008]因此本實用新型的實施方式的目的是，提供一種用于SCR催化器的入流室，該入 流室確保了待凈化排氣與還原劑的良好混勻并且仍然具有緊湊的構(gòu)造。
[0009]該目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求所述特征的組合來實現(xiàn)。有利的設(shè)計方案在從屬權(quán) 利要求中得出。[0010]在用于排氣催化器的入流室的一種實施方式中，其具有:圓柱形的殼體和布置在 該圓柱形殼體中的導(dǎo)板，該殼體具有一周面和兩個端面，該導(dǎo)板由排氣不能穿過的材料制 成。在此，殼體的周面和殼體的第一端面由一種排氣不通穿過的材料形成，第二端面完全地 (也就是說在第二端面的整個表面上)或部分地(也就是說僅在第二端面的一些區(qū)域上)是排 氣能穿過的。周面具有用于摻有還原劑的排氣的進入口。因此，除了周面中的進入口之外， 第一端面和周面在其相應(yīng)的表面上是排氣不能穿過的。殼體的兩個端面沿殼體的縱軸線相 對布置。導(dǎo)板沿其橫向方向從殼體的第二端面朝向殼體的第一端面延伸。導(dǎo)板沿其縱向 方向具有錐形部段，在該錐形部段中其形成截錐體的周面，該截錐體的外表面面向殼體的 第一端面，所述錐形部段在殼體的周向上延伸至少90°、特別是至少135°、更特別是大于 180。。
[0011]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板整體上具有螺旋截錐體(Spiralkonusstumpfe)的形狀， 其中，與軸線垂直的截面分別是螺旋形的。
[0012]根據(jù)一個實施方式，與導(dǎo)板的錐形部段的周面相應(yīng)的截錐體的縱軸線與殼體的縱 軸線平行、特別是同軸。
[0013]因此，摻有還原劑的排氣首先沿徑向經(jīng)由殼體的進入口流入殼體的內(nèi)部，并且在 那里在導(dǎo)板的作用下沿殼體周向轉(zhuǎn)向到一橫向于流入方向的方向上。沿導(dǎo)板的錐形部段在 至少90°上跟隨該周向(進行排氣運動)，其中，基于導(dǎo)板的錐形的設(shè)計方案而在導(dǎo)板和殼 體的第一端面之間還產(chǎn)生了沿錐體縱向方向(軸向方向)并且沿殼體的縱軸線的流動分量。 該流動分量為了沿殼體的縱軸線引出排氣而在第二端面上反轉(zhuǎn)180°。除了為使還原劑與 排氣混勻而提供的流動路徑的通過導(dǎo)板實現(xiàn)的長度之外，摻有還原劑的排氣流的這種方向 反轉(zhuǎn)和流動反轉(zhuǎn)在進入室的緊湊結(jié)構(gòu)形式下還使得還原劑特別均勻地分配到排氣流中。
[0014]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板的橫向方向在殼體的進入口的區(qū)域中平行于殼體的縱軸 線延伸。
[0015]根據(jù)一個實施方式，殼體和導(dǎo)板由鋼板、特別是由不銹鋼/特種鋼形成。
[0016]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板的錐形部段在殼體的周向上延伸小于330°、特別是小于 300°、更特別是小于270°，以便在導(dǎo)板的錐形部段的末端上能實現(xiàn)使得摻有還原劑的排 氣沿徑向方向流入被導(dǎo)板包圍的空間內(nèi)部。
[0017]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板沿縱向方向具有起始部段，所述起始部段與進入口相鄰 地在殼體的整個縱軸線上與殼體的周面鄰接、特別是與所述周面相連接。因此，導(dǎo)板的起始 部段在殼體的第一和第二端面之間延伸。以這種方式確保了，經(jīng)進入口流入的排氣被導(dǎo)板 轉(zhuǎn)向到恰好一個預(yù)先確定的周向上。此外，導(dǎo)板沿縱向方向具有末端部段，該末端部段緊 鄰該錐形部段并且相對于殼體的縱軸線沿徑向伸入殼體的內(nèi)部。在導(dǎo)板的這個末端部段 上，首先使沿導(dǎo)板的錐形部段流動的排氣——該排氣進一步以螺旋的形式流入殼體內(nèi)部然 后在180°之后從另一側(cè)到達末端部段上——的流動引導(dǎo)產(chǎn)生渦流并且進一步被強制沿相 對于殼體縱軸線的徑向方向流動。
[0018]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板的末端部段的自由端部設(shè)計為平行于殼體的縱軸線。
[0019]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板在錐形部段和末端部段之間的接合位置上處具有小于 20mm、特別是小于10mm、更特別是小于5mm的半徑,從而有利于導(dǎo)流。
[0020]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板具有主曲率，所述主曲率的符號沿導(dǎo)板的縱向方向在起始部段與錐形部段之間改變，并且在錐形部段與末端部段之間保持不變。主曲率因此沿導(dǎo) 板的起流動技術(shù)作用的延展方向，沿縱向方向(并且因此基本上沿殼體的周向)具有恰好一 次符號變換。
[0021]根據(jù)一個實施方式，第二端面由環(huán)片構(gòu)成，該環(huán)片由一種排氣不能穿過的材料形 成。因此，僅在環(huán)片的開口的區(qū)域中沿殼體的縱軸線實現(xiàn)排氣從入流室中無干擾地流出。根 據(jù)一個另選的實施方式，第二端面是打開的，也就是說在那里未布置有排氣不能穿過的材 料。
[0022]根據(jù)一個實施方式，排氣不能穿過的環(huán)片與殼體的周面相連接。
[0023]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板的末端部段在最大長度上沿徑向伸入所述殼體的內(nèi)部， 所述最大長度同環(huán)片外、內(nèi)直徑差相差小于10%、特別是小于5%、更特別小于3%。
[0024]根據(jù)一個實施方式，環(huán)片具有(特別是連續(xù)的)第一部段，該第一部段沿周向延伸 至少90°、特別是至少135°、更特別是大于180°，并且在該第一部段中設(shè)有多個孔。另外 環(huán)片具有(特別是連續(xù)的)第二部段，該第二部段沿周向延伸至少90°、特別是至少135°、 但小于200°，并且在該第二部段中同樣能設(shè)有孔。。在此，在第二部段中的孔密度與在第一 部段中的孔密度相比低至少25%、特別是低至少40%、更特別是低至少60%。通過孔在環(huán)片 中的這種布置可以實現(xiàn)離開入流室的排氣的特別良好的定向和均質(zhì)化。
[0025]根據(jù)一個實施方式，環(huán)片的第一部段布置在導(dǎo)板的錐形部段的區(qū)域中，并且環(huán)片 的第二部段布置在殼體的、沒有導(dǎo)板的區(qū)域中。
[0026]此外根據(jù)一個實施方式，每個(連續(xù)的)第一和第二部段的最小面積相當于由環(huán)片 的孔平均占據(jù)的面積的8倍。
[0027]根據(jù)一個實施方式，由孔占據(jù)的面積總共占環(huán)片包括所述孔在內(nèi)沿周向的表面積 的4%到20%、特別8%到16%、更特別為12%。
[0028]根據(jù)一個實施方式,孔直徑為2mm到6mm、特別是3mm到5mm以及更特別為4mm。
[0029]根據(jù)一個實施方式，環(huán)片的外直徑為220mm到300mm、特別是240mm到280mm、更特 別為262mm。
[0030]根據(jù)一個實施方式，環(huán)片的內(nèi)直徑為70mm到190mm、特別是IOOmm到160mm、更特 別為135mm。
[0031]根據(jù)一個實施方式，殼體的第一端面與殼體的周面以排氣不能穿過的方式連接。
[0032]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板以排氣不能穿過的方式固定在殼體的第一端面上。
[0033]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板的起始部段在殼體的周面上的連接是排氣不能穿過的。
[0034]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板與殼體的第二端面以排氣不能穿過的方式相連接。
[0035]根據(jù)一個實施方式，導(dǎo)板在錐形部段中相對于殼體縱軸線以至少為5°、特別至少 為15°、更特別至少為25°的角度傾斜。因此，導(dǎo)板迫使排氣流具有沿殼體縱軸線朝向第 一端面定向的流動分量。
[0036]根據(jù)一個實施方式，入流室還具有在進入口的區(qū)域中固定在殼體的周面上的進入 管，所述進入管的縱軸線垂直于殼體的縱軸線。另外，進入管的縱軸線與導(dǎo)板以小于90°、 特別小于80°、更特別小于75°的角度相交。進入管的縱軸線與導(dǎo)板以大于45°、特別 大于55°、更特別大于60°的角度相交。因此，進入管的縱軸線與導(dǎo)板相交形成的角度可 以處于以下范圍中:45°〈角度〈90° ,45°〈角度〈80° ,45°〈角度〈75° ,55°〈角度〈90° ,55°〈角度〈80° ,55°〈角度〈75°，60°〈角度〈90°，60°〈角度〈80°，60° < 角度〈75°。該角度特別可以是在如下平面中測得的，該平面與殼體的縱軸線垂直并且進入 管的縱軸線處于該平面中。在進入管中布置有用于還原劑的噴嘴。因此，將還原劑噴入待 凈化排氣中直接在進入管之前進行。進入管的上述的定向確保了，在進入管中引導(dǎo)的摻有 還原劑的排氣以鈍角與導(dǎo)板相交。如果在排氣流中引導(dǎo)的還原劑還未被蒸發(fā)，而是超過了 一定的液滴大小，則導(dǎo)板因此用作還原劑液滴的反射表面。液滴大小取決于進入管的縱軸 線與導(dǎo)板所成角度。以這種方式，還原劑液滴在被排氣加熱的導(dǎo)板上升溫并且在發(fā)生碰撞 時被濺射。
[0037]根據(jù)一個另選的實施方式，在進入口的區(qū)域中固定在殼體的周面上的進入管的縱 軸線布置在一與殼體的縱軸線垂直的平面中。因此，進入管的縱軸線不必與殼體的縱軸線 相交。此外，進入管的縱軸線與導(dǎo)板以小于30°、特別小于20°、更特別小于10°的角度相 交。該角度例如可以在與殼體縱軸線垂直并且包含進入管縱軸線的平面中測量。
[0038]另選地，進入管的縱軸線與導(dǎo)板完全不相交。這樣，進入管的縱軸線例如可以和導(dǎo) 板相切地布置。
[0039]進入管的上述另選的定向確保了，在進入管中引導(dǎo)的摻有還原劑的排氣以銳角并 且因此主要是相切地與導(dǎo)板相交，或者相切地沿著導(dǎo)板流過。由此，入流室的流阻保持較 小。
[0040]根據(jù)一個實施方式，噴嘴具有至少一個噴嘴口，該噴嘴口相對于進入管的縱軸線 沿徑向定向。在此，“相對于進入管的縱軸線沿徑向定向”意味著:噴嘴口定向成使得還原 劑的噴射主要(也就是說超過50%)沿如下方向進行:該方向與垂直于進入管縱軸線的平面 成小于30°的角度。因此，噴射主要不是沿排氣的流動方向、而是主要橫向于流動方向進 行。如果噴入到排氣流中的還原劑并不立即被蒸發(fā)，而是超過一定的液滴大小，則它在噴 嘴口這樣定向的情況下就撞到被排氣加熱的進入管的內(nèi)壁上，被加熱并且在發(fā)生碰撞時被 濺射。
[0041]根據(jù)一個另選的實施方式，噴嘴具有至少一個噴嘴口，該噴嘴口沿縱軸線的方向 定向并且特別是與進入管的縱軸線平行或共軸。在此，“沿進入管的縱軸線的方向定向”意 味著，噴嘴口定向成，使得還原劑的噴射主要(也就是說超過50%)沿如下方向進行，該方向 與垂直于進入管縱軸線的平面成大于60°的角度。
[0042]根據(jù)一個實施方式，在一個垂直于殼體縱軸線并且將所述縱軸線平分的平面 中，在導(dǎo)板與殼體之間沿導(dǎo)板的起始部段和錐形部段形成的流動路徑的長度為400mm到 600mm、特別450mm到550mm、更特別為480mm。這鑒于通過導(dǎo)板引起的排氣流動方向多次偏 轉(zhuǎn)，已被證明為對于還原劑的均勻分配而言是足夠的。
[0043]根據(jù)一個實施方式，在導(dǎo)板與殼體之間形成的流動路徑在起始部段區(qū)域中的橫截 面與在錐形部段的區(qū)域中的橫截面相比大25%到55%、特別大35%到45%，使得首先由于噴 嘴效應(yīng)而導(dǎo)致?lián)接羞€原劑的排氣的加速。
[0044]根據(jù)一個實施方式，在導(dǎo)板與殼體之間形成的流動路徑在錐形部段區(qū)域中的橫截 面基本上是恒定的。
[0045]根據(jù)一實施方式,用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)具有前述的入流室和SCR催化器。 在此，入流室的殼體的進入口可以與機動車的內(nèi)燃機流體連接。此外，SCR催化器沿排氣流動方向在入流室下游與之相鄰地布置。在這種布置中，入流室確保了被輸送給SCR催化器 的摻有還原劑的排氣的良好的定向和均質(zhì)化。由此可以在SCR催化器中使氮氧化物幾乎完 全被還原。
[0046]根據(jù)一個實施方式，SCR催化器具有圓柱形的形狀并且布置成，使得SCR催化器的 縱軸線與殼體的縱軸線重合或平行，并且與殼體縱軸線之間的間距小于SCR催化器直徑的 10%。由此確保了，在入流室的殼體的第二端面上的排氣流可以在無另外偏轉(zhuǎn)的情況下進入 到SCR催化器中。
[0047]根據(jù)一個實施方式，SCR催化器與殼體第二端面之間的間距至少為50mm、特別至 少為70_、更特別為81_。由此，可能在布置于殼體第二端面處的環(huán)片下游出現(xiàn)的流體湍 流被避免。在SCR催化器與入流室殼體第二端面之間的這個間距可以選擇性地通過SCR催 化器的殼體、入流室的殼體或一個單獨的部件來橋接。顯然，殼體可沿其縱軸線延伸超出第 二端面。入流室的殼體的第二端面因此不必強制性地布置在沿殼體的縱軸線處于最外側(cè)的 端部上。對于入流室的殼體的第一端面也是如此。
[0048]根據(jù)一個實施方式，入流室導(dǎo)板的錐形部段在其底面上的半徑與SCR催化器的半 徑的差別小于10%、特別小于5%。由此實現(xiàn)了使得入流室良好地匹配于SCR催化器。
[0049]根據(jù)一個實施方式，設(shè)置在殼體第二端面上的環(huán)片的外直徑與SCR催化器的直徑 的差別小于10%、特別小于5%。
[0050]根據(jù)一個實施方式，在殼體第二端面上的環(huán)片的內(nèi)直徑和SCR催化器半徑的差別 小于10%、特別小于5%。
[0051]由此也實現(xiàn)了入流室與SCR催化器的特別良好的匹配。
[0052]在此需要指出，在本說明書和權(quán)利要求中用于列舉出各特征所應(yīng)用的概念“包 括”、“具有”、“包含”、“含有”和“帶有”以及其符合語法規(guī)則的變型，一般來說應(yīng)理解為非窮 舉的列舉特征，像例如方法步驟、裝置、區(qū)域、大小等，并且并不將存在其它的或附加的特征 或其它的或附加的特征組合的情況排除在外。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]從下面對實施例的說明中聯(lián)系權(quán)利要求以及附圖得出本實用新型的其它特征。在 附圖中以相同的或類似的附圖標記標注了相同的或類似的元件。需要指出的是，本實用新 型并不限于所述實施例的實施方式，而是通過所附權(quán)利要求的范圍加以限定。特別地，各個 特征在根據(jù)本實用新型的實施方式中可以以和在下面描述的實施例中不同的數(shù)量和組合 而實現(xiàn)。在下面對本實用新型的實施例的說明中參考了附圖，圖中示出:
[0054]圖1示意性地示出根據(jù)一個實施方式的入流室的從斜前方觀察的透視圖，其中， 殼體的第一端面未被不出，而殼體的周面被透明地不出；
[0055]圖2示意性地示出了根據(jù)圖1的入流室的環(huán)片的俯視圖；
[0056]圖3示意性地示出根據(jù)圖1的入流室的被部分削去的從斜前方觀察的透視圖，其 中，殼體的第一端面未被不出，而殼體的周面被部分切掉；
[0057]圖4示意性地示出殼體的第一端面的俯視圖，該第一端面的形式是橫向于縱軸線 的圖1入流室剖面；
[0058]圖5示意性地示出了根據(jù)圖1的入流室的從斜后方觀察的透視圖，其中，殼體的第二端面未被示出，而殼體的周面以及導(dǎo)板被透明地示出；
[0059]圖6示意性地示出了根據(jù)圖1的入流室的從斜后方觀察的透視圖，其中，殼體的周 面以及環(huán)片被透明地示出；
[0060]圖7示意性地示出了排氣凈化系統(tǒng)的剖面圖，該排氣凈化系統(tǒng)應(yīng)用了根據(jù)圖1的 入流室。
【具體實施方式】
[0061]下面參考圖1至6描述用于排氣催化器2的入流室I的實施方式，其可以應(yīng)用在 示例性地在圖7中示出的機動車排氣凈化系統(tǒng)9中。
[0062]入流室I具有基本上為圓柱形的殼體3，該殼體具有周面31和兩個端面32，33。在 圖1中面向觀察者并且未被示出的周面31和第一端面32由不銹鋼制成并且氣密地相互焊 接在一起。第一端面32在所示實施方式中是一覆蓋罩，該覆蓋罩像殼體3的周面31本身 那樣同樣是氣密的。沿殼體3的縱軸線LG與第一端面32間隔開的第二端面33在所示實 施方式中具有由不銹鋼制成的環(huán)片331，該環(huán)片在其外邊緣上同樣氣密地與殼體3的周面 31焊接在一起。環(huán)片331因此平行于殼體3的第一端面32布置。
[0063]環(huán)片331的外直徑DA為262mm，該外直徑等于殼體3的周面31的內(nèi)直徑。此外， 環(huán)片的內(nèi)直徑DI為135mm。在環(huán)片331中設(shè)有多個孔334，這些孔的直徑為4mm，其中，由孔 334總共占據(jù)的面積為環(huán)片331 (包括孔334在內(nèi))的表面積的12%。在下文中將對孔334 在環(huán)片331上的布置進行探討。應(yīng)當指出的是，環(huán)片331的尺寸不限于此。
[0064]明顯的是，環(huán)片331雖然是由氣密材料制成的，但是本身基于中間開口而不適于 氣密地封閉第二端面33。因此，第二端面33在環(huán)片331不具有材料的區(qū)域中是可供摻有還 原劑8的排氣4通過的。應(yīng)當指出的是，環(huán)片331僅是一種可選方案。殼體3的第二端面 33因此也可以另選地是打開的。
[0065]殼體3的周面31具有用于摻有還原劑8的排氣4的進入口 34，進入管6通入該進 入口中。進入管6同樣由不銹鋼制成并且氣密地與殼體3的周面31焊接在一起。進入管 6的縱軸線LR相對于殼體3的縱軸線LG沿徑向布置。在其內(nèi)部中進入管6容納有用于還 原劑8的噴嘴7。如可以根據(jù)圖3看出地，噴嘴7根據(jù)一個實施方式具有噴嘴口，該噴嘴口 橫向于進入管6定向。如果噴入的還原劑未被預(yù)先蒸發(fā)——這一點除了幾何結(jié)構(gòu)之外還主 要取決于液滴大小和排氣溫度，則液滴形式的還原劑撞到進入管6的內(nèi)壁上、在那里被加 熱并且被濺射。
[0066]同樣由不銹鋼制成的導(dǎo)板5在殼體3的環(huán)片331與第一端面32之間延伸，進而在 殼體3的整個縱軸線LG上延伸，該導(dǎo)板氣密地夾緊在殼體3的環(huán)片331與第一端面32之 間。導(dǎo)板5整體上具有螺旋截錐體的形狀，其中垂直于圓錐軸線的截面分別是螺旋形的。
[0067]導(dǎo)板5沿導(dǎo)板5的縱向方向具有起始部段51，該起始部段在其端部上平行于殼體 3的縱軸線LG延伸并且與進入口 34相鄰地同殼體3的周面31氣密地焊接在一起。該起始 部段51這樣布置，使得進入管6的縱軸線LR與導(dǎo)板5以65°的角度P相交并且在導(dǎo)板5 與殼體3之間形成的流動路徑的橫截面在8200mm2 (在位置42處)、8550mm2 (在位置43處)、 和6050mm2 (在在錐形部段52開始的位置44處)的范圍內(nèi)。如果被噴入的還原劑未被預(yù)先 蒸發(fā)，則液滴形式的還原劑撞到導(dǎo)板5上并且在那里被加熱和濺射。[0068]應(yīng)當指出的是，本實用新型不限于進入管6的上述的布置和定向。進入管6的縱 軸線LR布置在與殼體3的縱軸線LG垂直的平面中便足夠了。此外，進入管6的縱軸線LR 也可以另選地以例如小于30°的銳角與導(dǎo)板5相交，使得在進入管6中引導(dǎo)的排氣主要沿 切向撞到導(dǎo)板5上。此外，進入管6的縱軸線LR也可以另選地不與導(dǎo)板5相交，而是例如 與導(dǎo)板5相切地布置，使得在進入管6中引導(dǎo)的排氣相切地沿導(dǎo)板5流過。
[0069]沿導(dǎo)板5的縱向方向，起始部段51在主曲率符號改變的情況下過渡到錐形部段 52，該錐形部段在主曲率符號不繼續(xù)改變的情況下沿導(dǎo)板5的縱向方向在末端部段53中終 止。錐形部段52在所示實施方式中沿殼體3的周向延伸185°，在該錐形部段中導(dǎo)板5形 成截錐體的周面，該截錐體的外表面面向殼體3的第一端面32。導(dǎo)板5在錐形部段52的底 面上具有半徑R2，該半徑等于環(huán)片331的外直徑DA的一半。在所示實施方式中，導(dǎo)板5在 錐形部段52中相對于殼體3的縱軸線LG以25。的角度傾斜。在錐形部段52中，在導(dǎo)板5 和殼體3之間形成的流動路徑具有與起始部段中的橫截面相比減小的橫截面，其面積固定 不變?yōu)?050mm2 (在位置44，45，46處)。
[0070]如特別根據(jù)圖4可看到地，在一個垂直于殼體3的縱軸線LG并且將該縱軸線平分 的平面中測量，在導(dǎo)板5與殼體3之間沿導(dǎo)板5的起始部段51和錐形部段52形成的流動 路徑41的長度為480mm。
[0071]經(jīng)一 5_的半徑Rl (的弧形部段)，錐形部段52沿導(dǎo)板5的縱向方向過渡到末端 部段53。末端部段53沿徑向伸入到殼體3的內(nèi)部127mm。因此，末端部段53是在環(huán)片331 的環(huán)寬度上伸入到殼體內(nèi)部中，而不是相反地在環(huán)片331的中央開口中伸入到殼體內(nèi)部。
[0072]因此，在導(dǎo)板5與殼體3之間的流動路徑41中迫使沿導(dǎo)板5的起始部段51和錐 形部段52引導(dǎo)的排氣4進行圓形運動，即使在離開了在導(dǎo)板5與殼體3之間形成的流動路 徑41之后在導(dǎo)板5的錐形部段52與末端部段53之間的導(dǎo)流邊緣區(qū)域中排氣4還首先保 持該運動。該運動方向如下地得到支持:排氣4在離開了流動路徑41之后撞到導(dǎo)板5的背 對殼體3周面31的側(cè)面上并且因此再次由導(dǎo)板5的起始部段51和錐形部段52相對于殼 體3的縱軸線LG沿徑向方向引導(dǎo)。這種引導(dǎo)在排氣4與導(dǎo)板5的沿徑向伸入到殼體內(nèi)部 中的末端部段53相撞時終止。在末端部段53上再次使排氣4渦流并且強制排氣沿徑向 朝向殼體3的縱軸線LG的方向運動，緊接著，摻有還原劑8的排氣4經(jīng)過布置在第二端面 33上的環(huán)片331尚開殼體3。
[0073]為了實現(xiàn)排氣在第二端面33的整個橫截面上的盡可能均勻的分布，設(shè)在環(huán)片331 中的孔不是均勻地分布在環(huán)片331上，而是不均勻地布置。環(huán)片的第一部段332在殼體3 中沿周向布置在與導(dǎo)板5的錐形部段52相同的位置上并且沿周向同樣延伸185°，在該第 一部段中的孔334密度是在與該環(huán)片331第一部段332不同的環(huán)片第二部段333中(的孔 密度)的兩倍以上。
[0074]在圖1和2的整體上需要指出的是，在圖2中，環(huán)片331相對于圖1中的顯示是垂 直地鏡面對稱地示出的，這是因為在圖2中示出了從SCR催化器2出發(fā)的、環(huán)片331的俯視 圖。因此，在圖2和圖1中沿環(huán)片331的周向無孔的部段都布置在如下位置處:在該位置上 布置有導(dǎo)板5的末端部段53。其可良好地從圖1和6的整體中看到。
[0075]下面結(jié)合圖7描述用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)9，其應(yīng)用了前述地參考圖1至6說 明的入流室I。關(guān)于入流室I因此僅探討區(qū)別或特點，而其它方面可參考前述的實施方式。[0076]和圖3中示出的實施方式不同，在根據(jù)圖7的實施方式中使用了還原劑8噴嘴7’， 其噴嘴口同軸于進入管6的縱軸線LR定向。
[0077]通入殼體3的進入口 34中的進入管6可以與機動車的(未示出的)內(nèi)燃機流體連 接。此外，沿排氣流動方向在入流室I下游與之相鄰地設(shè)置有SCR催化器2。
[0078]SCR催化器2整體上具有圓柱形的形狀并且在示出的實施方式中這樣布置，使得 其縱軸線與殼體3的縱軸線LG重合。在此，SCR催化器2的催化器元件與布置在殼體3的 第二端面33上的環(huán)片331之間的間距D為81mm。入流室I和SCR催化器2在如下意義上 彼此協(xié)調(diào):導(dǎo)板5的錐形部段52在其底面上一進而是在殼體3的第二端面33上一的 半徑R2僅比SCR催化器2的催化器元件的半徑R3小5%。此外，布置在殼體3的第二端面 33上的環(huán)片331的外直徑DA選擇為與SCR催化器2的催化器元件的直徑DK相等，并且環(huán) 片的內(nèi)直徑DI選擇為與SCR催化器2的催化器元件的半徑R3 (進而是直徑的一半)相等。
[0079]這種匹配實現(xiàn)了在整個橫截面上均勻地對催化器2的催化器元件施加排氣4，所 述排氣通過布置在進入管6中的噴嘴7，7’而摻有還原劑8。
【權(quán)利要求】
1.一種用于排氣催化器(2)的入流室(1)，其特征在于，所述入流室具有圓柱形的殼體(3)和布置在該圓柱形的殼體(3)中的導(dǎo)板(5),所述殼體具有一周面(31)和兩個端面(32，33)，其中，所述周面(31)和第一端面(32) 由一種排氣不能穿過的材料形成，第二端面(33)至少部分是能被排氣穿過的，其中，所述周面(31)具有用于摻有還原劑(8)的排氣(4)的進入口(34);和 所述導(dǎo)板由排氣(4)不能穿過的材料形成，其中，所述導(dǎo)板(5)沿其橫向方向從所述殼體(3)的第二端面(33)延伸到所述殼體(3)的第一端面(32)，其中，所述導(dǎo)板(5)沿其縱向方向具有錐形部段(52)，在所述錐形部段中，所述導(dǎo)板形成截錐體的周面，該截錐體的外表面面向所述殼體(3)的第一端面(32)，所述錐形部段在所述殼體(3)的周向上延伸至少 90。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入流室(1)，其特征在于，所述錐形部段在所述殼體(3)的周向上延伸至少135。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入流室(1)，其特征在于，所述錐形部段在所述殼體(3)的周向上延伸大于180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)的錐形部段(52)在所述殼體(3)的周向上延伸小于330°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)的錐形部段(52)在所述殼體(3)的周向上延伸小于300°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)的錐形部段(52)在所述殼體(3)的周向上延伸小于270°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)沿縱向方向具有起始部段(51)，所述起始部段與所述進入口( 34 )相鄰地在所述殼體(3 )的第一端面(32)與第二端面(33)之間在所述殼體(3)的整個縱軸線(LG)上與所述殼體(3)的周面(31)鄰接并且與所述周面相連接，其中，所述導(dǎo)板(5)沿縱向方向具有末端部段(53)，所述末端部段與所述錐形部段 (52)直接相鄰，并且相對于所述殼體(3)的縱軸線(LG)沿徑向伸入所述殼體(3)的內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在所述錐形部段(52) 和所述末端部段(53)之間的接合位置處具有小于20mm的半徑(R1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在所述錐形部段(52) 和所述末端部段(53)之間的接合位置處具有小于IOmm的半徑(R1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在所述錐形部段(52)和所述末端部段(53)之間的接合位置處具有小于5mm的半徑(R1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)具有主曲率，所述主曲率的符號沿所述導(dǎo)板(5)的縱向方向在所述起始部段(51)與所述錐形部段(52)之間改變，并且在所述錐形部段(52)與所述末端部段(53)之間保持不變。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(1)，其特征在于，所述第二端面(33) 由環(huán)片(331)構(gòu)成，所述環(huán)片由一種排氣(4)不能穿過的材料形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的入流室(I)，其特征在于，所述環(huán)片(331)具有第一部段(332)，所述第一部段沿周向延伸至少90°，并且在該第一部段中設(shè)有多個孔(334)，其中，所述環(huán)片(331)具有第二部段(333)，所述第二部段沿周向延伸至少90°但小于 200°，并且在該第二部段中能設(shè)有孔(334)，和其中，在第二部段(333)中的孔(334)密度與在第一部段(332)中的孔(334)密度相比低至少25%。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述第一部段沿周向延伸至少 135。。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(I)，其特征在于，所述第一部段沿周向延伸大于 180。。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于所述第二部段沿周向延伸至少 135。但小于200°。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，在第二部段(333)中的孔(334) 密度與在第一部段(332)中的孔(334)密度相比低至少40%。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，在第二部段(333)中的孔(334) 密度與在第一部段(332)中的孔(334)密度相比低至少60%。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，由孔(334)占據(jù)的面積總共占環(huán)片(331)包括所述孔(334)在內(nèi)沿周向的表面積的4%到20%。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，由孔(334)占據(jù)的面積總共占環(huán)片(331)包括所述孔(334)在內(nèi)沿周向的表面積的8%到16%。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，由孔(334)占據(jù)的面積總共占環(huán)片(331)包括所述孔(334 )在內(nèi)沿周向的表面積的12%。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所`述的入流室(I)，其特征在于，所述孔(334)的直徑為2mm到6mm ;和/或其中，所述環(huán)片(331)的外直徑(DA)為220mm到300mm ;和/或其中，所述環(huán)片(331)的內(nèi)直徑(DI)為70mm到190臟。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述孔(334)的直徑為3mm到5mm o
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述孔(334)的直徑為4mm。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述環(huán)片(331)的外直徑(DA)為 240mm 到 280mm。
26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述環(huán)片(331)的外直徑(DA)為 262mm。
27.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述環(huán)片(331)的內(nèi)直徑(DI)為 10Omm 到 160mm。
28.根據(jù)權(quán)利要求13所述的入流室(1)，其特征在于，所述環(huán)片(331)的內(nèi)直徑(DI)為 135mmn
29.根據(jù)權(quán)利要求12所述的入流室(1)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)的末端部段(53)的自由端部設(shè)計為平行于所述殼體(3)的縱軸線(LG)并且在一最大長度上沿徑向伸入所述殼體(3)的內(nèi)部，所述最大長度同環(huán)片(331)外直徑(DA)與內(nèi)直徑(DI)之差間的差別小于10%。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的入流室(1)，其特征在于，所述最大長度同環(huán)片(331)外直徑(DA)與內(nèi)直徑(DI)之差間的差別小于5%。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的入流室(1)，其特征在于，所述最大長度同環(huán)片(331)外直徑(DA)與內(nèi)直徑(DI)之差間的差別小于3%。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，所述殼體(3)的第一端面(32)與所述殼體(3)的周面(31)以排氣(4)不能穿過的方式連接，和/或其中，所述導(dǎo)板(5)以排氣(4)不能穿過的方式固定在所述殼體(3)的第一端面(32) 上，和/或其中，所述導(dǎo)板(5)的起始部段(51)在所述殼體(3)的周面(31)上的連接是排氣(4) 不能穿過的；和/或其中，所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3)的第二端面(33)以排氣(4)不能穿過的方式相連接。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在錐形部段(52)中相對于所述殼體(3)的縱軸線(LG)以至少為5°的角度(a)傾斜。
34.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在錐形部段(52)中相對于所述殼體(3)的縱軸線(LG)以至少為15°的角度(a )傾斜。
35.根據(jù)權(quán)利要求1 至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，所述導(dǎo)板(5)在錐形部段(52)中相對于所述殼體(3)的縱軸線(LG)以至少為25。的角度(a )傾斜。
36.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，還具有在所述進入口(34)的區(qū)域中固定在所述殼體(3)的周面(31)上的進入管(6)，所述進入管的縱軸線 (LR)垂直于所述殼體(3)的縱軸線(LG)并且與所述導(dǎo)板(5)以小于90°且大于45°的角度(P )相交，其中，在所述進入管(6)中布置有用于還原劑(8)的噴嘴(7 ;7’)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于80°且大于45°的角度((6)相交。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(1)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于75°且大于45°的角度((6)相交。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于90°且大于55°的角度((6)相交。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于80°且大于55°的角度((6)相交。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于75°且大于55°的角度((6)相交。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于90°且大于60°的角度((6)相交。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于80°且大于60°的角度((6)相交。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(1)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于75°且大于60°的角度((6)相交。
45. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，還具有在所述進入口(34)的區(qū)域中固定在所述殼體(3)的周面(31)上的進入管(6)，所述進入管的縱軸線 (LR)布置在一與所述殼體(3)的縱軸線(LG)垂直的平面中，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于30°的角度(P )相交，或者不相交，其中，在所述進入管(6)中布置有用于還原劑(8)的噴嘴(7 ;7’)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于20°的角度)相交。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的入流室(I)，其特征在于，所述進入管的縱軸線(LR)與所述導(dǎo)板(5)以小于10°的角度)相交。
48.根據(jù)權(quán)利要求36所述的入流室(I)，其特征在于，所述噴嘴(7)具有至少一個噴嘴口，所述噴嘴口相對于所述進入管(6)的縱軸線(LR) 沿徑向定向；和/或其中，所述噴嘴(7’)具有至少一個噴嘴口，所述噴嘴口平行于所述進入管(6)的縱軸線(LR)定向。
49.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的入流室(I)，其特征在于，在一個垂直于所述殼體(3)的縱軸線(LG)并且將所述縱軸線平分的平面中，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3)之間沿所述導(dǎo)板的起始部段(51)和錐形部段(52)形成的流動路徑 (41)的長度為400mm到600mm ;和/或其中，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3)之間形成的流動路徑在起始部段(51)區(qū)域中的橫截面(42，43)與在錐形部段(52)區(qū)域中的橫截面(44，45)相比大25%到55% ;和/或其中，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3)之間形成的流動路徑在錐形部段區(qū)域中的橫截面(44，45 )基本上是恒定的。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的入流室(1)，其特征在于，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3) 之間沿所述導(dǎo)板的起始部段(51)和錐形部段(52)形成的流動路徑(41)的長度為450mm到 550mmo
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的入流室(1)，其特征在于，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3) 之間沿所述導(dǎo)板的起始部段(51)和錐形部段(52)形成的流動路徑(41)的長度為480mm。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的入流室(1)，其特征在于，在所述導(dǎo)板(5)與所述殼體(3) 之間形成的流動路徑在起始部段(51)區(qū)域中的橫截面(42，43)與在錐形部段(52)區(qū)域中的橫截面(44，45)相比大35%到45%。
53.一種用于機動車的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，具有:根據(jù)權(quán)利要求1至52中任一項所述的入流室(1)，其中，殼體(3)的進入口(34)能與機動車的內(nèi)燃機流體連接；和SCR催化器(2)，該SCR催化器沿排氣流動方向在所述入流室(I)下游與之相鄰地布置。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述SCR催化器(2)具有圓柱形的形狀并且布置成，使得所述SCR催化器(2)的縱軸線與所述殼體(3)的縱軸線(LG) 重合或平行，并且與所述殼體的縱軸線之間的間距小于所述SCR催化器(2)的直徑的10%。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述SCR催化器(2)與殼體(3)的第二端面(33)之間的間距至少為50mm。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述SCR催化器(2)與殼體(3)的第二端面(33)之間的間距至少為70mm。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，所述SCR催化器(2)與殼體(3)的第二端面(33)之間的間距為81mm。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，導(dǎo)板(5)的錐形部段(52) 在其底面上的半徑(R2)與所述SCR催化器(2)的半徑(R3)的差別小于10%。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，導(dǎo)板(5)的錐形部段(52) 在其底面上的半徑(R2)與所述SCR催化器(2)的半徑(R3)的差別小于5%。
60.根據(jù)權(quán)利要求53所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，在殼體(3)的第二端面 (33)上的環(huán)片(331)的外直徑(DA)與SCR催化器(2)的直徑(DK)的差別小于10%，和/或其中，在殼體(3)的第二端面(33)上的環(huán)片(331)的內(nèi)直徑(DI)與SCR催化器(2)的半徑(R3)的差別小于10%。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，在殼體(3)的第二端面 (33)上的環(huán)片(331)的外直徑(DA)與SCR催化器(2)的直徑(DK)的差別小于5%。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的排氣凈化系統(tǒng)(9)，其特征在于，在殼體(3)的第二端面(33)上的環(huán)片(331)的內(nèi) 直徑(DI)與SCR催化器(2)的半徑(R3)的差別小于5%。
【文檔編號】F01N3/28GK203452872SQ201320382615
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】K·王, D·福格爾斯, R·格拉赫, A·舒爾茨, T·沃爾夫 申請人:埃貝施佩歇爾排氣技術(shù)有限及兩合公司