BR102015015452B1

BR102015015452B1 - Dispositivo de purificação de gás de escape para um veículo e veículo, em particular um veículo comercial

Info

Publication number: BR102015015452B1
Application number: BR102015015452-6A
Authority: BR
Inventors: Hannes Reitzenberger; Mihai Baldea; Michael Stögmann
Original assignee: Man Truck & Bus Se
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2022-07-12
Also published as: AT516102A1; AT516102B1; RU2015130342A; RU2015130342A3; RU2696664C2; EP2985434A1; CN105370349B; CN105370349A; EP2985434B1; BR102015015452A2

Abstract

DISPOSITIVO DE PURIFICAÇÃO DE GÁS DE ESCAPE PARA UM VEÍCULO E VEÍCULO, EM PARTICULAR UM VEÍCULO COMERCIAL A invenção diz respeito a um dispositivo de purificação de gás de escape para um veiculo, em particular para um veículo comercial, tendo pelo menos um catalisador de SCR (15, 17) arranjado em uma linha de escape do dispositivo de purificação de gás de escape (1), e tendo um dispositivo de mistura e de deflexão (13), o qual é arranjado a montante do pelo menos um catalisador de SCR (15, 17) como visto na direção do fluxo de gás de escape e por meio do qual um aditivo, em particular uma solução de ureia aquosa, que pode ser introduzido em um fluxo de gás de escape pode ser misturado com o fluxo de gás de escape e por meio do qual o fluxo de gás de escape pode ser defletido, em particular pode ser defletido através de aproximadamente 180°. De acordo com a invenção, o dispositivo de mistura e de deflexão (13) tem um elemento de tubo dobrado substancialmente em forma de U (27), por meio do qual uma parte de linha de escape (23) arranjada a montante do dispositivo de mistura e de deflexão (13) e uma parte de linha de escape (25) arranjada a jusante do dispositivo de mistura e de deflexão (13) podem ser fluidicamente conectadas.

Description

[0001] A invenção diz respeito a um dispositivo de purificação de gás de escape para um veículo, em particular para um veículo comercial, em conformidade com o preâmbulo da Reivindicação Patentária 1 e a um veículo, em particular um veículo comercial, tendo o dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a Reivindicação Patentária 16.

[0002] Veículos modernos, em particular veículos comerciais, geralmente têm dispositivos de purificação de gás de escape compreendendo pelo menos um "catalisador de SCR". Aqui, a abreviação "SCR" significa “Redução catalítica seletiva” (no original, Selective Catalytic Reduction) e descreve um processo químico no qual os óxidos de nitrogênio nos gases de escape são reduzidos com o auxílio de um agente redutor. Neste contexto, amónia é preferencialmente usada como o agente redutor. Como o tratamento de amónia pura é complexo, uma solução aquosa de ureia sintética é normalmente usada em veículos, sendo adicionada ao fluxo de gás de escape em um dispositivo de mistura arranjado à frente do catalisador de SCR. Esta mistura faz com que a solução de ureia aquosa aqueça, e a solução de ureia aquosa reage, em particular com o uso de um "catalisador de hidrólise", para formar amónia. Aqui, a solução de ureia aquosa é normalmente composta por 32.5% ureia e 67.5% água.

[0003] Uma outra prática conhecida é arranjar dito dispositivo de mistura na região de uma deflexão de 180° do fluxo de gás de escape na linha de escape. Isto faz com que seja uma questão simples configurar a linha de escape de forma compacta e com economia de espaço. Assim, EP 2 314 837 A1 já divulgou um dispositivo de mistura para misturar um gás de escape com um aditivo, preferencialmente uma solução de ureia aquosa, por meio do qual uma parte de linha de escape arranjada a montante do dispositivo de mistura, e uma parte de linha de escape arranjada a jusante do dispositivo de mistura como visto na direção do fluxo de gás de escape, são fluidicamente conectadas. Neste caso, as partes de linha de escape e o dispositivo de mistura são projetados de tal maneira que o fluxo de gás de escape é defletido através de aproximadamente 180° por meio do dispositivo de mistura. Para ser mais específico, o dispositivo de mistura é projetado aqui essencialmente como um elemento de tubo reto arranjado de maneira perpendicular às duas partes de linha de escape, em que uma região de extremidade do elemento de tubo se projeta para dentro da parte de linha de escape arranjada a montante do elemento de tubo, e a outra região de extremidade do elemento de tubo se projeta para dentro da parte de linha de escape arranjada a jusante do elemento de tubo. As duas partes de linha de escape são arranjadas paralelamente uma à outra e estão em contato uma com a outra por meio de suas regiões da parede exterior que estão viradas uma para a outra mutuamente ou estão conectadas uma à outra de uma maneira materialmente unitária e/ou integralmente nestas regiões da parede exterior. De modo geral, esta é uma construção relativamente complexa, a qual é difícil de implementar em termos de fabricação, na qual, embora o agente redutor doseado seja mantido afastado da parede do tubo de uma forma eficaz, a distribuição homogênea desejada da solução de ureia no fluxo de gás de escape não é conseguida na medida desejada.

[0004] Por conseguinte, o objeto da invenção consiste em prover um dispositivo de purificação de gás de escape para um veículo, em particular para um veículo comercial, o qual é simples no que diz respeito a fabricação e/ou construção e/ou com o qual é obtida a mistura homogênea do gás de escape e do aditivo, em particular solução de ureia aquosa.

[0005] Este objeto é conseguido pelas características das reivindicações independentes. Desenvolvimentos preferenciais são divulgados nas reivindicações dependentes.

[0006] A invenção diz respeito a um dispositivo de purificação de gás de escape para um veículo, em particular para um veículo comercial, tendo pelo menos um catalisador de SCR arranjado em uma linha de escape do dispositivo de purificação de gás de escape, e tendo um dispositivo de mistura e de deflexão, o qual é arranjado a montante do pelo menos um catalisador de SCR como visto na direção do fluxo de gás de escape e por meio do qual um aditivo, em particular uma solução de ureia aquosa, que pode ser introduzido em um fluxo de gás de escape pode ser misturado com o fluxo de gás de escape e por meio do qual o fluxo de gás de escape pode ser defletido, em particular pode ser defletido através de aproximadamente 180°. De acordo com a invenção, o dispositivo de mistura e de deflexão tem um elemento de tubo dobrado substancialmente em forma de U, por meio do qual uma parte de linha de escape arranjada a montante do dispositivo de mistura e de deflexão e uma parte de linha de escape arranjada a jusante do dispositivo de mistura e de deflexão podem ser fluidicamente conectadas, em que as duas partes de linha de escape estão alinhadas substancialmente paralelas uma à outra.

[0007] Por meio do elemento de tubo dobrado em formato de U, a construção do dispositivo de purificação de gás de escape é significativamente simplificada, pois não há necessidade, por exemplo, de prover quaisquer aberturas nas regiões da parede exterior que estão viradas uma para a outra mutuamente das partes de linha de escape, através das quais um elemento de tubo teria de ser passado, a fim de conectar as partes de linha de escape. Pelo contrário, o elemento de tubo dobrado em formato de U deve apenas ser ligado por meio das suas extremidades de conexão às regiões de extremidade das partes de linha de escape, por exemplo por meio de juntas de flange simples. A fabricação do dispositivo de purificação de gás de escape é, assim, também simplificada significativamente. Além disso, é possível garantir uma resistência ao fluxo particularmente baixa para o gás de escape por meio do elemento de tubo dobrado em formato de U.

[0008] Em uma modalidade preferencial do dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a invenção, pelo menos uma perna do U do elemento de tubo dobrado pode ser projetada como uma seção de tubo reta e/ou cilíndrica. Desta maneira, a perna do U é projetada funcionalmente da madeira de um tubo de fluxo convencional, e fabricação particularmente simples da perna do U é possível. Como uma opção preferencial, é possível, pelo menos em alguma (s) região ou regiões, que a seção transversal da pelo menos uma perna do U se estenda tanto quanto uma parede externa, remota com relação às pernas do U, da base do U, isto é a geometria da perna do U pode ser estendida tanto quanto esta parede exterior a fim de simplificar adicionalmente a fabricação do elemento de tubo dobrado de acordo com a invenção.

[0009] Em uma modalidade específica preferencial, pelo menos em alguma (s) região ou regiões, uma parede externa, remota com relação às pernas do U, da base do U é projetada como uma superfície plana, em particular é formada por uma parede ou placa plana. Desse modo, é possível fazer com que o elemento de tubo dobrado ou o dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a invenção seja particularmente compacto sem regiões de tubo dobradas e curvadas de grande volume. Um desenho deste tipo é particularmente vantajoso, pois normalmente há muito pouco espaço de instalação disponível para o arranjo de dispositivos de purificação de gás de escape em veículos. Como uma opção preferencial, as duas pernas do U podem adicionalmente serem alinhadas perpendicularmente à dita parede externa a fim de também tornar o elemento de tubo dobrado particularmente compacto além de tudo.

[00010] A base do U do elemento de tubo dobrado pode ser preferencialmente projetada como um elemento de conexão em formato de bloco e/ou caixa, em particular cuboide, o qual forma um canal de fluxo conectando fluidicamente as duas pernas do U mutuamente espaçadas do elemento de tubo dobrado. Uma construção deste tipo é particularmente simples de fabricar e permite a implementação, há pouco descrita, de um desenho compacto.

[00011] De acordo com uma outra modalidade preferencial, o dispositivo de mistura e de deflexão pode ter ou se formado por um tubo de mistura ou elemento de tubo de mistura, o qual é arranjado dentro do elemento de tubo dobrado, em particular dentro da base do U do elemento de tubo dobrado, em que uma abertura de entrada de gás de escape do elemento de tubo de mistura é atribuída a uma primeira das pernas do U do elemento de tubo dobrado, enquanto que uma abertura de saída de gás de escape do elemento de tubo de mistura é atribuída a uma segunda das pernas do U do elemento de tubo dobrado. Por meio de um elemento de tubo de mistura deste tipo, é conseguida uma mistura vantajosa do aditivo e do gás de escape, e desse modo redução particularmente eficaz dos óxidos de nitrogênio contidos no gás de escape é possível. Por exemplo, o elemento de tubo de mistura pode ser projetado de uma maneira simples como uma seção de tubo reta e/ou cilíndrica, a qual não é dispendiosa de fabricar.

[00012] Em uma modalidade deste tipo, a abertura de entrada de gás de escape do elemento de tubo de mistura é preferencialmente situada em uma região superior do canal de fluxo com relação à direção do fluxo através do canal de fluxo, dentro da base do U do elemento de tubo dobrado, e/ou a abertura de saída de gás de escape do elemento de tubo é situada em uma região inferior do canal de fluxo com relação ao mesmo, dentro da base do U do elemento de tubo dobrado. De modo geral, meios de projeto simples são usados aqui para assegurar que, pelo menos, alguma parte do gás de escape fluindo através do elemento de tubo dobrado flua através do elemento de tubo de mistura e, ao mesmo tempo, que a construção e/ou fabricação e/ou arranjo do dispositivo de mistura e de deflexão seja simples.

[00013] Como uma opção preferencial, pelo menos um elemento de guia de fluxo, em particular um elemento de redemoinho, por meio do qual um movimento de fluxo definido, em particular um movimento de redemoinho definido, pode ser transmitido para o gás de escape entrando no elemento de tubo de mistura, pode ser provido pelo menos na região de uma abertura de entrada de gás de escape do elemento de tubo de mistura. Por meio de um elemento de guia de fluxo deste tipo, a mistura do aditivo e do gás de escape no elemento de tubo de mistura pode ser adicionalmente melhorada. Neste caso, o pelo menos um elemento de guia de fluxo pode preferencialmente ser projetado de tal maneira que um movimento de redemoinho definido é transmitido para o gás de escape nas bordas na região de uma parede de tubo do elemento de tubo de mistura. Este movimento de redemoinho é preferencialmente um movimento em espiral, no qual o gás de escape se move tanto na direção circunferencial do elemento de tubo de mistura quanto na direção longitudinal do elemento de tubo de mistura. Isso impede que o aditivo se deposite na parede de tubo do elemento de tubo de mistura e, assim, melhora significativamente a mistura do aditivo e do gás de escape. O pelo menos um elemento de guia de fluxo pode preferencialmente adicionalmente ser projetado de tal maneira que um fluxo central do gás de escape através do centro do elemento de tubo de mistura não exibe um movimento em redemoinho porém flui em uma maneira substancialmente linear na direção longitudinal do elemento de tubo de mistura. Desse modo, se previne adicionalmente o depósito do aditivo na parede de tubo do elemento de tubo de mistura de uma maneira confiável, e a mistura do aditivo e do gás de escape é melhorada novamente. O elemento de guia de fluxo pode, por exemplo, ser conectado de uma maneira materialmente unitária e/ou integralmente ao elemento de tubo de mistura, por exemplo através do desengate dos elementos de guia de fluxo de tipo palheta a partir da parede de tubo. No entanto, como uma alternativa, os elementos de guia de fluxo também podem ser formados por componentes separados, sendo fixados na parede do tubo por solda, por exemplo.

[00014] O elemento de guia de fluxo preferencialmente tem uma pluralidade de palhetas de guia de gás de escape, as quais são arranjadas na região da abertura de entrada de gás de escape do elemento de tubo e as quais são fixadas em uma parede de tubo do elemento de tubo de mistura de uma maneira distribuída em torno da circunferência e/ou espaçada. Os elementos de guia de fluxo são preferencialmente curvados para dentro em suas regiões de extremidade livres, como visto em uma direção radial, e/ou se projetam de uma maneira definida a partir da parede de tubo do elemento de tubo. O elemento de guia de fluxo pode ser formado de uma maneira particularmente simples por meio de palhetas de guia de gás de escape deste tipo. Além disso, o movimento de fluxo definido do gás de escape entrando no elemento de tubo de mistura pode ser também definido de uma maneira particularmente simples por meio das palhetas de guia de gás de escape.

[00015] Em uma outra modalidade, o dispositivo de mistura e de deflexão pode ter um dispositivo de injeção, em particular um bico de injeção, por meio do qual o aditivo pode ser injetado e/ou introduzido em uma região interior do elemento de tubo dobrado, através do qual o gás de escape flui. A anexação do dispositivo de injeção ao dispositivo de mistura e de deflexão tem a vantagem que o dispositivo de injeção é provido no componente usado especificamente para mistura do gás de escape e do aditivo. Dessa maneira, é possível melhorar adicionalmente a mistura do aditivo e do gás de escape. Além disso, anexação de um dispositivo de injeção deste tipo não exige que haja novo projeto das partes de linha de escape arranjadas a montante e a jusante do dispositivo de mistura e de deflexão, as quais são projetadas especificamente para tarefas de purificação de gás de escape definidas. Como uma opção particularmente preferencial, o dispositivo de injeção pode ser arranjado de tal maneira que a injeção e/ou a introdução do aditivo ocorre a montante do elemento de tubo de mistura e/ou na região da abertura de entrada de gás de escape do elemento de tubo de mistura.

[00016] O aditivo é preferencialmente injetado e/ou introduzido diretamente ao interior do elemento de tubo de mistura. Neste caso, a introdução do aditivo pode preferencialmente ocorrer na direção de fluxo do gás de escape, a fim de garantir a mistura do aditivo e do gás de escape no interior do elemento de tubo de mistura. Como uma preferência adicional, a introdução do aditivo, como vista na direção radial do elemento de tubo, pode ocorrer centralmente e/ou a montante do pelo menos um elemento de guia de fluxo a fim de melhorar adicionalmente a mistura do gás de escape e do aditivo.

[00017] Em uma modalidade preferencial, o dispositivo de injeção pode ser fixado em uma parede externa, remota com relação às pernas do U, da base do U do elemento de tubo dobrado. Fixação desta maneira permite uma construção particularmente simples do dispositivo de mistura e de deflexão de acordo com a invenção.

[00018] Como uma opção particularmente preferencial, o dispositivo de injeção é projetado e/ou arranjado de tal maneira que um bico do dispositivo de injeção se projeta para dentro de uma região de entrada de gás de escape do elemento de tubo de mistura. Desta maneira, o aditivo pode ser injetado e/ou introduzido de uma maneira particularmente simples ao fluxo de gás de escape fluindo através do elemento de tubo de mistura uma vez que não há necessidade de realização de quaisquer medidas de projetos design para que o próprio elemento de tubo de mistura consiga fazê-lo, por exemplo.

[00019] Em uma outra modalidade, o dispositivo de mistura e de deflexão pode ter pelo menos um elemento de homogeneização, em particular um elemento defletor e/ou uma placa de orifício. Por meio de um elemento de homogeneização deste tipo, é possível, por exemplo, distribuir o aditivo de uma maneira particularmente uniforme ou homogênea no fluxo de gás de escape. Neste caso, o elemento de homogeneização é preferencialmente arranjado a jusante do elemento de tubo de mistura, na região da abertura de saída de gás de escape do elemento de tubo de mistura a fim de, por exemplo, misturar, de forma ainda mais eficiente, a mistura de aditivo/gás de escape emergindo a partir do elemento de tubo de mistura com a parte do fluxo de gás de escape a qual não flui através do elemento de tubo de mistura.

[00020] Para ser mais específico, o elemento de homogeneização projetado como um elemento defletor e/ou como uma placa de orifício pode ter um desenho anelar, pelo menos em alguma (s) região ou regiões. Como uma preferência adicional, o elemento de homogeneização pode ser fixado na parede do tubo do elemento de tubo dobrado de tal maneira que, por meio de dito elemento, a seção transversal de fluxo é reduzida em relação a uma região de fluxo adjacente ao elemento de homogeneização em uma direção a montante e/ou a jusante. Desta maneira, o elemento de homogeneização pode ser usado para formar um acúmulo de gás de escape, por exemplo, e a distribuição homogênea do aditivo no gás de escape pode ser assim conseguida de uma maneira particularmente simples e eficaz.

[00021] Em uma outra modalidade específica, a parte de linha de escape arranjada a montante pode ter pelo menos um filtro de partículas e/ou pelo menos um catalisador de oxidação e/ou pelo menos um elemento de mistura, em particular um misturador estático e/ou placa perfurada, a fim de conseguir purificação de gás de escape eficaz e otimizada. Neste caso, o filtro de partículas é preferencialmente conectado a uma perna do U do elemento de tubo dobrado, por exemplo.

[00022] A parte de linha de escape arranjada a jusante pode ter pelo menos um catalisador de SCR e/ou pelo menos um catalisador de barreira de amónia, a fim de purificar o gás de escape de maneira ideal. Como uma opção particularmente preferencial aqui, o catalisador de SCR é conectado a uma perna do U do elemento de tubo dobrado.

[00023] Um veículo, em particular um veículo comercial, tendo o dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a invenção é adicionalmente reivindicado. As vantagens resultantes são idênticas às vantagens já conhecidas do dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a invenção, e por consequência não serão repetidas aqui.

[00024] As modalidades e/ou os desenvolvimentos vantajosos da invenção os quais são explicados acima e/ou descritos nas reivindicações dependentes podem ser usados individualmente ou em quaisquer combinações desejáveis, exceto nos casos de evidente dependência e/ou de alternativos incompatíveis, por exemplo.

[00025] A invenção e as suas modalidades e/ou os desenvolvimentos vantajosos e as suas respectivas vantagens são explicados em maior detalhe abaixo, puramente a título de exemplo, por meio das figuras, nas quais:

[00026] Fig. 1 mostra uma modalidade preferencial do dispositivo de purificação de gás de escape de acordo com a invenção em uma ilustração esquemática;

[00027] Fig. 2 mostra um dispositivo de mistura e de deflexão do dispositivo de purificação de gás de escape em uma ilustração em perspectiva;

[00028] Fig. 3 mostra uma vista em plano do dispositivo de mistura e de deflexão;

[00029] Fig. 4 mostra uma vista em corte no plano de seção A-A da Fig. 3;

[00030] Fig. 5 mostra uma vista em corte no plano de seção B-B da Fig. 3; e

[00031] Fig. 6 mostra uma ilustração do dispositivo de mistura e de deflexão, por meio do qual um movimento de fluxo dentro do dispositivo de mistura e de deflexão é explicado.

[00032] Fig. 1 mostra esquematicamente um dispositivo de purificação de gás de escape 1, por meio do qual é purificado o gás de escape de um veículo comercial, em particular um caminhão ou um ônibus de serviço público, por exemplo. Como visto na direção de fluxo do gás de escape, o dispositivo de purificação de gás de escape 1 tem um tubo de entrada de gás de escape 3, um elemento de mistura de gás de escape 5 tendo uma placa perfurada 7 indicada por traços, um catalisador de oxidação 9, um filtro de partículas 11, um dispositivo de mistura e de deflexão 13, um primeiro catalisador de SCR 15, um segundo catalisador de SCR 17, formam um catalisador de barreira de amónia 19 e um tubo de saída de gás de escape 21 arranjados em série. Aqui, o tubo de entrada de gás de escape 3, o elemento de mistura de gás de escape 5, o catalisador de oxidação 9 e o filtro de partículas 11 uma parte de linha de escape 23 arranjada a montante do dispositivo de mistura e de deflexão 13, como visto na direção de fluxo do gás de escape. O primeiro catalisador de SCR 15, o segundo catalisador de SCR 17, o catalisador de barreira de amónia 19 e o tubo de saída de gás de escape 21 formam uma parte de linha de escape 25 a qual é arranjada a jusante do dispositivo de mistura e de deflexão 13 e, aqui, se estende a uma distância a partir de e substancialmente paralela à primeira parte de linha de escape 23. Aqui, as partes de linha de escape 23 e 25 são compostas por componentes mencionados apenas a título de exemplo. As partes de linha de escape 23 e 25 podem, igualmente, ser compostas por outros componentes, e os componentes individuais podem ser arranjados de forma diferente.

[00033] Como é, além disso, evidente a partir da Fig. 1, o fluxo de gás de escape é defletido através de aproximadamente 180° por meio do dispositivo de mistura e de deflexão 13. Tal deflexão do fluxo de gás de escape permite um desenho particularmente compacto do dispositivo de purificação de gás de escape 1. Como mostrado de forma mais na clara nas Figs 2 a 4, o dispositivo de mistura e de deflexão 13 tem um elemento de tubo dobrado em formato de U 27. O elemento de tubo dobrado em formato de U 27 é composto por uma primeira perna do U 29, uma segunda perna do U 31 e uma base do U 33. Aqui, puramente a título de exemplo, as duas pernas do U 29 e 31 são projetadas como seções de tubo retas e cilíndricas e são conectadas de uma maneira materialmente unitária e integralmente à base do U 33 do elemento de tubo dobrado 37. Aqui, a título de exemplo, a base do U 33 tem um contorno exterior substancialmente cuboide e forma um elemento de conexão, por meio do qual as duas pernas do U mutuamente espaçadas 29 e 31 do elemento de tubo dobrado 27 são fluidicamente conectadas uma à outra, formando um canal de fluxo 35. Aqui, o contorno exterior da base do U 33 é adicionalmente projetado de tal maneira que a seção transversal das duas pernas do U 29 e 31 se estende tanto quanto o canal de fluxo 35 e tanto quanto uma parede externa 37, remota com relação às duas pernas do U 29 e 31, da base do U 33. Aqui, a título de exemplo, a parede exterior 37 da base do U 33 é projetada como uma parede ou placa plana. As duas pernas do U 29 e 31 são, além disso, alinhadas aproximadamente perpendicularmente à parede exterior 37 da base do U 33.

[00034] Como mostrado nas Figs 3 e 4, o dispositivo de mistura e de deflexão 13 aqui, além disso, tem um dispositivo de injeção 39 esquematicamente mostrado, por meio do qual um aditivo, neste caso uma solução de ureia aquosa a título de exemplo, pode ser introduzido para o interior do elemento de tubo de mistura 40 do dispositivo de mistura e de deflexão 13. Aqui, a título de exemplo, o dispositivo de injeção 39 é fixado na parede exterior 37 da base do U 33 e, ao mesmo tempo, é curvado de tal maneira que um bico 41 do dispositivo de injeção 39 se projeta para dentro de uma região de entrada de gás de escape 43 do elemento de tubo de mistura 40. Além disso, o dispositivo de injeção é arranjado de tal maneira que o aditivo é introduzido dentro do elemento de tubo de mistura 40 na direção de fluxo do gás de escape e, como visto na direção radial do elemento de tubo de mistura, centralmente.

[00035] Aqui, o elemento de tubo de mistura 40 é provido especificamente para mistura melhorada do gás de escape e da solução de ureia aquosa introduzidos. Através da mistura de solução de ureia aquosa e gás de escape, a solução de ureia aquosa é aquecida e amónia é formada. A amónia formada, em seguida, passa junto com o gás de escape para dentro dos dois catalisadores de SCR 15 e 17 e aqui reduz os óxidos de nitrogênio contidos no gás de escape. Tal como mostrado na Fig. 4, o elemento de tubo de mistura 40 é preferencialmente arranjado dentro da base do U 33 do elemento de tubo dobrado 27, sendo fixado na parte de dentro da parede exterior 37 por meio de uma junta soldada, por exemplo. Uma abertura de entrada de gás de escape 45 do elemento de tubo de mistura 40 é adicionalmente preferencialmente atribuída à primeira perna do U 29 do elemento de tubo dobrado 27 de tal maneira que, como pode ser visto em uma vista em plano do dispositivo de mistura e de deflexão 13, ela é arranjada centralmente em relação à seção transversal cilíndrica da primeira perna do U 29. Uma abertura de saída de gás de escape 47 do elemento de tubo de mistura 40 é preferencialmente atribuída à segunda perna do U 31 do elemento de tubo dobrado 27 de tal maneira que, como pode ser visto em uma vista em plano do dispositivo de mistura e de deflexão 13, ela é arranjada centralmente em relação à seção transversal cilíndrica da segunda perna do U 31. Na região do canal de fluxo 35, o elemento de tubo de mistura 40 tem uma constrição 49, a qual se estende sobre uma distância parcial definida “a”, ao longo do canal de fluxo. Esta constrição 49 leva a uma espécie de efeito de Venturi e, portanto, a um aumento na velocidade do fluxo na região “a". Como resultado a mistura da solução de ureia aquosa e do gás de escape é adicionalmente provida em conjunto com a região “calma” de fluxo adjacente. Em princípio, no entanto, o elemento de tubo de mistura 40 é preferencialmente projetado como uma seção de tubo reta e cilíndrica.

[00036] Como mostrado nas Figs 3 e 4, e de forma particularmente clara na Fig. 5, o elemento de tubo de mistura 40 opcionalmente tem uma pluralidade de palhetas de guia de gás de escape 53 formando um elemento de guia de fluxo 51 na região de entrada de gás de dito elemento de tubo de mistura. Aqui, a título de exemplo, as palhetas de guia de gás de escape 53 são conectadas de uma maneira materialmente unitária e integralmente ao elemento de tubo de mistura 40 e são arranjadas de uma maneira distribuída uniformemente na circunferência ou espaçadas em uma extremidade 55 do elemento de tubo de mistura 40. Por meio das regiões de extremidade livres, as palhetas de guia de gás de escape 53 se projetam para dentro a partir de uma parede de tubo 50 do elemento de tubo de mistura 40, como visto na direção radial do elemento de tubo de mistura. Neste caso, as regiões de extremidade livres das palhetas de guia de gás de escape 53 têm uma curvatura definida para dentro, como visto na direção radial do elemento de tubo de mistura.

[00037] Por meio do elemento de guia do gás de escape 51, um movimento de fluxo ilustrado esquematicamente na Fig. 6 é transmitido ao gás de escape entrando no elemento de tubo de mistura 40. Na região da parede de tubo 50 do elemento de tubo de mistura 40, um movimento de redemoinho definido é transmitido para o gás de escape. Neste movimento de redemoinho, o gás de escape flui tanto na direção circunferencial do elemento de tubo de mistura quanto na direção longitudinal do elemento de tubo de mistura, resultando em um movimento substancialmente em espiral do gás de escape. Isso impede que a solução de ureia aquosa introduzida por meio do dispositivo de injeção 39 se deposite na parede do tubo 50 do elemento de tubo de mistura 40 e, desse modo, melhora a mistura da solução de ureia aquosa e do gás de escape. Adicionalmente para dentro como visto na direção radial do elemento de tubo de mistura, um fluxo de centro central do gás de escape, envolto pelo fluxo em redemoinho nas bordas, não possui um movimento em redemoinho; ao invés disso, o gás de escape aqui se move em uma maneira substancialmente linear na direção longitudinal do elemento de tubo de mistura. Como resultado, a mistura da solução de ureia aquosa introduzida dentro do elemento de tubo de mistura 40 centralmente e na direção de fluxo do gás de escape com o gás de escape é adicionalmente melhorada.

[00038] Como é, além disso, evidente a partir das Figs 3 e 4, o dispositivo de mistura e de deflexão 13 opcionalmente tem um elemento de homogeneização, aqui, a título de exemplo, uma placa de orifício anelar 61, por meio da qual a solução ureia/água é distribuída homogeneamente ou uniformemente no gás de escape. Aqui, a placa de orifício 61 é arranjada dentro da segunda perna do U 31 do elemento de tubo dobrado 27 de tal maneira que a seção transversal de fluxo da segunda perna do U cilíndrica 31 é reduzida de modo significativo. Além disso, a placa de orifício é arranjada na região da abertura de saída de gás de escape 47 do elemento de tubo de mistura 40. Por conta deste arranjo, o gás de escape misturado com solução de ureia aquosa e emergindo a partir do elemento de tubo de mistura 40 inicialmente colide com a placa de orifício 61 e é acumulado em uma região de acúmulo 63 do elemento de tubo dobrado 27. Este acúmulo provoca mistura melhorada do gás de escape emergindo a partir do elemento de tubo de mistura 40 com o gás de escape o qual fluiu através do elemento de tubo dobrado 27 para o lado de fora do elemento de tubo de mistura 40. Como resultado, a solução ureia/água é distribuída em uma maneira particularmente uniforme no gás de escape. Por meio da solução de ureia aquosa distribuída uniformemente no gás de escape, os óxidos de nitrogênio no gás de escape podem ser então reduzidos de forma particularmente eficaz nos catalisadores de SCR 15 e 17. Lista de sinais de referência 1 dispositivo de purificação de gás de escape 3 tubo de entrada de gás de escape 5 elemento de mistura de gás de escape 7 placa perfurada 9 catalisador de oxidação 11 filtro de partículas 13 dispositivo de mistura e de deflexão 15 primeiro catalisador de SCR 17 segundo catalisador de SCR 19 catalisador de barreira de amónia 21 tubo de saída de gás de escape 23 parte de linha de escape arranjada a montante 25 parte de linha de escape arranjada a jusante 27 elemento de tubo dobrado 29 primeira perna do U 31 segunda perna do U 33 base do U 35 canal de fluxo 37 parede exterior 39 dispositivo de injeção 40 elemento de tubo de mistura 41 bico 43 região de entrada de gás de escape 45 abertura de entrada de gás de escape 47 abertura de saída de gás de escape 49 constrição 50 parede de tubo 51 elemento de guia de gás de escape 53 palheta de guia de gás de escape 55 extremidade de elemento de tubo de mistura 61 placa de orifício 63 região de acúmulo a distância parcial definida

Claims

1. Dispositivo de purificação de gás de escape para um veículo, em particular para um veículo comercial, tendo pelo menos um catalisador de SCR (15, 17) arranjado em uma linha de escape do dispositivo de purificação de gás de escape (1), e tendo um dispositivo de mistura e de deflexão (13), o qual é arranjado a montante do pelo menos um catalisador de SCR (15, 17) como visto na direção do fluxo de gás de escape e por meio do qual um aditivo, em particular uma solução de ureia aquosa, que pode ser introduzido em um fluxo de gás de escape pode ser misturado com o fluxo de gás de escape e por meio do qual o fluxo de gás de escape pode ser defletido, em particular pode ser defletido através de aproximadamente 180°, em que o dispositivo de mistura e de deflexão (13) tem um elemento de tubo dobrado substancialmente em forma de U (27), por meio do qual uma parte de linha de escape (23) arranjada a montante do dispositivo de mistura e de deflexão (13) e uma parte de linha de escape (25) arranjada a jusante do dispositivo de mistura e de deflexão (13) podem ser fluidicamente conectadas, em que o dispositivo de mistura e de deflexão (13) tem um elemento de tubo de mistura (40), o qual é arranjado dentro do elemento de tubo dobrado (27), em que uma abertura de entrada de gás de escape (45) do elemento de tubo de mistura (40) é atribuída a uma primeira das pernas do U (29) do elemento de tubo dobrado (27), e em que uma abertura de saída de gás de escape (47) do elemento de tubo de mistura é atribuída a uma segunda das pernas do U (31) do elemento de tubo dobrado (27), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de mistura e de deflexão (13) tem pelo menos um elemento de homogeneização (61), projetado como uma placa de orifício anelar, que é arranjado a jusante do elemento de tubo de mistura (13), na região da abertura de saída de gás de escape (47) do elemento de tubo de mistura (40).

2. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma perna do U (29, 31) do elemento de tubo dobrado (27) é projetada como uma seção de tubo reta e/ou cilíndrica, e/ou pelo fato de que, pelo menos em alguma(s) região ou regiões, a seção transversal da pelo menos uma perna do U (29, 31) se estende tanto quanto uma parede externa (37), remota com relação às pernas do U (29, 31), da base do U (33).

3. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, pelo menos em alguma(s) região ou regiões, uma parede externa (37), remota com relação às pernas do U (29, 31), da base do U (33) é projetada como uma superfície plana, em particular é formada por uma placa plana, em que provisão é feita preferencialmente para que as duas pernas do U (29, 31) estejam alinhadas perpendicularmente à dita parede externa (37).

4. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a base do U (33) do elemento de tubo dobrado (27) é projetada como um elemento de conexão em formato de bloco e/ou caixa, em particular cuboide, o qual forma um canal de fluxo (35) conectando fluidicamente as duas pernas do U mutuamente espaçadas (29, 31) do elemento de tubo dobrado (27).

5. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de tubo de mistura (40) é arranjado e/ou o elemento de tubo de mistura (40) é projetado como uma seção de tubo reta e/ou cilíndrica.

6. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento de guia de fluxo (51), em particular um elemento de redemoinho, por meio do qual um movimento de fluxo definido, em particular um movimento de redemoinho definido, pode ser transmitido para o gás de escape entrando no elemento de tubo de mistura (40), é provido pelo menos na região de uma abertura de entrada de gás de escape (45) do elemento de tubo de mistura (40), em que provisão é preferencialmente feita para que o elemento de guia de fluxo (51) seja conectado de uma maneira materialmente unitária e/ou integralmente ao elemento de tubo de mistura (40).

7. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de guia de fluxo (51) tem uma pluralidade de palhetas de guia de gás de escape (53), as quais são arranjadas na região da abertura de entrada de gás de escape (45) do elemento de tubo de mistura (40) e as quais são fixadas em uma parede de tubo (59) do elemento de tubo de mistura de uma maneira distribuída em torno da circunferência e/ou espaçada, em particular com suas regiões de extremidade livres (57) curvadas para dentro, como visto em uma direção radial, e/ou projetando de uma maneira definida a partir da parede de tubo (59) do elemento de tubo de mistura (40).

8. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de injeção (39) é provido, por meio do qual o aditivo pode ser injetado e/ou introduzido no interior do elemento de tubo de mistura (40), em particular de tal maneira que a introdução do aditivo ocorre na direção de fluxo do gás de escape e/ou, como visto na direção radial do elemento de tubo, centralmente e/ou a jusante do pelo menos um elemento de guia de fluxo (51).

9. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de injeção (39) é mantido em uma parede externa (37), remota com relação às pernas do U (29, 31) da base do U (33) do elemento de tubo dobrado (40).

10. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de injeção (39) é projetado e/ou arranjado de tal maneira que um bico (41) do dispositivo de injeção (39) se projeta para dentro de uma região de entrada de gás de escape (43) do elemento de tubo de mistura (40).

11. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o elemento de homogeneização (61) é fixado na parede do tubo do elemento de tubo dobrado (27) de tal maneira que, por meio de dito elemento, a seção transversal de fluxo é reduzida em relação a uma região de fluxo adjacente ao elemento de homogeneização (61) em uma direção a montante e/ou a jusante.

12. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a parte de linha de escape (23) arranjada a montante tem pelo menos um filtro de partículas (11) e/ou pelo menos um catalisador de oxidação (9) e/ou pelo menos um elemento de mistura (5), em particular um misturador estático e/ou placa perfurada (7), em que provisão é preferencialmente feita para que o filtro de partículas (11) seja conectado a uma perna do U (29) do elemento de tubo dobrado (27).

13. Dispositivo de purificação de gás de escape, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a parte de linha de escape (25) arranjada a jusante tem pelo menos um catalisador de SCR (15, 17) e/ou pelo menos um catalisador de barreira de amônia (19), em que a provisão é preferencialmente feita para que o catalisador de SCR (15, 17) seja conectado a uma perna do U (31) do elemento de tubo dobrado (27).

14. Veículo, em particular um veículo comercial, caracterizado pelo fato de ter um dispositivo de purificação de gás de escape conforme definido em uma das reivindicações anteriores 1 a 13.