CN101346535A - 废气后处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气后处理装置，用于对内燃发动机的排气系统中的废气进行后处理，在该排气系统中设置有一个催化器，该催化器用于还原该内燃发动机的废气的NOx成分，该废气后处理装置具有一个用于将还原剂通过排气管(11)引进到该催化器中的装置，其中，该装置包括一个计量阀(10)。本发明提出，该排气管(11)被构造得用于减少热直接引入到该计量阀(10)中和/或可使更多的热量从该计量阀(10)排出。

Description

废气后处理装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的废气后处理装置。
背景技术
为了减少包含在内燃发动机的废气中的氮氧化物，用于选择性催化还原(“SCR”)的方法对于空气过量地工作的内燃发动机被证实是有利的。在该方法中，氮氧化物与氨一起在选择性催化器中转化成氮和水。催化转化氮氧化物所需的还原剂取代氨而以尿素水溶液的形式在车辆中被携带着，从该尿素水溶液中可通过尿素溶液的热解和水解以相应转化所需的量释放出氨。尿素水溶液通过计量装置、尤其是计量阀经由排气管引进到还原催化器中。废气可具有非常高的温度，该温度可处于700℃左右的范围内。这对计量阀以及对还原剂在耐久性和稳定性方面提出了高要求。
根据现有技术已经公知，设置在热的排气管上的计量阀通过冷却回路来主动冷却，例如借助于冷却水或还原剂来主动冷却。但该附加的主动冷却回路与高的技术和经济投入相联系。
发明内容
在根据本发明的废气后处理装置中，这样构造排气管，使得减少热直接引入到计量阀中和/或可使更多的热量从计量阀排出。在此情况下优点在于，废气后处理装置的对热敏感的部分、尤其是计量阀或计量阀的阀尖部得到保护以避免废气热量流并且由此被动冷却，热量一加载对热敏感的构件该热量就可尽可能快速地导出。提供主动冷却回路以有利的方式不再是必需的，由此显著简化废气后处理装置。
在一个优选的进一步构型中，排气管具有一个法兰，计量阀被法兰连接在该法兰上。计量阀由此以有利的方式不直接装在排气管上，而是稍微向外错位。法兰优选以一个角度侧向伸出。由此，尤其是计量阀的对热特别敏感的阀尖部与废气流间隔开并且不曝露于直接的废气流。
在一个特别有利的进一步构型中，在还原剂从计量阀到排气管中的流入方向与排气管中的废气流动方向之间形成锐角。计量阀由此以一个锐角、优选以40°至45°的角度通到排气管中，确切地说在废气流动方向上以所述角度通到排气管中。在此情况下优点在于，计量阀、尤其是阀尖部得到保护以避免直接的热加载，由此提供另一种被动冷却措施。
以有利的方式可这样构造法兰，使得废气流的在排气管的阀附近区域中出现的再循环流可偏转。为此可特别优选法兰在阀附近区域中具有特殊造型，例如可构造成鼓腹的，其中，拱曲面尤其是向外指向。由此，再循环流不再直接在朝阀尖部的方向上指向，而是可通过法兰的造型偏离，由此，再循环流的主流被迫不靠近阀尖部或从阀尖部偏离。也可设置一个屏蔽元件、例如呈几何屏障的形式的屏蔽元件，以便使热的再循环流不靠近阀尖部。特别优选屏蔽元件构造成绕阀尖部呈圆形突缘状。但其它合适的几何形状也可以。
但如果热量、例如再循环流的剩余热量逆着还原剂的流入方向通过阀尖部向上在朝阀插头的方向上侵入到计量阀中，则可提出可实现热量尽可能迅速地从阀体排出的装置。在此涉及被动冷却装置，这种被动冷却装置从计量阀获取热量并且将该热量释放给冷却体。优选计量阀可至少区域地由具有高导热能力的材料包覆。特别优选计量阀在阀颈部上由散热板包覆，以便可实现热量有效且迅速地从计量阀排出。也可设置一个紧贴靠在阀颈部上的用具有高导热能力的材料制成的涨圈，例如金属如铜、铜绞线或类似物。也可考虑使用石墨。
作为另外的被动冷却措施，法兰本身可冷却，以便实现尽可能少的热量传递给设置在法兰上的计量阀。优选法兰可在一个与计量阀或计量阀的保持体接触的接触区域中构成一个扁平的支座。支座可用有利的方式用于扁平地置放用散热材料制成的元件、例如散热板。散热板尤其是可在阀固定的高度上扁平地设置在法兰的支座上。散热板以有利的方式具有大表面并且将热量释放给周围环境。由此，法兰可在与阀的交接部位上得到冷却，由此，热量在法兰侧引入到计量阀中从一开始就得到减少。
如果为了保持计量阀而设置有一个保持体，则可至少在保持体的迎流侧上设置有一个用具有低导热能力的材料制成的元件。由此可用有利的方式使通过保持体到达冷却体中的热量引入降低。特别优选该元件构造成具有非常小的支承面的盘，这使得热量传导减少。保持体本身可由具有低导热能力的材料、例如由陶瓷构成。
在一个有利的进一步构型中，计量阀可至少区域地与保持体间隔开地设置。由此在保持体与散热的壳、例如包围计量阀的钢罐之间形成一个空气间隙，由此以有利的方式使热量不可从保持体引入到阀尖部中。源于再循环流和热量引入的热量流以有利的方式首先在冷却体中汇集，其中，所述热量流被这样削弱，使得计量阀不可再受到热量引入的损害。
总体来讲，通过根据本发明的被动冷却措施提供了用于冷却计量阀的阀尖部的有利策略，其中，通过简单装置可实现成本低廉且有效的解决方案。
附图说明
本发明的其它实施形式、方面和优点也与它们在权利要求书中的总结无关地、一般性不受限制地从下面借助于由附图所示的本发明实施例中得到。
图1根据本发明的废气后处理装置的一个优选实施形式；
图2根据本发明的废气后处理装置的呈法兰形式的热量阻止装置的细节视图；
图3本发明的一个作为替换方案的实施形式的细节视图；
图4计量阀颈部上的散热装置的细节视图；
图5法兰上的作为替换方案的散热装置的细节视图；以及
图6根据本发明的废气后处理装置的作为替换方案的散热装置的布置的细节视图。
具体实施方式
图1以示意性剖面视图示出了根据本发明的废气后处理装置的一个优选实施形式，该废气后处理装置用于对内燃发动机的排气系统中的废气进行后处理，在该排气系统中设置有一个未示出的催化器，该催化器用于还原内燃发动机的废气的NOx成分。图2、图4、图5和图6各示出了图1的细节视图。图3示出了法兰12的一个作为替换方案的实施形式。相同的元件在这些图中各标记相同。
还原剂沿着流入方向13通过计量阀10的阀尖部27被引进到排气管11中。在排气管11中，热的废气流沿着废气流动方向14流动。这样构造排气管11，使得减少热直接引入到计量阀10中和/或可使更多的热量从计量阀10排出。
排气管11具有一个法兰12，计量阀10被法兰连接在该法兰上，如从图2中的细节视图中也可看到的那样。由此，计量阀10以其阀尖部27与排气管11的外圆周间隔开，由此，阀尖部27不直接设置在废气流中，而是稍微后移。由此，阀尖部27不直接曝露于热的废气流，以简单方式提供了一种被动冷却措施。计量阀10的纵向轴线28以锐角15通到排气管轴线29(图2)。锐角15尤其是在还原剂到排气管11中的流入方向13与排气管11中的废气流动方向14之间形成。计量阀10由此朝排气管轴线29倾斜，由此，还原剂在废气流动方向14上按定量进入。通过该措施也使阀尖部27不直接曝露于热的废气流。
在排气管11的阀附近区域17中出现废气流的再循环流16，该再循环流通过法兰12偏转，在法兰12的通常构型(图2)中基本上逆着流入方向13流动并且绕流阀尖部27。
为了避免阀尖部27的由此产生的强烈变热，可这样构造法兰12，使得再循环流16可偏转离开阀尖部27。如从图3中的细节视图中可看到的那样，法兰12在阀附近区域17中构造成鼓腹的并且具有向外的拱曲面37。由此，再循环流16从阀尖部27偏离。作为对这种被动冷却装置的替换方案或附加于此，可构造一个用于保护计量阀10以及尤其是阀尖部27以避免再循环流16的屏蔽元件18。屏蔽元件18在图3中构造成保持体24的部分元件，计量阀10插在并且固定在该保持体中。屏蔽元件18尤其是沿着流入方向13伸入到阀附近区域17中，在该阀附近区域中出现再循环流16。屏蔽元件18在此构造成突缘状，屏蔽阀尖部27以避免再循环流16。在横截面中，屏蔽元件18构造成尖的，其中，尖部30伸入到阀附近区域17中。
有时不可防止的是，再循环流16的或废气流的热量引入到阀尖部27中，其中，热量流由于热量差而逆着流入方向13通过计量阀10朝未示出的阀插头传播。在图4中的细节视图中示出了另一种被动冷却装置，该被动冷却装置从计量阀10获取热量输入并且将其释放给冷却体31。在阀体32与阀尖部27之间的区域中，计量阀10由一个用具有高导热能力的材料制成的壳19、例如导热板包覆。壳19特别紧地贴靠在阀颈部20上以便保证热量最佳地排出到冷却体31上，并且在逆着流入方向13的方向上呈漏斗状地扩宽。在阀体32与由导热板构成的壳19之间的漏斗状区域中构造有一个用具有高导热能力的材料制成的涨圈35。该涨圈与壳19处于作用连接地促进热量从计量阀10排出到冷却体31中。如果壳19由钢构成，则构造一个钢罐33。
图5中示出了另一种用于在法兰12与计量阀10之间的接触区域22中冷却法兰12的被动装置。该被动装置尤其是由法兰的扁平的支座23形成，该支座用于置放用散热材料制成的元件、尤其是散热板21。散热板21由于扁平构型而具有大表面，由此促进热量增强地排出给周围环境。所排出的热量流用箭头38标记。通过该措施使法兰12在与计量阀10的交接部位上得到冷却，由此，热量在法兰侧引入到计量阀10中从一开始就得到减少或降低到最小程度。
在根据图6的细节视图中示出了一种被动冷却装置，该被动冷却装置使热量到计量阀10中的引入减少。该被动冷却装置通过一个空气间隙36形成，该空气间隙构造在由陶瓷构成的保持体24与钢罐33之间。空气间隙36这样产生：计量阀10以其涨圈35至少区域地与保持体24间隔开地设置。
作为附加措施，在保持体24的迎流侧25上设置有一个用具有低导热能力的材料制成的元件26。该元件26尤其是构造成具有非常小的支承面的盘的形式，这使得热量传导减少。由此没有热量或仅很少的剩余热量从保持体24流到阀尖部27中。热量流首先在冷却体31中汇集，由此，这些热量流这样冷却下来，使得这些热量流不可再损害计量阀10。

Claims (12)

1.废气后处理装置，用于对内燃发动机的排气系统中的废气进行后处理，在该排气系统中设置有一个催化器，该催化器用于还原该内燃发动机的废气的NOx成分，该废气后处理装置具有一个用于将还原剂通过排气管(11)引进到该催化器中的装置，其中，该装置包括一个计量阀(10)，其特征在于：该排气管(11)被构造得用于减少热直接引入到该计量阀(10)中和/或可使更多的热量从该计量阀(10)排出。
2.根据权利要求1的废气后处理装置，其特征在于：该排气管(11)具有一个法兰(12)，该计量阀(10)被法兰连接在该法兰上。
3.根据权利要求1或2的废气后处理装置，其特征在于：在该还原剂到该排气管(11)中的流入方向(13)与该排气管(11)中的废气流动方向(14)之间形成锐角(15)。
4.根据权利要求2或3中一项的废气后处理装置，其特征在于：这样构造该法兰(12)，使得废气流的在该排气管(11)的阀附近区域(17)中出现的再循环流(16)可偏转。
5.根据权利要求2至4中一项的废气后处理装置，其特征在于：该法兰(12)在该阀附近区域(17)中构造成鼓腹的。
6.根据上述权利要求中一项的废气后处理装置，其特征在于：构造有一个用于保护该计量阀(10)以避免该再循环流(16)的屏蔽元件(18)。
7.根据上述权利要求中一项的废气后处理装置，其特征在于：该计量阀(10)至少区域地由一个用具有高导热能力的材料制成的壳(19)包覆。
8.根据上述权利要求中一项的废气后处理装置，其特征在于：为了保持该计量阀(10)而设置有一个保持体(24)。
9.根据权利要求8的废气后处理装置，其特征在于：在装配好的状态中该法兰(12)在一个与该计量阀(10)的保持体(24)接触的接触区域(22)中构成一个支座(23)。
10.根据权利要求9的废气后处理装置，其特征在于：该支座(23)被设置用于扁平地接收一个散热的元件(21)。
11.根据权利要求8至10中一项的废气后处理装置，其特征在于：至少在该保持体(24)的迎流侧(25)上设置有一个用具有低导热能力的材料制成的元件(26)。
12.根据权利要求7至11中一项的废气后处理装置，其特征在于：该计量阀(10)以其壳(19)至少区域地与该保持体(24)间隔开地设置。
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