CN101443096A - 用于制备气体混合物的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置(1)：a)至少一种还原剂和b)至少一种还原剂前体，其中构成用于包括至少一种还原剂前体的水溶液(45)的储罐(20)，它与蒸发室(24)流体连接，并构成用于配量水溶液(45)到蒸发室(24)的机构，其中构成用于加热蒸发室(24)的机构(27，63)，通过它们可以使蒸发室(24)加热到高于或等于使水溶液(45)至少部分地蒸发的临界温度。按照本发明的装置(1)和按照本发明的方法能够以有利的方式制备用于在内燃机排气中选择性催化还原氮氧化物的还原剂。将蒸发单元(12)设计为蒸发室(24)和将水解催化器(17)设置在排气系统外部的优选结构能够以有利的方式实现小尺寸的水解催化器(17)，并由此实现紧凑的结构形式。

Description

用于制备气体混合物的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的方法和装置：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
本发明以有利的方式能够用于在选择性地催化还原内燃机排气系统中的氮氧化物时提供还原剂。
背景技术
内燃机排气具有不希望其排放到环境中的物质。例如在许多国家在内燃机排气中只允许含有高至一定极限值的氮氧化物(NOx)。除了发动机内部的措施以外还采用了后处理方法，发动机内部措施通过选择适合的内燃机运行点可以减少氮氧化物的排放，通过后处理方法能够进一步降低氮氧化物。
进一步降低氮氧化物排放的方法是所谓的选择性催化还原(SCR，selective catalytic reduction)。在此使用选择性作用的还原剂使氮氧化物选择性还原成分子氮(N2)。一种可能的还原剂是氨(NH3)。在此氨经常不以氨的形式储存，而是储存为氨前体，它在需要时转换成氨。可能的氨前体例如是尿素((NH2)2CO)、氨基甲酸铵、异氰酸(HCNO)、氰酸等。
尤其是尿素已经被证实可方便地储存。优选使尿素以尿素水溶液的形式储存。尿素和尤其是尿素水溶液在健康方面无害、便于分配和储存。一种尿素水溶液已经以名称“AdBlue”销售。
由DE 199 13 462 A1已知一种方法，其中尿素水溶液在水解催化器上游配量到内燃机排气的分流里面。当尿素水溶液接触水解催化器时，尿素水解和热解形成氨，它在设置在下游的SCR催化器中作为还原剂使用。在这里所述的方法存在缺陷，水解催化器通过蒸发尿素水溶液而冷却。尤其是当需要大量氨的时候，至少会在水解催化器的局部区域导致强烈的冷却，使得在这里水解催化器不再或不再完全运行。此外，由于蒸发单个液滴产生局部强烈间断的水解催化器冷却，该水解催化器会损坏，尤其是催化活性覆层会脱落。
发明内容
由此提出本发明的目的是，建议一种方法和装置，通过它们至少可以减少由现有技术已知的缺陷。
这个目的通过具有独立权利要求特征的装置和方法得以实现。有利的改进方案是从属权利要求的内容。
按照本发明的用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置包括：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
其中构成用于包括至少一种还原剂前体的水溶液的储罐，它与蒸发室流体连接。此外构成用于配量水溶液到蒸发室的机构。按照本发明装置的特征在于，构成用于加热蒸发室的机构，通过它们可以使蒸发室加热到高于或等于临界温度，以该温度使水溶液至少部分地蒸发。
特别优选使水溶液包括作为还原剂前体的尿素，并且使气体混合物包括氨和/或尿素。相应的水溶液以商标“AdBlue”销售。此外可以使水溶液包括其它物质，它们例如用于降低溶液溶点。尤其是可以使水溶液包括甲酸和/或甲酸铵。相应的水溶液以商标“Denoxium”销售。在储罐与蒸发室之间的流体连接尤其指的是，可以使流体从储罐流到蒸发室。尤其是可以使储罐和蒸发室通过输送管道连接，在运行中水溶液可以通流输送管道。特别优选这样选择临界温度，使得完全蒸发水溶液。还原剂前体尤其指的是一种物质，它可以分解出还原剂或者转变成还原剂。尤其这样构成用于使水溶液配量到蒸发室里面的机构，使得通过逐滴或水滴流的形式将水溶液配量到蒸发室里面。用于配量的机构尤其包括相应构成的喷嘴。
通过按照本发明的装置以特别有利的方式使还原剂以气体形式在SCR催化器中供使用。优选在排气系统中在水解催化器上游实现气体混合物的添加。在本发明的范围内，催化器尤其指的是催化器载体，它配有相应的催化活性覆层。因此例如水解催化器也称为催化器载体，它配有催化还原剂前体水解的覆层。SCR催化器称为催化器载体，它配有催化选择性催化还原氮氧化物的催化活性的覆层。
因此通过使用按照本发明的装置可以以有利的方式避免在还原剂前体碰到水解催化器上时使水解催化器显著地冷却，因为这个水解催化器不必提供水溶液的蒸发热焓。由此可以避免水解催化器局部冷却造成的有害后果。尤其是由此保证，即使在相对大量的还原剂前体或水溶液碰到水解催化器时，也不会强烈地冷却水解催化器使得不能完全进行水解。
也特别优选一种用于选择性催化还原内燃机排气中的氮氧化物的装置，其中构成用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置：
a)氨
b)尿素；
其中构成尿素水溶液的储罐，它与蒸发室流体连接，其中构成用于加热蒸发室的机构，通过它们使蒸发室加热到大于或等于临界温度的温度，以该温度至少部分地蒸发水溶液。优选在用于制备气体混合物的装置下游构成水解催化器，它又优选在SCR催化器上游构成。
按照本发明装置的一个有利改进方案，使蒸发室包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液的输送管道的第一开孔和用于连接排出气体混合物的添加管道的第二开孔。
也可以选择优选使蒸发室包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液的输送管道的第一开孔、用于连接排出气体混合物的添加管道的第二开孔、和用于添加排气的第三开孔。
即，通过输送管道使水溶液进入蒸发室，并且使气体混合物从蒸发室排出并且通过添加管道尤其在水解催化器上游输送到排气系统。通过第三开孔可以建立与排气管的连接。
封闭的容积尤其是指，该容积在此不是被加热的催化器载体，而是构成另一基本封闭的结构部件。第一和第二开孔的横截面都优选最高为蒸发室表面的10％。
按照本发明装置的一个有利扩展结构，使用于加热蒸发室的机构包括至少一个下列结构部件：a)电阻加热器和b)用于燃烧燃料的机构。
优选使电阻加热器包括加热丝，它与蒸发室处于热接触。在这方面，特别优选使加热丝缠绕蒸发室，或者使加热丝形成到蒸发室壁体里面。因此特别优选电阻加热器，因为它可以通过简单的方式和方法调节，并且尤其对于相应的蒸发室结构在选择材料和材料壁厚方面可以非常灵活地调节。这意味着，可以非常快速地使气体混合物的产量适于内燃机排气系统中的还原剂需求。也可以选择和/或附加地使用于加热蒸发室的机构包括珀耳帖(Peltier)元件和/或利用其它结构部件的废热。
珀耳帖元件尤其是一种电元件，它在通电时产生涉及所谓的珀耳帖效应的温度差。珀耳帖元件最好包括一个或多个由p和n掺杂半导体材料组成的元件，p和n掺杂半导体材料交替地通过导电材料相互连接。温度系数的符号取决于电流方向，因此通过珀耳帖元件不仅可以冷却而且可以加热。燃料尤其指的是碳氢化合物和/或氢气。碳氢化合物可以从内燃机的相应油箱取出。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使蒸发室是基本上球形对称。
已经证实，对于基本上球形对称的蒸发室结构，可以非常均匀地加热蒸发室中的容积。优选尽可能均匀地加热蒸发室容积，由此避免形成较低温度的部位，因为在这些部位经常由于还原剂前体冷凝形成水滴，它们可能沉淀在蒸发室内部或者通过添加管道进入排气系统里面。基本上球形对称的蒸发室能够以有利的方式在蒸发室内部实现尽可能均匀地温度控制。
在这方面特别有利的是，使蒸发室具有2mm至10mm的半径。
在这里建议的半径已经证实是特别有利的，因为在这里通过例如电阻加热器的相对微小的功率消耗能够实现气体混合物产量的快速、可靠且灵活的动态调节。原则上可以使用2mm或更大的半径，并且包括在本发明中。例如3至4mm的半径也被证实是特别有利的。相应的半径可以适于最大必需的还原剂量或者最大要被蒸发的水溶液量，由此例如对于在轿车中的应用，2至35mm的半径是有利的，而对于在载重车中的应用，50至150mm的半径是有利的。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使蒸发室具有30至4000mm3的容积。
尤其这样选择蒸发室容积，使得对于内燃机的最高负荷状态可以提供足够大量的气体混合物，由此提供足够的还原剂供选择性催化还原(SCR，selective catalytic reduction)使用。尤其是蒸发室容积在轿车的排气系统中可以高达150ml，优选约为100mm3至500mm3。对于载重车的排气系统，蒸发室容积优选为高达750ml。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使用于加热蒸发室的机构可以施加高达5000W(瓦)的加热功率。
这个加热功率已经证实是特别有利的，因为通过这个加热功率，通过相应地制备相应容积的蒸汽混合物，可以达到还原剂需求的峰值。尤其是在轿车(Pkws)排气系统中，高达500W的加热功率已经证实是有利的，对于载重车这个加热功率优选在高达1500W的范围。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，构成用于输送水溶液到蒸发室里面的输送管道，它使蒸发室与储罐连接，并且还构成输送机构，通过它使流体可以通过输送管道输送。
所述输送机构尤其可以是泵。也可以选择或附加地使水溶液的输送能够仅仅根据流体静力学的压力实现，由此使储罐比蒸发室更高地构成，使得仅仅通过储罐与蒸发室之间的高度差实现蒸发室的加装。通过调节泵和/或相应的阀门可以调节进入到蒸发室里面的水溶液量。
作为泵，尤其使用能够高度准确地配量并允许宽的输送功率范围的泵。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，所述装置这样构成，使得在运行中蒸发室温度最高位于平均温度以上和以下25℃。
在这里，蒸发室温度尤其指蒸发室壁体的温度。在试验中已经证实，蒸发室的精确温度控制是特别重要的，因为通过尽可能一致的温度控制可以有效地避免或者至少限制还原剂的淀积。已经证实，与平均临界温度的相对微小的偏差就足以使不期望的物质发生淀积。所述装置的结构尤其包括用于加热蒸发室的机构的相应结构。尤其这样构成这个机构，使得能量非常均匀地引入蒸发室中。例如可以使蒸发室以有利的方式由加热导体包围。也可以通过选择相应的材料以有利的方式实现蒸发室的非常均匀的温度控制。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使蒸发室至少在局部部位具有用于提高表面润湿性的机构。
在此尤其可以使蒸发室表面相应形成结构，例如可以包括巨观结构或相应的覆层。尤其可以使蒸发室至少在局部部位包括水解催化覆层，它尤其将尿素催化形成氨。
按照本发明的另一方面，建议一种用于制备气体混合物的方法，其中混合物包括至少一种下列物质：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
使至少一种还原剂前体的水溶液输送到蒸发室，其中这样加热蒸发室，使水溶液完全蒸发成气体混合物。
尤其这样加热蒸发室，使得除了蒸发水溶液中的还原剂前体外，也使还原剂前体至少部分地热解形成还原剂。按照本发明的方法优选在按照本发明的装置中执行。完全蒸发尤其指蒸发至少90重量％的水溶液、优选95重量％、特别优选98重量％的水溶液。
优选以水滴形式、尤其以逐滴的形式和/或水滴流的形式使水溶液输送到蒸发室。尤其可以通过相应构成的且可控制的喷嘴进行输送。
按照本发明方法的一个有利扩展结构，使蒸发室包括基本封闭的容积，它仅具有用于连接水溶液的输送管道的第一开孔和用于连接排出气体混合物的添加管道的第二开孔。
也可以选择使蒸发室包括基本封闭的容积，它仅具有用于连接水溶液的输送管道的第一开孔、用于连接排出气体混合物的添加管道的第二开孔、和用于添加排气的第三开孔。
使用基本封闭的蒸发室来蒸发水溶液的方法能够以有利的方式实现一种方法结构，其中能够以相对微小的能耗实现相对较高的水溶液蒸发产出。尤其这样构成方法结构，使得通过基本封闭的蒸发室容积的壁体实现水溶液的加热和蒸发。按照本发明，使蒸发室不以水溶液充满，而是仅仅配量或喷入水溶液的水滴。在此尤其可以构成喷嘴，它喷射水溶液到蒸发室容积里面。通过基本封闭的蒸发室蒸发容积可以保证非常均匀地蒸发水溶液。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使蒸发室通过电阻加热器加热。
也可以选择或附加地使用其它用于加热蒸发室的机构。在此该机构尤其可以是其它结构部件的废热或者附加的燃烧器，它通过燃料驱动并且它加热蒸发室。此外可以使用至少一个用于对蒸发室进行温度控制的珀耳帖元件。在此温度控制尤其指加热或冷却。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，通过调节来对蒸发室进行温度控制。
尤其可以构成调节回路，它通过至少一个热元件确定蒸发室上或里面的温度并且相应地进行调节。也可以构成其它温度传感器，由其数值可以计算出蒸发室里面的温度。为此尤其可以采用针对相应的配置构成的数学模型。除了单纯调节蒸发室加热以外，也可以选择或附加地将其它元件安装到这个调节回路里面。在此尤其可以类似地调节下游的水解催化器的温度。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使蒸发室加热到350℃至450℃的平均温度，优选加热到约为370℃至390℃、尤其是约380℃。
这个温度以有利的方式能够蒸发90重量％或更多的水溶液、优选95重量％或更多、特别优选98重量％或更多的水溶液。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使蒸发室加热到一平均温度，在蒸发室上没有偏离大于+25℃或-25℃该平均温度的位置。
这一点可以通过使蒸发室与相应的加热导体均匀地连接实现。也可以选择，使蒸发室表面分布在多个不同的分别调节的加热区里面，由此能够非常精细地调节蒸发室温度。蒸发室的温度或平均温度尤其指蒸发室外表面或内表面上的温度。按照本发明，能够非常精确地调节蒸发室温度，它只允许最大+/-5℃平均温度的变化范围，这使得能够以有利的方式实现一方法结构，其中还原剂、还原剂前体或在不期望的副反应中产生的产品在蒸发室表面上淀积的可能性非常小。实验已经令人惊奇地证实，与平均温度非常微小的偏差已经可能在蒸发室的个别部位中导致物质淀积。因此非常精确地控制和调节温度是有利的。
对于按照本发明的装置公开的细节和优点能够转移和应用到按照本发明的方法。对于按照本发明的方法公开的细节和优点能够转移和应用到按照本发明的装置。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明，但是本发明不局限于所示的实施例。
附图中：
图1以立体图示出用于制备气体混合物的装置的第一实施例，
图2以截面图示出用于制备气体混合物的装置的第一实施例，
图3示出用于使水溶液从储罐输送到添加管道的输送管道，
图4示出用于选择性催化内燃机排气中的氮氧化物的装置的视图，
图5示意性示出蒸发单元的第二实施例，
图6示出用于制备还原剂的装置，
图7以横截面图示意性示出蒸发单元的可选择实施例，
图8示出配量管道到排气管中的入口的细节，
图9以截面图示出用于制备气体混合物的装置的实施例，
图10示意性示出用于制备气体混合物的装置，
图11示出添加还原剂混合物到排气的可能的添加单元的示例，
图12示出添加还原剂混合物到排气的可能的添加单元的另一示例，
图13示出用于处理内燃机排气的装置的实施例，
图14示出用于分离水滴的机构，
图15至18示出蒸发单元的实施例，
图19和20示出用于制备气体混合物的装置的另一实施例，
图21示出用于处理排气的装置的另一实施例，
图22示出添加单元到排气管的入口部位的细节，
图23和24示出作为催化器载体的蜂窝体的示例。
具体实施方式
图1示意性示出用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置1：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
在此尤其涉及还原剂氨和还原剂前体尿素。该装置1包括具有分配孔3的添加管道2。此外构成用于加热添加管道2的机构4，通过它使添加管道2加热到高于水的沸点温度的第一临界温度。该装置1还包括在这里未示出的储罐，它与添加管道2流体连接。即，尤其是在储罐中存储的流体如包括至少一种还原剂前体的水溶液在运行中通过添加管道2可以流到分配孔3。通过这个装置1可以制备气体混合物，它含有至少一种还原剂和/或至少一种还原剂前体。
在所示实施例中，用于加热添加管道2的机构4与添加管道一起螺旋形地缠绕。由此通流添加管道2中的流体被加热并最终蒸发。由此通过分配孔3分配含有至少一种还原剂前体的气体混合物。根据选择用于加热添加管道2机构4的温度，甚至可以在添加管道2中已经至少部分地热解还原剂前体，由此使通过分配孔分配的气体混合物除了还原剂前体如尿素以外也已经含有还原剂如氨。
此外用于制备气体混合物的装置1也包括传感器5，通过它可以测量添加管道2至少一个位置上的温度。传感器5例如可以是常见的热敏元件或者常见的热电阻。该装置1和/或各个需要电接头的部件优选包括用于实现电接头的电缆端头。电缆端头尤其指电缆连接部，它至少半米、优选至少一米长。这一点允许在一些部位形成插头接触，这些部位尤其在汽车中只会受到很小的环境影响如溅水、石块冲击或类似影响。
图2以截面图示出图1的装置。可清楚地看出添加管道2，通过它在运行中可以通流包括至少一种还原剂前体的水溶液，还可以清楚地看到用于加热添加管道2的机构4。添加管道2可以具有恒定的横截面，但是这个横截面在本实施例中也可以变化。但是在此添加管道2的通流横截面优选为0.75mm2至20mm2，优选通流横截面位于约3mm2的范围。这个通流横截面已经证实是有利的，因为一方面在这种横截面中能够快速且基本完全蒸发水溶液，另一方面该横截面大得足以基本避免在添加管道2内部形成淀积。图2还示出用于确定添加管道2温度的传感器5。
在此使用于加热添加管道2的机构4这样运行，在运行中使添加管道2长度上的温度最高位于平均温度以上和以下5℃。平均温度在此基本对应于第一临界温度。添加管道2尤其由铜合金制成。
图3示意性示出输送管道6，通过它使添加管道2在运行中与在这里未示出的储罐连接。输送管道6具有用于控制温度的机构7。用于控制温度的机构7在这个实施例中包括多个珀耳帖元件8和一冷却体9。珀耳帖元件8分别配有电接头10，通过它们可以给珀耳帖元件供电。在此根据电流的极性使珀耳帖元件8用于加热或用于冷却，由此通过它们可以对输送管道6进行基本的温度控制。如果通过珀耳帖元件8冷却输送管道6，则冷却体9尤其用于辐射热能。
通过连接单元11可以使输送管道6与另一结构部件连接。根据装置的结构，这个结构部件或者是上述的添加管道2或者是蒸发单元12。添加管道2可以是蒸发单元12的一部分。连接单元11通常至少部分地由具有小于10W/mK(瓦每米凯尔文)导热性的材料构成。连接单元11尤其由陶瓷材料和/或聚四氟乙烯(PTFE)构成。连接单元11尤其这样构成，在连接单元11的长度57上可以保持40K/mm(凯尔文每毫米)或更大的温度梯度。这一点允许一种方法结构，其中蒸发单元12和/或添加管道2具有比输送管道6明显更高的温度。例如蒸发单元可以具有300℃或更高、400℃或更高或420℃或更高的温度，并由此使水溶液在蒸发单元12内部基本完全蒸发，而输送管道6仅仅具有70℃或更高、80℃或更高、或90℃或更高的温度水平，以保证水溶液在输送管道6里面还不蒸发。
图4示意性示出用于处理未示出的内燃机的排气13的装置15。内燃机排气13通流排气管14。用于处理内燃机排气13的装置15包括还原剂溶液蒸发器16、水解催化器17和SCR催化器18。在还原剂溶液蒸发器16里面蒸发包括还原剂前体的水溶液。尤其是使用尿素作为还原剂前体。还原剂溶液蒸发器16在这个实施例中包括蒸发单元12，它包括通过用于加热添加管道2的机构4加热的添加管道2。这个添加管道通过连接单元11与输送管道6连接。输送管道6由用于对输送管道6进行温度控制的机构7包围，它们例如如上所示可以包括一个或多个珀耳帖元件8和/或冷却体9。通过输送机构19可以使来自相应的储罐20的至少一种还原剂前体的水溶液输送到输送管道6里面。在蒸发单元12里面制备一种气体，它包括至少一种还原剂前体如尿素，必要时也包括已经通过热解尿素产生的氨。这种气体混合物导入到在还原剂溶液蒸发器16下游构成的水解催化器17里面。这样构成水解催化器17，通过相应地涂敷到其上的催化活性的覆层尤其使尿素水解成氨。水解催化器17一般用于使还原剂前体水解成还原剂。离开水解催化器17的含有还原剂并且称为还原剂混合物的气体通过配量管道21供给到排气管14。配量管道21在配量孔处通到排气管14里面，该配量孔位于SCR催化器18上游。在位于配量孔22下游和SCR催化器18上游的位置构成导板形式的混合机构23，该混合机构起到使还原剂混合物与排气13混合的作用。
因此在SCR催化器18获得还原剂与排气的混合物，这使包含在排气13中的氮氧化物在SCR催化器18里面还原。在此优选制备这样的还原剂混合物的量，使得可以在SCR催化器18里面尽可能完全地转换排气13中的氮氧化物。
图5示意性示出蒸发单元12的另一实施例。这个附图示出蒸发单元12的截面图。蒸发单元12包括蒸发室24，它包括基本封闭的容积。在这个实施例中，蒸发室24仅仅具有用于连接在这里未示出的用于输送水溶液的输送管道6的第一开孔25，和用于连接在这里未示出的用于排出气体混合物的添加管道2的第二开孔26。在第一开孔25中形成喷嘴62作为用于配量水溶液45到蒸发室24里面的机构。通过这个喷嘴62使水溶液45配量到蒸发室24里面。蒸发单元12附加地具有用于加热蒸发室24的机构。这个机构在本实施例中通过相应的加热导体27构成，它们与蒸发室24接触。如同在这里所示的那样，所述加热导体27可以非对称地构成，即在与第一开孔25基本对置的部位中比在基本不与第一开孔25对置的部位中每单位面积构成更大密度的加热导体。在这里所述(用于加热的)机构还附加地包括用于燃烧碳氢化物的机构63例如燃烧器。这种燃烧器也可以合适地执行无火苗地燃烧碳氢化物。
蒸发室24优选由包括至少一种下列材料的原料构成：a)铜；b)铝；c)特种钢；d)镍基材料；和e)铬镍钢。蒸发室24的容积优选为1.5至10cm3。在此，优选蒸发室24至少局部由铝形成。在运行中，优选通过高达约每秒钟一千瓦的加热功率驱动加热导体27，其中最大加热功率根据使用确定。最大加热功率对于轿车优选约为500至700W/s，对于载重车约为1200至1500W/s。蒸发室24的热容量优选小于120J/K，特别优选100至110J/K。第一开孔25和第二开孔26优选形成30°至70°的角度。水溶液45优选以高达150ml/min、优选以高达100ml/min、特别优选以高达30ml/min(的输送速度)输送到蒸发室24。蒸发室24优选在第二开孔26的区域中具有一机构，通过它可以避免水滴进入到第二开孔26里面。在此尤其涉及一机构，通过它可以刺破水滴与蒸发室24壁体之间的气膜。尤其是涉及壁体的凸起或类似结构。在这个部位可类似地形成结构28。蒸发室24还在内部具有一个或多个结构28，通过它们实现更大的用于蒸发水溶液的表面。这些结构28在本实施例中相对较大的表示，但是在此也可以是一个形成结构的表面，它例如可以通过涂敷相应的覆层到蒸发室24内表面上实现。也可以选择或附加地使这些结构28包括巨观的结构，它们具有几毫米或者甚至更大的结构幅度。这些结构28一般作为用于提高蒸发室24表面润湿性的机构。
图6示出蒸发室24连接在排气管14上的第一实施例。在此蒸发室24配有壳体29。这个壳体29优选由相应的隔热部构成，它减少对周围的热损失。用于加热蒸发室24的机构27可以通过加热导体接头30与未示出的电源连接。
通过第二开孔26使蒸发单元12与水解催化器17连接。水解催化器17具有用于对水解催化器17进行温度控制的机构31，它们在本实施例中由相应的缠绕水解催化器17的加热丝组成。围绕水解催化器17构成相应的壳体32，它尤其构成水解催化器17相对于环境的隔热部，以尽可能减小产生的热损失。在本实施例中，水解催化器通过伸进排气管而直接与排气管14连接。在排气管14里面构成相应的孔，在其中尽可能密封地插入水解催化器17或其壳体32。通过相应的连接机构33可以尽可能密封地建立水解催化器17与排气管14之间的连接。作为被动的混合机构还构成导板34，通过它使离开水解催化器17的还原剂混合物35与在排气管14中流动的排气混合。
在运行中，通过蒸发单元12由水溶液加工气体混合物，水溶液含有尿素作为还原剂前体。在蒸发单元12中产生的气体混合物至少含有尿素，必要时也含有已经通过热解相应的尿素产生的氨。这种混合物通过第二开孔26输送到水解催化器17，在其中使尿素基本完全水解成氨。在此在水解催化器里面产生包括氨的还原剂混合物35。尤其是优选一种方法结构，其中98％或更多的尿素最终转换成氨。
图7示意性示出图5和6中的蒸发单元的可选择扩展结构。与上述第一实施例不同，这个实施例附加地具有第三开孔36。在运行中，通过这个第三开孔36连续地或脉动地使排气导入到蒸发室24里面。由此与第一实施例相比可以在产生的气体中实现更好的尿素分布。此外能够使这种蒸发单元12也用于蒸发固体尿素，因为通过由第三开孔36加入的内燃机排气可以使水加入到蒸发室24里面，该水可以在以后在水解催化器17中用于将尿素水解成氨。
图8示意性示出配量管道21到排气管的入口作为相应的添加单元46的一部分。在此配量管道21由加热导体38包围，该加热导体也形成为围绕配量管道21到排气管14的入口。
图9示意性示出在第一节点用于制备包括还原剂的气体混合物的装置1的另一方法。该装置1包括添加管道2，用于加热添加管道2的相应的机构4缠绕添加管道或者与添加管道一起缠绕。添加管道2和用于加热添加管道2的机构4共同地在壳体29里面构成。在添加管道2的卷绕体内部构成第一温度传感器39。这个第一温度传感器39通过第一连接部件40与相应的在这里未示出的控制单元连接。通过添加管道2的分配孔3使蒸发单元12与水解催化器17连接。水解催化器17具有覆层，它催化尿素水解成氨。水解催化器17由用于对水解催化器进行温度控制的机构31包围，它们包括相应构成的加热丝。这种用于对水解催化器17进行温度控制的机构31可以通过相应的第一加热导体接头41与相应的电源导电连接。这相应地也适用于用于加热添加管道2的机构4，它们通过相应的第二加热导体接头42与相应的电源连接。水解催化器17具有第二温度传感器43，它通过相应的第二连接部件44与未示出的控制单元连接。通过第二温度传感器43可以确定水解催化器17内部或其上的温度。
在运行中，尿素水溶液45输送到添加管道2里面。通过用于加热添加管道2的机构4实现添加管道2的加热，并由此蒸发这种尿素水溶液，并且可能根据温度至少部分地将所含的尿素热解成氨。通过分配孔3使相应的气体混合物给到水解催化器17里面，在其中使包括的尿素水解、优选基本完全水解成氨。相应的还原剂混合物35离开水解催化器17，该还原剂混合物导入到内燃机排气系统的排气管14里面。在此优选一种方法结构，其中通过传感器39、43监控蒸发单元12和/或水解催化器17的温度并且通过相应的机构4、31对两个结构部件12、17进行加热。
图10示意性示出用于制备包括至少一种还原剂的气体混合物35的装置1。这个装置包括串联的输送管道6，通过它使水溶液从未示出的储罐输送到蒸发单元12。水解催化器17连接到蒸发单元12上并且在水解催化器上连接用于添加相应的混合物到未示出的排气管的配量管道21或用于添加还原剂混合物到排气管14的添加单元46。蒸发单元12具有第三温度传感器47。通过这个第三温度传感器47可以测量输送管道6里面的温度。选择性地使配量管道21和/或添加单元46具有第四温度传感器48，通过它可以确定配量管道21和/或添加单元46的温度或配量管道21和/或添加单元46里面的温度。蒸发单元12具有用于加热添加管道2的机构4和/或用于加热蒸发室24的机构27。水解催化器17可以选择性地、替代机构4、27和/或附加于机构4、27，具有用于对水解催化器17进行温度控制的机构31。可选地，使输送管道6选择性地和/或附加地具有温度控制机构49，通过它可以控制输送管道6的温度。尤其是在这里能够有利地且按照本发明实现一个或多个珀耳帖元件。配量管道21和/或添加单元46具有添加温度控制机构50，通过它可以对配量管道21和/或添加单元46进行温度控制。在这里也有利地使用至少一个珀耳帖元件。
所有形成的温度控制机构4、27、31、49、50和所有形成的温度传感器39、43、47、48与控制单元51连接。通过这个控制单元51在调节回路中实现温度调节，调节回路包括至少一个用于控制温度的机构4、27、31、49、50和至少一个温度传感器39、43、47、48。优选使温度传感器39、43、47、48的数量多于用于对结构部件6、2、24、17、21、46进行温度控制的机构4、27、31、49、50的数量。控制单元51优选与内燃机的控制器连接或者集成到控制器里面。在控制蒸发单元12的蒸发和/或输送时，有利地可以考虑内燃机控制器的数据和内燃机的运行参数。
图11示意性示出用于制备气体混合物的装置的局部。在排气管14里面在SCR催化器18上游构成具有用于流体通流的通道的蜂窝体52，它是相应的混合机构53的一部分。这样构成蜂窝体52，使排气至少部分地以与排气主通流方向成角度地通流蜂窝体。在此主通流方向54通过图11中相应的箭头表示。在本实施例中蜂窝体52锥形地构成。蜂窝体尤其具有其中没有通道的较大的缺口55。配量管道21作为添加单元46的一部分通到这个缺口55里面，在运行中通过该配量管道加入还原剂混合物35。
图12示意性示出添加单元46的示例，具有用于添加还原剂混合物到排气管14里面的配量管道21。在此配量管道21以弯曲的状态穿过排气管14的壁体。配量管道21在伸进排气管14的部位里面具有小孔56。在此不必一定使配量管道21弯曲或拐弯地进入到排气管14里面，配量管道21也可以正好垂直或直线地进入排气管14里面。附加地在这里构成导板23，它使还原剂混合物与排气管14中的排气13更好地混合。
图13示意性示出用于处理未示出的内燃机排气的装置1的扩展结构。在第一排气段58里面构成蒸发单元12和水解催化器17。通过用于流体引导的机构60将排气分配到第一排气段58和第二排气段59。在第一排气段58的入口61下游，在第二排气段59中构成SCR催化器18。
优选使蒸发单元12具有用于分离水滴的机构64，它们例如可以在添加管道2内部或者在蒸发室24的第二开孔46的里面或下游构成。图14示出这种用于分离水滴的机构64的实施例。这个机构64连接到添加管道2或者连接到通常蒸汽穿过的管道65。如果在蒸汽中还存在水滴，在本实施例中使它们通过惯性作用分离。在机构64中构成一个或多个碰撞板66，它们强制流体偏转67。加热碰撞板66和/或机构64的壳体68，由此同样蒸发分离的水滴。代替在这里所示的用于分离水滴的机构64，可以选择或增加其它措施，例如可以使添加管道2或管道65局部地具有变窄的横截面、凸起、偏转部或类似结构。
图15示意性示出蒸发单元12的另一实施例，其中添加管道2可以通过用于加热添加管道2的机构4加热。用于加热添加管道2的机构4在这里包括杆状的加热部件69，它通过电接头70与电源连接。在添加管道2中构成用于分离水滴的机构64，它通过与杆状加热部件69接触而加热。
图16示意性示出蒸发单元12的另一实施例，其中添加管道2以回环的形式两次缠绕杆状加热部件69。
图17和18示出蒸发单元12的实施例，其中添加管道2不缠绕杆状加热部件69的纵轴线，而是以回环固定在杆状加热部件69上。原则上优选在添加管道2与杆状加热部件69之间进行材料结合的连接，尤其是硬钎焊连接(“brazed connection”)。
图19和20示意性示出用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置1的另一实施例：a)还原剂，优选氨，和b)至少一种还原剂前体、尤其是尿素，所述装置具有水解催化器17。该装置1包括至少一个添加管道2，在本实施例中为四个添加管道2，它们螺旋形地缠绕杆状加热部件69。每个添加管道2分别具有一个分配孔3，通过它在运行中分配包括还原剂的气体混合物。分配孔3这样分布，它们在一个圆上基本均匀地分布。添加管道2与在这里未示出的储罐20连接，从储罐通过输送机构19将至少一种还原剂前体的水溶液45输送到添加管道2里面。添加管道2和加热部件69是相应的还原剂溶液蒸发器16的一部分。
在分配孔3下游构成水解催化器17，它同样可以由杆状加热部件69加热。在有利的改进方案中只构成一个杆状加热部件69，它不仅与添加管道2而且与水解催化器17热接触。水解催化器17在本实施例中由环形蜂窝体构成。在水解催化器17下游连接配量管道21，通过它在运行中可以使包括至少一种还原剂的气流输送到排气管14里面。通过连接机构71可以建立到排气管14的机械连接。此外构成隔热部72，通过它使水解催化器17与排气管14在热上脱离联接。此外构成隔热板73，通过它使水解催化器17免受热辐射。此外在外部壳体75与内部壳体76之间构成气隙隔热部74，它同样用于隔热。
图20示出添加管道2部位的横截面图，可以看出添加管道环绕杆状加热部件69。
图21示意性示出用于处理排气13的装置15的另一实施例。与图4的实施例不同，在输送管道6中构成阀门77，它用于使水溶液45配量到蒸发单元12里面。阀门77通过控制接头78控制。
图22示意性示出添加单元46在排气管14中的入口部位79。排气管14和/或添加单元在这里具有隔板80，它在运行中在入口部位79中实现排气流的死区或静止区并且伴随具有低压的部位，并因此确保没有排气挤入添加单元46里面。添加单元46还具有温度传感器81，它包括环形构成的热电阻。如果在这个部位形成淀积，则可以使温度传感器81与电源(未示出)连接，以通过提高温度到第二理论温度、例如550℃或更高或者甚至600℃或更高，从而起到溶解或减少淀积的作用。
图23示意性示出蜂窝体82的横截面，它不仅可以用于水解催化器17而且可以用于SCR催化器18，其中在此必需涂敷其它催化活性的覆层。蜂窝体82由平整的金属层83和波形的金属层84构成，它们在这个实施例中层叠成三个堆叠并且相互卷绕。蜂窝体82还包括壳体管85，它向外封闭蜂窝体82。平整层83和波形层84形成用于通流排气13的通道86。
图24示出蜂窝体87的另一示例，它环形地构成并且不仅用于水解催化器17而且用于SCR催化器18，其中在此必需涂敷其它催化活性的覆层。蜂窝体87由层88构成，它们具有平整的区段89和波形的区段90，这些区段相互折叠并且形成用于通流排气13的通道86。蜂窝体87通过外部的壳体管91和内部的壳体管92封闭。
尤其在通过机构4、69加热的添加管道2中，原则上有利的是，除了单侧加热以外也可以在另一侧加热。因此可以构成其它套状的加热部件，它们从外面包围添加管道。原则上有利的是，在添加管道2的某些横截面上，在运行中使圆周上(各个位置)的温度与平均温度的差最多为+25℃或-25℃。
作为水解催化器17，原则上也可以是配有催化尤其是尿素水解成氨的覆层的管，或者是配有至少一个在外圆周内侧上安置形成结构的金属层的壳体管，它优选径向在其内部具有至少为壳体管整个横截面的至少20％的自由通流的横截面。这个实施例优选从外面加热。
原则上，在开始在SCR催化器18上游提供还原剂之前，优选进行下列方法：
-首先，检验用于当前温度控制和/或加热机构4、27、31、49、50、63、69的电源或燃料源是否可靠；
-如果确定电源和/或燃料源是可靠的，然后将蒸发单元12和必要时水解催化器17加热到给定的理论温度，尤其是使添加管道2加热到约400℃至450℃和/或使蒸发室24加热到约250℃至350℃。并联地使水溶液45一直输送到蒸发单元24、尤其是连接单元11，其中一方面可以输送基本上对应于输送管道6容积的水溶液45体积，另一方面，例如以导热性测量为基础，在相应的位置上、例如在连接单元11上、里面或与其相邻地构成相应的传感器；
-然后，确定、尤其是测量和/或由发动机控制器的数据计算SCR催化器18或排气管14的温度。
如果SCR催化器18的温度高于给定的极限值、尤其是高于SCR催化器18的起始温度(“light off”温度)，则向蒸发单元12供应水溶液45。如果蒸发单元12、添加管道2和/或蒸发室24还基本处于其运行温度，则可以省略上述的诊断步骤。
在运行中，加入到蒸发单元12里面的热功率与水溶液45的输送量对应。这尤其意味着，对于各输送量的蒸发，检验需要多少理论加热功率。如果测得的一个时间间隔的实际加热功率低于理论加热功率，则对使用者给出警示，因为可能出现添加管道2和/或配量管道21横截面的减小。
此外有利的是，在规则的、给定的时间间隔中使蒸发单元12、添加管道2、蒸发室24、水解催化器17、配量管道21和/或添加单元46加热到位于正常运行温度以上的温度，以由此溶解可能存在的淀积。
在结束蒸发时、例如在内燃机停机时，可以使水溶液45从添加管道2回输。优选在从添加管道2回输前首先中止水溶液45的输送，但是还使蒸发单元12、添加管道2和/或蒸发室24加热到通常的温度，以由此执行完全蒸发，并由此防止在回输时蒸发单元12、添加管道2和/或蒸发室24中可能存在的污物进入到输送管道6里面。在一定的时间过后，可以通过输送机构19开始回输。以有利的方式在连接单元11中或与其相邻地构成阀门，通过该阀门可以在回输时抽吸空气。原则上一直回输到输送管道6基本排空到储罐20里面。
在要被输送的水溶液45的输送量剧烈变化时，例如这可能源于内燃机排气中的氮氧化物浓度剧烈增加，可能产生蒸发单元12不能突然蒸发明显更大量水溶液45的情况，因为不能这样快速地实现相应增加地加热。在这种情况下，优选只这样提高水溶液45的输送量，使得正好还能够实现完全蒸发。
要分配的还原剂量和因此也要蒸发的水溶液45量可以根据例如至少一个下列条件确定：
a)排气中的氮氧化物浓度；
b)预测的优选在排气通过SCR催化器18时出现的氮氧化物；
c)SCR催化器18正好可以转换的最大的还原剂量。
储罐20、输送管道6、蒸发单元12、添加管道2、蒸发室24和/或水解催化器17可以例如形成为与内燃机油箱热接触。为了防冻，这个油箱通常具有加热器，该加热器也可以为上述结构部件提供防冻。
此外描述了一种用于处理内燃机排气的装置15。这个装置包括至少一个还原剂溶液蒸发器16、与还原剂溶液蒸发器16连接的用于水解尤其尿素成氨的水解催化器17、和用于选择性催化还原氮氧化物(NOx)的SCR催化器18。还原剂溶液蒸发器16包括用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的蒸发单元12：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
通过蒸发单元12可以蒸发包括至少一种还原剂前体的水溶液45。SCR催化器18在排气管14中构成，其中还原剂溶液蒸发器16和水解催化器17在排气管14外部并与排气管连接地构成。
这个装置15可以以有利的方式改进，其中，使用于连接蒸发单元12的输送管道6与溶液45的储罐20连接。在此输送管道6和蒸发单元12通过连接单元11相互连接。这个连接单元11至少部分地由小于10W/mK(瓦每米凯尔文)、优选小于2W/mK、特别优选小于1W/mK、尤其是0.2W/mK的导热性的材料制成。此外有利的是，使连接单元11由至少一种材料构成，它由至少一种下列材料构成：
a)陶瓷材料，和
b)聚四氟乙烯(PTFE)。
此外有利的是，这样构成连接单元11，使得在连接单元11的长度上可以保持40K/mm(凯尔文每毫米)或更大的温度梯度。此外使水解催化器17具有最高60J/K(焦耳每凯尔文)的热容量。水解催化器17的容积为100ml或更小。
优选使水解催化器包括壳体管，其中在确定上述热容量时不考虑壳体管。在壳体管中优选构成至少一个至少部分形成结构的金属层。优选在内部部位具有其中不形成至少部分形成结构的层的一自由部位，它至少包括壳体管横截面面积的20％或甚至50％。
水解催化器17以有利的方式具有600cpsi(cells per squareinch)或更小、优选400cpsi或更小、特别优选300、200或100cpsi或更小的单元密度。优选使水解催化器17机械地与排气管14连接。优选使水解催化器17与排气管14在热上脱离联接。
按照这个装置15的另一有利扩展结构，构成至少一个杆状加热部件69，通过它可以加热至少一个下列结构部件：
a)水解催化器17，和
b)蒸发室24的至少一部分。
此外有利的是，可以对至少一个下列结构部件进行温度控制：
a)输送管道6的至少一部分；
b)水解催化器17；
c)蒸发单元12的至少一部分；
d)用于添加产生的氨到排气系统的配量管道21；和
e)添加单元46，通过它使水解催化器17与排气管14连接。
此外有利的是，构成用于温度控制的机构4、7、27、31、49、50，它们包括至少一个下列结构部件：
a)加热丝；
a)珀耳帖元件8；
b)冷却体9；
c)杆状的加热元件69；和
b)用于燃料燃烧的机构63。
此外有利的是，至少一个下列结构部件具有催化尿素水解的覆层：
a)连接单元11的至少一部分；
b)用于添加气体混合物到水解催化器17的添加管道2的至少一部分；
c)蒸发单元12的至少一部分；
d)用于添加产生的还原剂到排气系统的配量管道21的至少一部分；和
e)添加单元46的至少一部分，通过该添加单元使水解催化器17与排气管14连接。
此外有利的是，构成添加单元46，通过它使水解催化器17与内燃机排气管14流体连接。尤其是添加单元46包括被动的混合机构，通过它可以使加入的物质与排气混合。优选使混合机构包括至少一个下列结构部件：
a)挡板34，和
b)蜂窝体52，该蜂窝体这样构成，使排气13至少部分地以相对于排气主通流方向45的角度通流蜂窝体。
以有利的方式使蜂窝体52具有用于流体通流的通道和断口，它们使相邻的通道相互连接。
在这个装置15的改进方案中，这样构成至少一个下列结构部件：
a)添加单元46，和
b)排气管14，
使得在运行中添加单元46到排气管14的入口部位形成流体技术的静止区或死区。
按照这个装置15的另一有利扩展结构，在水解催化器17下游构成隔热部72。这个隔热部72优选设计成直接连接在水解催化器17上。
按照这个装置15的另一有利扩展结构，至少一个下列结构部件包括至少一个温度传感器：
a)添加单元46；
b)水解催化器17；
c)SCR催化器18；
d)蒸发单元12；
e)添加管道2；
f)蒸发室24；和
g)用于添加产生的还原剂到排气管14的配量管道21。
优选使这个温度传感器与电源连接，由此它也可以用于加热相应的结构部件a)至g)。
按照这个装置15的另一有利扩展结构，构成输送机构19，通过它使水溶液45从储罐输送到蒸发单元24。优选使输送机构19包括至少一个优选为配量泵的泵。按照一个有利的扩展结构，使泵可以建立一输送压力，它高于在内燃机运行中在添加单元46和/或配量管道21上最高可能的排气压力。按照这个装置15的另一有利扩展结构，在输送机构19与蒸发单元12之间构成至少一个用于配量水溶液45的阀门。
此外在这里要描述一种用于处理内燃机排气的有利方法。该方法包括至少一个下列步骤：
a)制备至少一种下列物质：
a1)还原剂，和
a2)包括至少一种还原剂前体的气体混合物；
b)水解至少一种还原剂前体，其中获得还原剂混合物35；
c)以还原剂混合物35和排气14加载SCR催化器18，以至少部分选择性催化还原包括在排气中的氮氧化物(NOx)。
在步骤b)后实现还原剂混合物35与至少部分排气14的混合。
有利地可以使这个方法由此得到改进，在步骤a)中在蒸发单元12中实现包括至少一种还原剂前体的水溶液45的蒸发。此外优选使步骤b)至少部分地在水解催化器17中实现。
按照这种方法的一个有利扩展结构，调节至少一个下列结构部件的温度：
a)蒸发单元12的至少一部分；
b)水解催化器17；
c)用于输送水溶液45到蒸发单元12的输送管道6；
d)用于添加气体混合物到水解催化器17的添加管道2；
e)用于添加产生的还原剂到排气系统的配量管道21；和
f)添加单元46，通过它使水解催化器17与内燃机排气管14流体连接。
在此在SCR催化器18上游构成所述连接。此外有利的是，对至少一个下列结构部件进行温度控制：
a)蒸发单元12的至少一部分；
b)水解催化器17；
c)用于输送水溶液45到蒸发单元12的输送管道6；
d)用于添加气体混合物到水解催化器17的添加管道2；
e)用于添加产生的还原剂到排气系统的配量管道21；和
f)添加单元46，通过它使水解催化器17与内燃机排气管14流体连接。
这种方法的另一扩展结构包括，通过输送管道6输送水溶液45到还原剂溶液蒸发器16。在此有利的是，通过输送管道6可以回输水溶液45。按照这种方法的另一有利扩展结构，在一秒内蒸发高达2.5ml的水溶液45。
按照这种方法的另一有利扩展结构，在开始温度控制措施之前确定至少一个下列结构部件上的温度：
a)水解催化器17；
b)蒸发单元12；
c)用于添加产生的还原剂到排气管14的配量管道21；和
d)添加单元46，通过它使水解催化器17与内燃机排气管14流体连接，
并且将该结构部件与另一结构部件的其它温度进行比较。按照这种方法的另一有利扩展结构，仅在通过温度比较得出确定的温度与其它结构部件的温度最多偏离给定的差值时，才蒸发水溶液45。
按照另一有利的方面，建议用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置1：
a)至少一种还原剂；和
b)至少一种还原剂前体。
在此，装置1包括用于包括至少一种还原剂前体的水溶液45的储罐20。从储罐20将水溶液45通过输送机构19输送到至少一个具有分配孔3的添加管道2。有利地构成用于加热添加管道2的机构4，通过它可以使至少一个添加管道2加热到超过水的沸点温度的临界温度以上。优选使这个温度为350℃或更高、优选400℃或更高、尤其是410℃至430℃。这个装置1的有利改进方案规定，使输送机构19包括至少一个泵。该泵优选是配量泵。按照这个装置的另一有利改进方案，在输送机构19与添加管道2之间构成用于配量水溶液45量的阀门。此外用于加热的机构4包括至少一个下列部件：
a)电阻加热器；
b)用于利用至少另一结构部件废热的热传递机构；
c)至少一个珀耳帖元件；和
d)用于燃料燃烧的机构。
这个装置的另一有利改进方案的特征在于，这样构成装置1，使得在运行中温度在添加管道2的长度上最高位于平均温度以上和以下25℃。
这个装置的另一有利扩展结构的特征在于，添加管道2具有最大20mm2的通流横截面。此外有利的是，添加管道2由包括至少一种下列原料的材料构成：
a)铜；
b)铝；
c)镍基材料；
d)铬镍钢；和
e)特种钢。
添加管道2尤其具有0.1至5m的长度、尤其0.3至0.7m的长度、特别优选基本0.5m。添加管道2优选具有0.1至0.5mm的壁厚。添加管道2优选具有至少150J/K(焦耳每凯尔文)的热容量。
按照这个装置1的有利扩展结构，添加管道2和用于加热添加管道2的机构4至少在至少局部部位中具有至少一个下列的相互布置：
a)添加管道2和用于加热添加管道的机构4至少在局部部位中相互同轴地构成；
b)添加管道2和用于加热添加管道的机构4至少在局部部位中相互共中心地构成；
c)添加管道2和用于加热添加管道的机构4至少在局部部位中并排地构设置；
d)添加管道2至少在局部部位中围绕用于加热添加管道2的机构4环绕地构成；
e)用于加热添加管道2的机构4至少在局部部位中是杆状加热部件69，添加管道2围绕杆状加热部件69环绕地构成；和
f)添加管道2形成杆状加热部件69中的通道。
按照装置1的另一有利扩展结构，使添加管道2和用于加热添加管道2的机构4至少在局部部位中材料结合地相互连接。材料结合的连接尤其是钎焊和/或焊接连接。
按照装置1的另一有利扩展结构，使添加管道2至少部分地配有催化还原剂前体水解成还原剂的覆层。优选使装置1包括至少一个用于确定添加管道2温度的传感器5。优选使这个传感器与电源5连接，以由此例如在紧急程序范围内使添加管道2加热到超过临界温度。
此外描述一种用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的有利方法：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
在此，至少一种还原剂前体的水溶液45从储罐20输送到添加管道2里面。在此这样加热添加管道2，使水溶液45完全蒸发成气体混合物。在此，完全尤其是指蒸发90重量％和或更多的水溶液、优选95重量％或更多、特别优选98重量％的水溶液。这个方法的一个有利改进方案针对包括在至少一个下列组分里面：
A)混合物，和
B)水溶液
的至少一种还原剂前体
a)尿素，和
b)氨。
此外有利的是，在添加管道2里面的温度位于380℃至450℃之间的平均温度。优选该温度在添加管道2的长度上最高在平均温度以上或以下25℃，优选为380℃至450℃的平均温度。
按照这个方法的另一有利扩展结构，在加热时使用以高达500W/s变化的加热功率。优选将0.5ml/s的水溶液45量输送到添加管道2里面。此外优选添加管道2具有最大20mm2的通流横截面。优选使添加管道2加热到第二温度，该第二温度高于水溶液45完全蒸发的临界温度，以溶解可能存在的淀积。
按照这个方法的另一有利扩展结构，在开始蒸发前确定添加管道2的温度并且与另一已知的温度进行比较。在此它例如可以是在汽车中已知或测得的温度，例如通过外部温度传感器测得的外部温度或冷却水温度。
按照这个方法的另一有利扩展结构，通过电阻加热实现对添加管道2的加热，其中在开始加热前确定这个电阻加热器的电阻并且根据获得的电阻加热添加管道。这个方法的另一有利扩展结构是，监控加热添加管道2时引入的加热功率。按照这个方法的另一扩展结构，如果加热功率在给定的时间间隔上保持在与要被蒸发的水溶液量有关的数值以下，则中断加热。
按照本发明的装置1和按照本发明的方法能够以有利的方式制备用于选择性催化还原内燃机排气中的氮氧化物的还原剂。将蒸发单元12设计为蒸发室24和将水解催化器17设置在排气系统外部的优选结构能够以有利的方式实现小尺寸的水解催化器17，并由此实现紧凑的结构形式。
附图标记列表
1  用于制备气体混合物的装置
2  添加管道
3  分配孔
4  用于加热添加管道的机构
5  传感器
6  输送管道
7  用于控制温度的机构
8  珀耳帖元件
9  冷却体
10 电接头
11 连接单元
12 蒸发单元
13 排气
14 排气管
15 用于处理内燃机排气的装置
16 还原剂溶液蒸发器
17 水解催化器
18 SCR催化器
19 输送机构
20 储罐
21 配量管
22 配量孔
23 混合机构
24 蒸发室
25 第一孔
26 第二孔
27 用于加热蒸发室的机构
28 结构
29 蒸发单元的壳体
30 加热导体接头
31 用于对水解催化器进行温度控制的机构
32 水解催化器的壳体
33 连接机构
34 导板
35 还原剂混合物
36 第三孔
37 导向结构
38 加热导体
39 第一温度传感器
40 连接部件
41 第一加热导体接头
42 第二加热导体接头
43 第二温度传感器
44 第二连接部件
45 水溶液
46 添加单元
47 第三温度传感器
48 第四温度传感器
49 温度控制机构
50 添加温度控制机构
51 控制单元
52 蜂窝体
53 混合机构
54 主通流方向
55 缺口
56 小孔
57 长度
58 第一排气段
59 第二排气段
60 用于流体引导的机构
61 入口
62 喷嘴
63 用于燃烧碳氢化合物的机构
64 用于分离液滴的机构
65 管道
66 碰撞板
67 偏转
68 壳体
69 杆状加热部件
70 电接头
71 连接机构
72 隔热部
73 隔热板
74 气隙隔热部
75 外部壳体
76 内部壳体
77 阀门
78 控制接头
79 入口部位
80 隔板
81 温度传感器
82 蜂窝体
83 平整的金属层
84 波形金属层
85 壳体管
86 通道
87 环形蜂窝体
88 层
89 平整部位
90 波形部位
91 外部的壳体管
92 内部的壳体管

Claims (13)

1.一种用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的装置(1)：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体，
在该装置中，构成用于包括至少一种还原剂前体的水溶液(45)的储罐(20)，该储罐与蒸发室(24)流体连接，并构成用于配量水溶液(45)到蒸发室(24)的机构，其中构成用于加热蒸发室(24)的机构(27，63)，通过该机构可以使蒸发室(24)加热到高于或等于使水溶液(45)至少部分地蒸发的临界温度的温度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，蒸发室(24)包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液(45)的输送管道(6)的第一开孔(25)和用于连接排出气体混合物的添加管道(2)的第二开孔(26)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，蒸发室(24)包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液(45)的输送管道(6)的第一开孔(25)、用于连接排出气体混合物的添加管道(2)的第二开孔(26)、和用于添加排气(14)的第三开孔(36)。
4.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，用于加热蒸发室(24)的机构(27，63)包括至少一个下列结构部件：
a)电阻加热器(27)；和
b)用于燃烧燃料的机构(63)。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，装置(1)设计成使得，在运行中，蒸发室(24)的温度最高位于平均温度以上和以下25摄氏度。
6.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，蒸发室(24)至少在局部部位中具有用于提高表面润湿性的机构(28)。
7.一种用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的方法：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体，
其中使至少一种还原剂前体的水溶液(45)输送到蒸发室(24)，其特征在于，这样加热蒸发室(24)，使水溶液(45)完全蒸发成气体混合物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使水溶液(45)以水滴形式输送到蒸发室(24)里面。
9.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，使蒸发室(24)包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液(45)的输送管道(6)的第一开孔(25)和用于连接排出气体混合物的添加管道(2)的第二开孔(26)。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，使蒸发室(24)包括基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液(45)的输送管道(6)的第一开孔(25)、用于连接排出气体混合物的添加管道(2)的第二开孔(26)、和用于添加排气(14)的第三开孔(36)。
11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，使蒸发室(24)通过电阻加热器(27)加热。
12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，使蒸发室(24)加热到350℃至450℃的平均温度。
13.如权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，使蒸发室(24)加热到一平均温度，在蒸发室(24)上没有偏离该平均温度高于+25℃或-25℃的温度的位置。
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