CN101443097A - 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)，由储罐使水溶液(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)，其特征在于，构成用于加热添加管道(2)的机构(4)，通过它们使至少一个添加管道(2)加热到高于水沸点温度的临界温度以上。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使包括尿素的水溶液完全蒸发并接着水解成包括氨的混合物。这个混合物以有利的方式作为还原剂添加到SCR催化器(18)。在排气系统外部蒸发的结构能够形成明显更小的水解催化器(17)，因此按照本发明的装置与常见的用于制备选择性催化还原氮氧化物的还原剂的装置相比更节省空间和更减少成本。

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还原剂和/或还原剂前体的气体混合物的方法和装置。按照本发明的方法和按照本发明的装置以有利的方式尤其用于配量还原剂，以使内燃机排气中的氮氧化物还原。
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。在运行中尿素通过接触水解催化器而水解和热解成氨，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。
发明内容
由此提出本发明的目的是，建议一种方法和一种装置，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。
按照本发明的装置用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
构成用于包括至少一种还原剂前体的水溶液的储罐，由储罐使水溶液通过输送机构输送到至少一个具有分配孔的添加管道。构成用于加热添加管道的机构，通过它们使至少一个添加管道加热到高于水沸点温度的临界温度以上。
还原剂在这里指的是可以选择性催化还原氮氧化物的还原剂。还原剂尤其是氨。还原剂前体指的是能分解出还原剂或者在与另一种物质反应时能释放出还原剂的物质。氨前体例如尿素可以分解成氨或者在反应时释放出氨。水溶液指的是还原剂前体在水中的溶液，其中水溶液可以包括其它成分物质。分配孔指的是这样的开孔，从它分配出气体混合物。临界温度尤其是这样的温度，从它开始实现完全蒸发水溶液。完全在这里尤其意味着，蒸发至少90重量％、优选至少95重量％、特别优选至少98重量％的水溶液。临界温度尤其高于300℃、优选高于350℃或者甚至高于400℃、尤其约为420℃或者甚至450℃。优选对于更大的必需蒸发量，可以构成多个添加管道，例如在载重车的排气系统里面。添加管道指的是可通流的容积，它通过壁体限制。尤其是在此可以是管或者也可以是由壁体限制的通道。在此通道也可以以更大的结构部件构成。
按照本发明的装置允许以有利的方式蒸发还原剂前体水溶液，例如尿素水溶液。在蒸发时一方面蒸发还原剂前体，另一方面根据选择的温度也至少部分将还原剂前体热解成还原剂。优选在添加管道下游构成水解催化器，在其上使还原剂前体转换成还原剂。水解催化器特别优选与添加管道在共同的外壳里面构成。由此有利于保持添加管道和/或水解催化器的温度，因为从添加管道到水解催化器或从水解催化器到添加管道会发生热传导。优选使这个外壳并由此使添加管道和水解催化器通过一个或多个包括至少一个电加热电阻的加热元件加热。按照本发明的装置可以以特别有利的方式作为用于还原内燃机排气中的氮氧化物的SCR催化器系统的一部分。特别优选使按照本发明的装置在车辆如汽车、两轮摩托、船舶和飞机的排气系统中使用。
在储罐与可加热的添加管道之间可以构成输送管道，它不加热或者被控制在临界温度以下的温度。已经证实特别有利的是，使这种输送管道加热到高达80℃。以有利的方式可以分开地或者在共用的调节回路中调节输送管道、添加管道、和必要时位于下游的水解催化器的温度。
按照本发明装置的有利扩展结构，输送机构包括泵。
尤其是泵也用于配量水溶液，即，用于成份地将水溶液供给到添加管道里面。在此优选使配量泵构成输送机构。配量泵尤其指的是能够每单位时间或单位泵程输送确定体积(液体)的泵。配量泵尤其具有最大高达125ml/min、尤其是高达30ml/min的输送功率。配量泵以有利的方式实现连续的容积流，它以最高5％围绕额定容积流变化。配量泵以有利的方式这样构成，使它能够回输到储罐，尤其是以与通常的输送容积流类似的容积流。配量泵能够有利地建立高达6bar、尤其是高达2bar的绝对输送压力。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，在输送机构与添加管道之间构成用于配量水溶液量的阀门。
在这个扩展结构中，泵可以使水溶液持续地保持在给定的或确定的压力下，其中可以通过打开或关闭阀门实现配量。
按照本发明装置的一个有利改进方案，使用于加热的机构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(Peltier)元件，和
d)用于燃烧燃料的机构。
所述另一结构部件在此尤其指的是例如车辆一部分和优选具有位于临界温度以上温度的结构部件。例如可以是排气管或排气系统的一部分、尤其是催化器载体。此外可以是由热传递介质如油通流的部件或类似部件。电阻加热器指的是通常的加热器，它涉及产生欧姆热。尤其是电阻加热器也可以是至少一个由具有正的温度系数(PTC，positive temperaturecoefficient)材料制成的加热部件。被称为PTC电阻的具有正的温度系数的材料尤其是指导电的材料，其电阻随着温度增加。它们尤其以所谓的自调节加热部件的形式使用，并且尤其由陶瓷材料、尤其是钛化钡陶瓷构成。也可以选择使用由聚合材料、尤其由掺杂碳黑颗粒的聚合材料制成的PTC电阻。
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。温度差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。
已经证实特别有利地是，使用电阻加热器，必要时与利用其它结构部件的废热相结合。电阻加热器以特别有利的方式能够建立非常动态的调节循环，其中可以非常动态地、即非常快速反应地调节要分配出的气体物质量。尤其是这样设计用于加热的机构例如电阻加热器，使它除了具有要施加的水溶液的蒸发焓以外，还具有用于补偿可能的装置热损失的功率缓冲。电阻加热器例如可以以加热导体的形式和/或至少一个杆状加热部件的形式构成。燃料尤其是指碳氢化合物和/或氢气。也可以无火苗地燃烧。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，这样构成所述装置，使得在运行中添加管道长度上的温度最高位于平均温度以上和以下25℃。
这一点尤其通过添加管道的结构形状实现。尤其是添加管道这样与电阻加热器的加热导体连接，使得加热导体与添加管道接触成使得可以达到所需的温度轮廓稳定性。这一点例如由此实现，使添加管道由紧密缠绕的加热导体包围，或者使添加管道和加热导体共同地例如缠绕成螺旋。也优选在加热导体与添加管道之间形成材料结合的连接。此外可以由此保证这一点，即，使添加管道与输送管道通过连接单元连接，该连接单元使添加管道到输送管道的热损失最小或者保持在可以通过电阻加热器补偿的小范围内。在这里可以特别有利地在输送管道与添加管道之间的连接单元部位中构成第二电阻加热器回路，用于可以就地补偿在那里根据运行状态产生的热损失。在此尤其可以使用具有变化直径的加热导体，由此在与连接单元相邻的部位中比远离添加管道的部位中呈现更高的热输出。此外以特别有利的方式可以通过例如与排气管接触而实现基本的加热。这个接触尤其包括通过热导体的导热接触，或者也包括使相应的装置与排气管连接或者安置在其上面、其附近或其里面。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使添加管道具有最大20mm2的通流横截面。
优选使通流横截面在添加管道的长度上是恒定的。添加管道可以选择性地具有1至3mm直径的圆形横截面。这个通流横截面能够以有利的方式以相对较少的能耗实现尽可能完全的蒸发，同时使副产品阻隔横截面的可能性较小。在这里建议的最大横截面还以有利的方式实现给出蒸汽量的非常动态的控制，因此这种装置特别有利地适用于内燃机的排气系统。也可以选择或附加地使通流横截面大于0.2mm2。如果横截面小于这个最小横截面，则可能在添加管道边缘上使管道被运行中产生的淀积物堵塞；例如可能在那里沉积尿素。添加管道的堵塞例如可以通过剧烈加热再消除。根据动态状况，这种更剧烈的加热或者是不能实现，或者使由可能分配的还原剂的量确定的用于分配的还原剂的量太少。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使添加管道由包括至少一种下列材料的材料构成：
a)铜；
b)铝；
c)镍基材料；
d)铬镍钢；和
e)特种钢。
尤其是能够实现良好导热的材料已经证实是特别有利的。在这里特别有利地使用特种钢、铬镍钢和/或镍基材料或者相应的合金，因为这些材料相对于还原剂前体(例如尿素)的溶液并且也相对于甲酸在很大程度上耐腐蚀。特别优选按照德国工业标准的材料1.4401，1.4301，1.4828，2.4646，2.4816和/或2.4633，其中特别优选2.4816。已经证实特别有利地是使用铝或含铝的材料构成添加管道的至少内侧表面。在该表面上形成的氧化铝促使尿素热解和/或水解成氨，由此与其他不形成附加的水解催化覆层相比有利地提高从还原剂前体到还原剂的转换率。
按照本发明的输送机构特别优选是相应构成的泵。通过泵可以影响在添加管道中蒸发的水溶液的量。在断开按照本发明的装置时，可以使输送装置以优选的方式用于例如在断开系统时回输，其中使在添加管道中还未蒸发的剩余水溶液回输到储罐里面。这一点尤其以有利的方式有效地避免还原剂前体消散到环境。
优选通过调节输送机构功率来调节产生的还原剂量。能够并按照本发明实现其他调节机构，如要被加入的加热功率、控制水溶液到添加管道中的添加的阀门的节拍、和类似机构。尤其是可以以特别有利的方式使对加热功率的调节与对输送装置功率的调节相关联，尤其使得在提高输送功率时提高加热功率。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使添加管道具有0.1至5m的长度。
根据最大期望的输送功率、即根据内燃机排气中的最大氮氧化物浓度来确定添加管道的长度。当最大氮氧化物浓度增加时，添加管道长度也增加。优选使输送管道长度为0.2至0.8m、尤其优选为0.5m。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使添加管道具有0.1至0.5mm的壁厚。
这种壁厚已经证实是特别有利的，因为它们能够良好地加热同时具有足够大的热容量，使得在要被蒸发的水溶液量剧烈增加时首先由于高热容量实现蒸发，直到用于加热添加管道的机构可以给出足够大的加热功率。
按照本发明装置的另一有利扩展结构，使添加管道具有至少150J/K的热容量。该热容量可以以有利的方式用于补偿用于加热添加管道的机构在大的加热功率瞬变时的惯性。甚至优选一个扩展结构，其中热容量至少为200J/K。
优选使添加管道具有至少一个方向变化，优选至少90°。由此使通过气体体积膨胀而加速的液滴通过碰撞到添加管道的壁体上而分解，并且继续蒸发。此外优选至少两个这样的方向变化。添加管道的表面粗糙度Rz优选为8至12微米。表面粗糙度RZ尤其指粗糙深度，它们指要被测量的表面与一确定的表面之间的距离的测量值，其中在五个测量段上分别确定最大和最小距离并且分别由它们形成差值。由这五个差值的平均值得到平均粗糙深度。这些表面粗糙度已经被证实是特别有利的，因为它们促进热传递并因此提高蒸发效率。构成添加管道的材料的导热性优选在0℃时为200W/(mK)(瓦每米凯尔文)。至少部分添加管道表面包括用于促使还原剂前体水解成还原剂、尤其是从尿素水解成氨的氧化铝、氧化钛和/或氧化钒。
按照本发明装置的另一有利实施例，使添加管道和用于加热添加管道的机构至少在至少一个局部部位中具有至少一个下列的相互布置：
a)添加管道和用于加热添加管道的机构至少在局部部位中相互同轴地构成；
b)添加管道和用于加热添加管道的机构至少在局部部位中相互共中心地构成；
c)添加管道和用于加热添加管道的机构至少在局部部位中并排地构设置；
d)添加管道至少在局部部位中围绕用于加热添加管道的机构环绕地构成；
e)用于加热添加管道的机构至少在局部部位中是杆状加热部件，添加管道围绕杆状加热部件环绕地构成；和
f)添加管道形成杆状加热部件中的通道。
按照本发明装置的另一扩展结构，使添加管道和用于加热添加管道的机构至少在局部部位中材料结合地相互连接。
尤其使添加管道和用于加热添加管道的机构相互硬钎焊(“brazed”)和/或焊接。
按照本发明装置的另一扩展结构，使添加管道至少部分地配有催化还原剂前体水解成还原剂的覆层。
由此可以使部分或整个添加管道用于水解还原剂前体。
按照本发明装置的另一扩展结构，使这个装置包括至少一个用于确定添加管道温度的温度传感器。
尤其是可以使用于加热添加管道的包括电阻加热器的机构通过测量电阻而进行测量温度。也可以选择或附加地使至少一个温度传感器例如以热电阻的形式构成。
按照本发明装置的另一扩展结构，使温度传感器与电源连接。
因此，如果添加管道被堵，则可以例如以紧急程序的形式使温度传感器作为电阻加热器使用。在紧急程序的范围内，可以使添加管道加热到高于临界温度的温度，尤其明显高于临界温度。在此优选550℃或更高、尤其是600℃或更高的温度。
按照本发明的另一方面，建议用于制备包括至少一种下列物质的气体混合物的方法：
a)至少一种还原剂；和
b)至少一种还原剂前体。
至少一种还原剂前体的水溶液由储罐输送到至少一个添加管道。这样加热至少一个添加管道，使水溶液完全蒸发成气体混合物。
完全蒸发尤其意味着，水溶液或水绝大部分不以水滴的形式离开添加管道。完全蒸发尤其指的是，蒸发至少90重量％或更多、优选至少95重量％或更多、特别优选至少98重量％或更多的水溶液。特别优选使还原剂包括氨，优选的还原剂前体是尿素。优选在需要更大量蒸汽时构成多个添加管道，例如在载重车的排气系统里面。
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方法，其中尿素为水溶液的形式并且由储罐输送到添加管道，其中这样加热添加管道，使水溶液基本完全蒸发成包括至少一种下列物质的气体混合物：
a)还原剂尤其是氨；和
b)至少一种还原剂前体尤其是尿素，
其中在SCR催化器上游将气体混合物导入到排气系统里面。特别优选在添加气体混合物与SCR催化器之间构成水解催化器。
催化器在本发明的范围内指的是一种载体，它具有相应的催化覆层。载体特别优选是由陶瓷或金属材料制成的蜂窝体、相应涂敷的管、丝网载体或类似部件。水解催化器也是包括催化器载体，它催化至少一种还原剂前体尤其是尿素的水解，并尤其具有相应构成的覆层。SCR催化器也包括催化器载体，它具有催化氮氧化物的选择性催化还原(selective catalyticreduction)的覆层。
在此特别有利的是，如果还原剂前体添加在水溶液中，并且在水中包括其它成分、尤其是用于降低冰点的成分。尤其可以使水溶液包括甲酸氨，即相应的甲酸盐、和/或甲酸。相应的溶液以商标“Denoxium”销售。
根据在其中使用按照本发明方法的排气系统结构、并且根据添加管道、水溶液、且尤其也根据选择的还原剂前体和还原剂，可能需要将添加管道加热到其它温度。在使用例如以商标“AdBlue”或以“Denoxium”销售的水尿素溶液时，350℃或更高甚至尤其400℃至450℃、尤其约420℃的温度已经证实是特别有利的。
按照本发明方法的有利扩展结构，在至少一个下列组分里面
A)混合物，和
B)水溶液
包括至少一种还原剂前体
a)尿素和
b)氨。
因此按照本发明的方法尤其导致形成混合物，它包括尿素并有可能已经包括氨。特别优选使混合物输送到位于下游的水解催化器，以进一步水解并由此形成氨。优选由此在运行中实现基本完全转换成还原剂，尤其90重量％或更高、优选95重量％或更高、特别优选98重量％或更高。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使添加管道中的温度处于380℃至450℃。
这个温度已经证实是特别有利的，因为它一方面导致基本完全蒸发水溶液，另一方面有效地防止在添加管道内部过量形成淀积。优选使添加管道中的温度约为380℃。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使温度在添加管道的长度上最高位于平均温度以上和以下25℃。
这种温度稳定性以有利的方式有效地防止形成淀积。相应的试验已经特别地证实，为了形成一种物质的淀积，绝对不是必须出现具有该物质冷凝温度以下的位置。而且已经证实，相对微小的添加管道温度变化已经导致在较冷的位置上沉积，尤其是尿素沉积，这导致添加管道堵塞或者还由于添加管道的通流横截面变小导致输送率下降。已经证实，在添加管道长度上保持尽可能恒定的温度的方法结构是有利的，因为在这里基本不形成淀积。尤其是这样选择方法结构，使得变化范围不超过50℃，即最高不超过添加管道长度上平均温度以上和以下25℃。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，在加热时使用的加热功率以高达500W/s变化。
这种加热功率以有利的方式使得可以构成特别动态的系统，其中供使用的气体混合物量以特别有利的方式非常快速地适配于相应系统的要求。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使高达0.5ml/s的水溶液量输送到添加管道里面。
这个量已经证实足以覆盖气体混合物或在气体混合物中含有的还原剂的高需求峰值。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使添加管道具有最大20平方毫米的通流横截面。
这种最大横截面一方面允许非常动态的方法结构，由此可以在非常短的时间内提供大量气体混合物，另一方面能够构成小且紧凑的系统，它以非常小的空间需求甚至在移动应用场合例如车辆排气系统中使用。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，使添加管道加热第二温度，该第二温度高于水溶液完全蒸发的临界温度。
这一点尤其能够在添加管道堵塞时用于溶解和/或反应添加管道中的淀积。在此第二温度约高达600℃、优选高达800℃、特别优选高达900℃。如果由铝构成添加管道，以有利的方式使第二温度为500℃。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，在开始蒸发前确定添加管道的温度并且与另一已知的温度比较。
在这里尤其可以使用温度传感器的测量值，所述温度传感器确定其它结构部件例如外部温度传感器、用于确定冷却水温度的温度计或类似部件的温度。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，通过电阻加热器优选通过加热导体进行添加管道的加热，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进行添加管道加热。
因此尤其能够在电阻加热器损坏时警示使用者。
按照本发明方法的另一有利扩展结构，在加热添加管道时监控加热功率。
在此，如果加热功率在给定的时间间隔上保持在取决于要被蒸发的水溶液量的数值以下的时候，优选中断加热器。
在实现调节时，这一点显示添加管道出现堵塞或变窄的自由通流横截面。在这种情况下可以启动紧急措施，例如使用于加热添加管道的机构在第二更高的温度等级上运行，由此通过溶解和/或反应添加管道中的淀积物而清洁添加管道。
在汽车中，当用于加热添加管道的机构包括电阻加热器时，可以从汽车发电机、例如交流发电机获得电源，其中优选在对交流发电机进行电压调节器前面分接出电流，因为在那里通常存在较高的电压。
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中。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600℃或800℃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，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360至400℃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。
按照另一有利的方面，描述了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。
在此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。此外，构成用于使水溶液45配量到蒸发室24里面的机构；构成用于加热蒸发室24的机构27、62，通过它们可以使蒸发室24加热到高于或等于临界温度的温度，在该温度水溶液至少部分地蒸发。按照这个装置1的有利改进方案，用于配量水溶液45的机构包括至少一个喷嘴62。以有利的方式使蒸发室24具有基本封闭的容积，它仅仅具有用于连接水溶液45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。按照这个装置1的有利改进方案，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。
这个装置的另一有利改进方案规定，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。
此外有利的是，蒸发室24是基本球形对称的。优选使蒸发室24具有2mm至25mm的半径。此外有利的是，蒸发室24具有30至4000mm3的容积。用于加热蒸发室的机构27、63可以施加高达5kW的加热功率。此外以有利的方式构成用于输送水溶液45的输送管道6，它使蒸发室24与储罐20连接并且在其中构成输送机构19，通过它可以通过输送管道6输送流体。按照这个装置的另一有利扩展结构，这样构成该装置，在运行中使蒸发室24的温度最高位于平均温度以上和以下25℃。此外有利的是，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。这尤其可以包括蒸发室24内表面的成形结构(凸起或类似结构)。
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方法：
a)至少一种还原剂，和
b)至少一种还原剂前体。
至少一种还原剂前体的水溶液45输送到蒸发室24里面，其中蒸发室24这样加热，使水溶液45完全蒸发成气体混合物。这种方法可以以有利的方式这样构成，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。
对此也可以选择使蒸发室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。
这种方法可以有利地由此得到改进，调节地实现加热。尤其是使蒸发室24加热到250至300℃的平均温度。此外有利的是，使蒸发室24这样加热到平均温度，在蒸发室24上没有偏离平均温度高于+25℃和-25℃的温度的位置。
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连接的用于使尤其尿素水解成氨的水解催化器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)至少一种还原剂前体，和
b)一种还原剂。
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。在排气管14中构成SCR催化器18，其中还原剂溶液蒸发器16和水解催化器17在排气管14外部并且与这个排气管连接地构成。
这个装置15可以以有利的方式改进，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至少部分地由具有小于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，由至少一种材料构成连接单元11，该材料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，使在连接单元11的长度上可以保持40K/mm(凯尔文每毫米)或更高的温度梯度。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％。
以有利的方式使水解催化器17具有小于600cpsi(cells persquareinch)、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水解尿素的覆层：
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，其中通过添加管道使水解催化器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，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的一个改进方案中，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；
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12。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。
按照本发明的装置1和按照本发明的方法能够以有利的方式完全蒸发包括尿素的水溶液，并接着水解成包括氨的混合物。这个混合物以有利的方式作为还原剂添加到SCR催化器18。在排气系统外部蒸发的结构能够形成明显更小的水解催化器17，因此按照本发明的装置与常见的用于制备选择性催化还原氮氧化物的还原剂的装置相比更节省空间和更减少成本。
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 (16)

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)，由该储罐使水溶液(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)，其特征在于，构成用于加热添加管道(2)的机构(4)，通过该机构(4)使至少一个添加管道(2)加热到高于水沸点温度的临界温度的温度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，添加管道(2)在内侧具有8至12微米的表面粗糙度RZ。
3.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道(2)由具有大于200W/mK(瓦每米凯尔文)导热性的材料构成。
4.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道(2)具有至少一个90°或更大角度的方向变化。
5.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，用于加热的机构(4)包括至少一种下列部件：
a)电阻加热器；
b)用于利用至少一个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)用于燃烧燃料的机构。
6.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置(1)设计成使得，在运行中，温度在添加管道(2)长度上最高位于平均温度以上和以下25摄氏度。
7.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道(2)由包括铝的材料构成。
8.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道具有至少150J/K(焦耳每凯尔文)的热容量。
9.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道(2)至少部分地设有催化还原剂前体水解成还原剂的覆层。
10.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，添加管道(2)和水解催化器(17)形成在共用的可加热的壳体里面。
11.一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)从储罐(20)输送到添加管道(2)，其特征在于，这样加热添加管道(2)，使水溶液(45)完全蒸发成气体混合物。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，使添加管道(2)中的温度位于380℃至450℃之间的平均温度。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，使温度在添加管道(2)的长度上最高位于平均温度以上和以下25摄氏度。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，使添加管道(2)具有至少一个至少90°的方向变化。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，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。
16.如权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，通过电阻加热器实现添加管道(2)的加热，其中在开始加热前确定这个电阻加热器的电阻，并且根据确定的电阻加热添加管道(2)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011516770A (ja) * 2008-02-29 2011-05-26 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 少なくとも１つの還元剤前駆体および／または還元剤を含むガスを生成するための蒸発装置
CN101959567B (zh) * 2008-02-29 2014-06-04 排放技术有限公司 用于产生气态氨的蒸发单元
DE102009015419A1 (de) * 2009-03-27 2010-09-30 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Zufuhr von Reduktionsmittel in ein Abgassystem und entsprechendes Abgassystem
DE102010053737A1 (de) * 2010-12-08 2012-06-14 Voss Automotive Gmbh Beheizbare Fluidleitung, deren Verwendung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
US8875499B2 (en) * 2011-03-18 2014-11-04 Hino Motors Ltd. Urea solution reformer and exhaust gas purifier using same
JP6136960B2 (ja) * 2014-01-31 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気系構造
US11585253B2 (en) 2015-08-07 2023-02-21 Cummins Emission Solutions Inc. Converging liquid reductant injector nozzle in selective catalytic reduction systems
CN112682133A (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 潍柴动力股份有限公司 尿素喷射系统及其控制方法、控制器和存储介质
FR3123382A1 (fr) * 2021-05-31 2022-12-02 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif et méthode pour injecter un fluide dans un conduit d'échappement , ligne d'échappement et véhicule associés

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04358521A (ja) * 1991-03-08 1992-12-11 Sekiyu Sangyo Kasseika Center 脱硝装置およびその運転方法
DE4200514A1 (de) * 1992-01-11 1993-07-15 Asea Brown Boveri Verfahren zur katalytischen entstickung von abgasen
JP3638638B2 (ja) * 1994-08-24 2005-04-13 バブコック日立株式会社 固体還元剤を用いた脱硝装置
JP3395865B2 (ja) * 1995-03-06 2003-04-14 日野自動車株式会社 エンジン排ガス中のＮＯｘ低減装置
US6077491A (en) * 1997-03-21 2000-06-20 Ec&C Technologies Methods for the production of ammonia from urea and/or biuret, and uses for NOx and/or particulate matter removal
DE19845944A1 (de) * 1997-12-12 1999-06-17 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden in sauerstoffhaltigen Abgasen, insbesondere Abgasen von Verbrennungsmotoren
DE19818448A1 (de) * 1998-04-24 1999-10-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Verbrennungsanlage
WO1999056858A2 (de) * 1998-04-30 1999-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur katalytischen stickoxidminderung
DE19913462A1 (de) 1999-03-25 2000-09-28 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur thermischen Hydrolyse und Dosierung von Harnstoff bzw. wässriger Harnstofflösung in einem Reaktor
DE19949296A1 (de) * 1999-10-13 2001-04-19 Fev Motorentech Gmbh Einrichtung zur Erzeugung eines gasförmigen Reduktionsmittels für die katalytische Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE10154421A1 (de) * 2001-11-06 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Stickoxiden eines Abgases
DE10206028A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-28 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ammoniak
DE20308348U1 (de) * 2003-02-18 2004-07-01 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. Vorrichtung zum Zuführen von Ammoniak an einen in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eingeschalteten Reduktionskatalysator
JP2004298713A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Toshiba Ceramics Co Ltd 混合器
US6871489B2 (en) * 2003-04-16 2005-03-29 Arvin Technologies, Inc. Thermal management of exhaust systems
JP4262522B2 (ja) * 2003-05-28 2009-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ エンジン用排気ガス処理装置および排気ガス処理方法
DE10342003A1 (de) * 2003-09-05 2005-03-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Aufbereitung einer Reduktionsmittel-Vorprodukt-Lösung zur Abgasnachbehandlung
DE102004029387B4 (de) * 2004-06-17 2006-12-28 Roland Bertiller Zuführvorrichtung zum Zuführen von festen Harnstoffprills oder -pellets an einen Ammoniakgenerator
EP1785606B1 (en) * 2004-09-02 2014-06-11 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust gas purifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107664054A (zh) * 2016-07-30 2018-02-06 东北林业大学 一种基于尿素水解的scr系统
CN113606020A (zh) * 2021-07-16 2021-11-05 江苏伟博动力技术有限公司 一种废气净化用气液混合器

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