CN102016249A - 具有废气净化装置的轨道车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆，包括：车辆壳体(102)，其限定车辆内室(102.1)；内燃机(105)；和与内燃机(105)连接的排气设备(107)，用于排出内燃机(105)的废气，该排气设备包括添加剂供应装置(108)，该添加剂供应装置构成为用于给内燃机(105)的废气流供应用于减少有害物质的添加剂，以及添加剂供应装置(108)包括用于添加剂的储存容器(108.1)和与该储存容器连接的、用于将添加剂供应至废气流的供应部段(108.3)。储存容器(108.1)和/或供应部段(108.3)设置在车辆壳体(102)的至少一个壳体腔(106，109)中，其中所述至少一个壳体腔(106，109)至少在邻接于车辆内室(102.1)和/或邻接于车辆周围环境的、乘客经常来往的区域中配设有隔音装置和/或绝热装置。

Description

具有废气净化装置的轨道车辆
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆，包括：车辆壳体，该车辆壳体限定车辆内室；内燃机；和与内燃机连接的排气设备，用于排出内燃机的废气，其中排气设备包括添加剂供应装置，该添加剂供应装置构成为用于给内燃机的废气流供应用于减少有害物质的添加剂，并且添加剂供应装置包括用于添加剂的储存容器和与该储存容器连接的、用于将添加剂供应至废气流的供应部段。
背景技术
在通过内燃机来产生其驱动能量的轨道车辆中，特别是因为日趋严厉的在需要遵守/保持的排放限值(也可能是对于颗粒和氮氧化物)方面的规定，排气净化方面日益成为研发任务的焦点。因此，在欧盟自2006年以来逐级地引入带有对于新车的严格限值的新的法律方面的排气规定(所谓的等级III a)，其将在2012年由更加严格的限值(所谓的等级III b)替代。
为了减少在当今柴油发动机中的废气的有害物质含量，当前通常遵循两种不同的方案，即废气再循环(AGR)或选择性催化还原(SCR)，这两者可与颗粒过滤器相组合。
在选择性催化还原(SCR)中，由作为固态物的或在含水的溶液中储存的尿素首先获得了氨(NH3)和二氧化碳(CO2)，它们随后与废气的氮氧化物混合并且在SCR催化器中转化为氮和水。在此，当前由于更加简单的处理而呈现出应用尿素-水-混合物的趋势。
含水的尿素溶液(其可能以商标名称AdBlue
Figure BPA00001250180600011
来销售)储存在相应的储罐中并且通过添加剂供应装置的相应部分被喷入到热的废气流中。在那里，其通过在SCR催化器中的化学反应来减少废气的氮氧化物含量。尿素溶液的有效温度向下由其凝固点(-11℃)限定。尿素溶液的有效温度或储存温度向上由尿素溶液开始分解时的温度限定。
迄今为止，这种尿素溶液主要在载货车、公共汽车和轿车中使用，然而轨道车辆、例如德国柏林的Stadler Pankow有限公司的Regio-Shuttle RS1型机动车也已经设计具有相应的用于废气净化的装置。特别是在载货车中，用于尿素溶液的储罐通常靠近发动机地在车辆壳体外部固定在车辆框架上。类似地适合于SCR催化器以及从储罐通向SCR催化器的管路，其同样类似地未受保护地布置在车辆壳体外部。添加剂供应装置的所有这些部分因此直接地并且类似未受保护地暴露在各种环境影响之下。
通常，添加剂供应装置的这些部分既遭受环境温度、也遭受来自车辆运行的影响，因此它们通常必须配设有相应的绝热装置和/或加热/冷却装置以及必须相应坚固地设计，以便能够抵抗得住环境影响。由此决定了添加剂供应装置的这些部分的比较复杂化的设计。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的轨道车辆，该轨道车辆并不具有或至少在很小的程度上具有上述缺点并且特别是能够实现排气设备的或添加剂供应装置的各部分的更简单和经济的设计方案。
本发明从一种根据权利要求1前序部分所述的轨道车辆出发、通过在权利要求1的特征部分中给出的特征来实现该目的。
本发明基于这样的技术教导：当添加剂供应装置的储存容器和/或供应部段和/或用于减少有害物质的催化器布置在车辆壳体的至少一个壳体腔中时，所述至少一个壳体腔至少在邻接于车辆内室和/或邻接于车辆周围环境的、乘客经常来往的区域中配设有隔音装置和/或绝热装置，能够实现排气设备或添加剂供应装置的一种简单且经济的设计方案。
通过其在壳体腔中的布置可能的是，添加剂供应装置或排气设备的有关的各部分自身相对简单地和仅仅根据相应需要的核心功能(亦即添加剂的优化的储存或优化的供应或优化的废气净化)来设计，因为针对环境影响(如热影响和/或机械影响)的保护功能可以通过涉及的壳体腔的壁来承担。有关的壳体腔的该壁自身又可以相对简单且经济地设计，因为其仅须提供有关的保护功能。
可简单地设计的、在邻近乘客经常来往之区域的区域中的隔音装置和/或绝热装置在此当然不仅确保对有关的部分免受环境影响的保护。而且也以简单的方式极为有效地保护停留在车辆内部或外部的乘客免受通过添加剂供应装置的有关部分的损害(噪音和/或热)。
因此根据一个方面，本发明涉及一种轨道车辆，包括：车辆壳体，该车辆壳体限定车辆内室；内燃机；和与内燃机连接的排气设备，用于排出内燃机的废气，其中排气设备包括添加剂供应装置，该添加剂供应装置构成为用于给内燃机的废气流供应用于减少有害物质的添加剂，并且添加剂供应装置包括用于添加剂的储存容器和与该储存容器相连接的、用于将添加剂供应至废气流的供应部段。储存容器和/或供应部段和/或用于减少有害物质的催化器设置在车辆壳体的至少一个壳体腔中，所述至少一个壳体腔至少在邻接于车辆内室和/或邻接于车辆周围环境的、乘客经常来往的区域中配设有隔音装置和/或绝热装置。
供应部段原则上可以以任意的适合的方式来设计。该供应部段特别是可以包括任意适合的、用于对内燃机的废气进行净化或减少有害物质的部分。在本发明的优选的变型方案中，供应部段可以包括至少一个用于减少有害物质的催化器、特别是SCR催化器。
添加剂可以以任意的最终产品、中间产品或初级产品的形式并且在此又以任意的物态(例如固态、液态或气态)来储备提供。当储备初级产品或中间产品的形式时，供应部段便包括相应的制备装置，该制备装置将添加剂以其对于供应至废气流必需的状态来提供。
然而优选规定，储存容器是储罐，在该储罐中储备有液体形式的添加剂，因为在这种变型方案中通常可以取消或多或少较不复杂的制备。由于其简单的可使用性和不复杂的操作，优选将含水的尿素溶液、特别是32.5％的尿素溶液用作添加剂。
在根据本发明的轨道车辆中优选设有用于对添加剂调温的调温装置，其中该调温装置构成为用于对储存容器的至少一个部分和/或将添加剂从储罐引导至供应部段的管路的至少一个部分和/或供应部段的至少一个部分进行调温。由此一方面可能的是，将添加剂在每个运行时刻(例如甚至在较长的停止之后当温度处于添加剂的有效温度范围之下时)至少已经在短暂的加热时间之后又用于减少有害物质。同样可以防止添加剂由于至少更长时间的过高的储存温度或使用温度而不可用。
然而显而易见的是，在根据本发明的轨道车辆的另外的变型方案中也可以没有这样的主动的冷却装置和/或加热装置，因为例如在启动的情况下在较长的停止之后当温度处于添加剂的有效温度范围之下时可以接受的是，只有在较长的时间段之后(直至达到添加剂的有效温度范围)才提供添加剂。
只要确保了在添加剂中足够顺利地建立期望的温度分配，调温装置原则上就可以以任意合适的方式来设计。优选地，调温装置包括用电运行的加热管路和/或由内燃机的冷却剂循环回路供给的加热管路，因为这种变型方案能够特别简单地实现。
根据本发明的轨道车辆的特别有利的变型方案的特征在于，调温装置包括至少一个冷却装置，该冷却装置即使在很高的周围环境温度的情况下也将添加剂保持在其有效温度范围中并且因此防止由于过高的温度而引起的不可用。
只要确保了足够可靠地遵守对于添加剂中的温度的(处于分解温度之下的)上限值，冷却装置原则上就也可以以任意合适的方式来设计。优选规定车辆的各部分的多重利用，以便将车辆整体上设计地尽可能简单且经济。在此，冷却装置的主动的部分(通风机、热交换器、压缩机、主动的挡板等)和/或被动的部分(冷却通道、冷却剂管路、被动的挡板等)可用于车辆的其它部分或部件(特别是车辆的空调设备的部件或类似物)。优选地，冷却装置包括内燃机的冷却设备的至少一个鼓风机，因为该鼓风机通常提供足够的空气流。
储存容器原则上可以布置在轨道车辆中的任意位置上。然而特别有利的是，储存容器与内燃机相邻地布置。由此可以至少在储存容器中以简单的方式由于发动机的余热而防止在部分负荷运行中或者特别是在内燃机停机之后添加剂的迅速冷却，而不必运行附加的加热装置。
特别有利的是，储存容器布置在第一壳体腔中，该第一壳体腔形成用于内燃机的发动机舱。由此一方面可以以简单的方式实现刚才描述的对发动机余热的利用。另一方面，通常本就存在的、发动机舱的隔绝装置(典型地发动机舱的尽可能完全的封装)也可承担储存容器的隔绝功能，从而对此不必设置分开的隔绝装置。优选地，第一壳体腔因此相对于其周围环境基本上完全配设有隔音装置和/或绝热装置。
第一壳体腔原则上可以布置在轨道车辆中的任意合适的位置上(沿纵向方向、横向方向和/或垂向方向)。特别地，第一壳体腔可以布置在车顶区域中、同样布置在乘客区域的高度处也一样。特别有利的是布置在底部，因为在这种情况下可以简单地填充储存容器。优选地，车辆壳体因此在车辆内室中限定用于乘客的底板水平面(Fuβbodenniveau)并且第一壳体腔布置在底板水平面下方。
供应部段、用于减少有害物质的催化器和储存容器可以布置在这同一个壳体腔中。然而优选规定，供应部段和/或用于减少有害物质的催化器布置在一个分开的第二壳体腔中。由此一方面简化相应壳体腔的设计。此外，特别是在布置供应部段或用于减少有害物质的催化器时实现更大的设计自由度。
第二壳体腔原则上也可以布置在轨道车辆中的任意合适的位置上(沿纵向方向、横向方向和/或垂向方向)。特别地，第二壳体腔可以布置在车顶区域中、同样在乘客区域的高度处或在底部也一样。特别有利的是，第二壳体腔布置在车辆壳体的侧壁和/或端壁的区域中，因为其(特别是由于其通常伸长的设计)可以特别简单并且节省空间地集成在那里。
如果第二壳体腔限定在车辆壳体的内室中的柱状的部段，则可以特别简单并且不引人注意地实现这样的集成，因为这种柱状的部段本就经常设置在轨道车辆的内室中并且可以没有问题地布置在本就对于运输乘客不是必需的区域中。特别不引人注意地实现将第二壳体腔集成在车辆壳体的门开口的区域中。
如后面还要详细说明地，特别是在简单地对供应部段或用于减少有害物质的催化器调温方面有利的是，供应部段或用于减少有害物质的催化器以及进而第二壳体腔也主要沿轨道车辆的垂向方向延伸。因此优选规定，第二壳体腔沿车辆壳体的垂向方向在车辆壳体的至少50％的高度上延伸。优选地，车辆内室具有乘客舱，并且第二壳体腔沿车辆壳体的垂向方向在乘客舱的高度上延伸。因此可以在第二壳体腔内部以特别简单的方式得到对于期望的调温(加热和/或冷却)有利的对流。在此这可以是自然的对流和/或由相应的主动装置(通风机等)和/或被动装置(利用行车风的导流板、喷嘴形式的部段等)而强制获得的对流。
在根据本发明的轨道车辆的有利的变型方案中因此规定，供应部段或用于减少有害物质的催化器构成为伸长的，其中，供应部段或用于减少有害物质的催化器限定沿车辆壳体的垂向方向定向的纵轴。优选在第二壳体腔中设有对流装置，用于产生对供应部段或用于减少有害物质的催化器进行冷却的对流。为了能够实现在无需其它的(特别是主动的)辅助装置的情况下对供应部段或用于减少有害物质的催化器的特别简单的调温，对流装置包括构成在供应部段与第二壳体腔的壁之间的自由的流动横截面，该自由的流动横截面确定成使得在车辆运行时产生对于单独冷却供应部段足够的自然的对流。
为了能够通过相应的强制获得的和/或自然的对流以特别简单的方式实现对供应部段或用于减少有害物质的催化器的调温，优选规定，第二壳体腔具有至少一个排风开口并且优选也具有至少一个进风开口，从而可以形成对流，而无需克服较大的流动阻力。在此特别有利的是，排风开口设置在第二壳体腔的上端部的区域中，而进风开口设置在第二壳体腔的下端部的区域中。
附图说明
本发明的其它优选的设计方案由从属权利要求或下面的参照附图对优选实施例的说明得出。图中示出：
图1示出根据本发明的车辆的一优选实施方式的示意性截面图；
图2示出根据图1的车辆的一部分的示意性的透视图；
图3示出根据本发明的车辆的另一优选实施方式的示意性截面图；
图4示出根据图3的车辆的一部分的示意性的透视图。
具体实施方式
第一实施例
以下参照图1和2描述根据本发明的轨道车辆101的优选的第一实施例。为了更便于理解下面的说明，在图1和2中示出了一个坐标系，在该坐标系中，x-坐标表示轨道车辆101的纵向方向，y-坐标表示轨道车辆101的横向方向，而z-坐标表示轨道车辆101的垂向方向。
图1示出车辆101的一部分的示意性的侧视图，该车辆具有车辆纵轴101.1。车辆101包括一车厢102形式的车辆壳体，该车厢在其前端部支承在转向底盘103形式的行驶机构上。车厢102的(在图1中未示出的)另一个端部支承在另一个行驶机构上、例如在另一个转向底盘上。
车厢102限定一用于运输乘客的车辆内室102.1。车辆内室102.1在此具有底板102.2，该底板又限定底板水平面。沿车辆101的纵向方向，在转向底盘103后面布置有包括柴油发动机105形式的内燃机的驱动单元104。
柴油发动机105可以通过包括在后连接的万向轴的液力式或液力机械式传动装置直接与车辆101的驱动转向底盘的被驱动的车轮的轮组传动装置连接。然而在当前的实施例中，柴油发动机105驱动一发电机104.1，该发电机然后将驱动能量提供给车辆101的驱动转向底盘的电动行驶马达。
驱动单元104在底部在车厢102的第一壳体腔106中布置在底板水平面下方。该第一壳体腔106(其在图2中在根据图1的线II-II的高度上剖开示出)除了必要的进风开口和排风开口之外在四周配设有隔音装置和绝热装置，以便将由第一壳体腔106限定的发动机舱相对于周围环境、特别是相对于乘客或行人经常来往的在车辆101内部或外部的区域进行屏蔽或者说封装。必要时进风开口和排风开口也布置和设计成使得实现来自发动机舱106的尽可能少的声音排放。
通过发动机舱106的封装实现，在车辆内部里的乘客和在车辆外部的人员一方面遭受尽可能少的来自车辆的噪音干扰。同样由此实现，这些人员不会遭受由于柴油发动机的热辐射的过度损害。
在此一方面显而易见的是，隔音装置和绝热装置可以由相同的构件实现。同样也显而易见的是，仅仅发动机舱的那些与在车辆正常运行时由车辆101内部和外部的人员在正常运行中经常来往的区域相邻接的区域可以配设有相应的隔绝装置。特别是也可规定，发动机舱的面对轨道的底面仅仅用一相应的盖板封闭、但并未配设特别的隔绝装置，在所述底面的区域中在车辆正常运行中(例如在车辆联运(Linien-betrieb)中)没有人员停留。
柴油发动机105与排气设备107连接，该排气设备将柴油发动机105的废气排出到车辆101的周围环境中。排气设备107对于柴油发动机105的每个缸体底座包括一个排气管路107.1，通过该排气管路将废气排出。在这些排气管路107.1中可以分别连接一个或多个颗粒过滤器，以便将颗粒从废气中过滤出来。
此外，在每个排气管路107.1中连接添加剂供应装置108的一个供应部段。添加剂供应装置将添加剂供应给废气流，该添加剂在催化反应中、例如在所谓的选择性催化还原(SCR)中将废气中的氮氧化物(NOx)转化为氮和水。
为此，添加剂供应装置108包括一储罐108.1形式的储存容器，在该储罐中储备液体形式的添加剂。添加剂可以是尿素溶液(例如32.5％的尿素溶液，正如其通常以商标名称AdBlue
Figure BPA00001250180600091
来销售)。然而显而易见的是，在本发明的其他变型方案中也可以应用其他组分和/或其他物态(例如以固体或气体的形式)的添加剂，通过将它添加给废气(这必要时仅在合适的制备之后才进行)，可以实现相应地净化废气、特别是相应减少废气中的氮氧化物成分。
在当前的实例中，将添加剂从储罐108.1通过一个或多个供应管路108.2输送至催化器108.3形式的相应的供应部段。然后在催化器108.3的区域之前或之中通过喷射喷嘴来雾化喷洒一部分添加剂并且供应给废气，从而可以进行上述的催化还原以及由此减少氮氧化物，然后将净化过的废气在车厢102的车顶区域中排出到周围环境。未喷入的添加剂部分用于冷却喷射喷嘴并且返回到储罐108.1中。在那里它可以在确定的运行情况下(热态运转阶段等)还用于对添加剂进行调温。
如开头已经描述地，添加剂的有效温度向下由其凝固点限定(在32.5％的尿素溶液的实例时凝固点大约为-11℃)。添加剂的有效温度或储存温度向上由添加剂开始分解时的温度限定。其结果是，必须对添加剂进行调温，以便确保遵守该有效温度范围。然而利用本发明可以将为此所需的消耗保持得低。
例如将用于添加剂的储罐108.1布置在发动机舱106内部具有这样的优点，即可以取消用于储罐108.1的分开的绝热，因为该功能已经可以由发动机舱106的隔绝装置承担。必要时，在上述的、发动机舱的底面并未配设这样的隔绝装置的情况下仅仅需要在储罐的底面上配设一个简单的(例如板状的)隔绝装置。发动机舱106的隔绝装置还可以比储罐的分开的隔绝装置构造得更简单，因为在储罐106与发动机舱106的壁之间的空腔已经有助于绝热。
将储罐108.1以及大部分供应管路108.2在隔绝的发动机舱106中布置在柴油发动机105附近还具有这样的优点，即可以将柴油发动机105以及排气管路107的余热以简单的方式(必要时甚至无需其它的辅助装置)用于对添加剂进行调温。因此，该由于隔绝而仅仅缓慢地从发动机舱106排出的余热在低的发动机负载时或甚至在柴油发动机105停止工作之后(由于发动机舱106的隔绝)即使在低的外界温度的情况下还长时间地保证在储罐108.1中和在供应管路108.2的在发动机舱106中延伸的各部分中的高于添加剂凝固点的温度。
为了加强该效果，在这些运行情况中(例如低负载、空转、柴油发动机105停止工作等)可以规定，用于柴油发动机105的冷却设备(通风机等)并不运行或者仅仅以降低的冷却功率运行。
此外，通过该在隔绝的发动机舱106里的布置以及进而对柴油发动机105的余热的利用而确保，即使当低于添加剂的凝固点时(例如当周围环境温度很低而停机时间很长时)在相对较短的时间之后也已经又达到添加剂的有效温度范围，从而用于添加剂的附加的加热装置可以被相应小地确定尺寸或者必要时甚至可以取消(例如当在车辆的热态运转阶段期间减弱的废气净化可接受时)。
供应管路108.2很大程度上在排气管路107.1附近被引导，以便以简单的方式通过排气管路107.1的散热确保对供应管路108.2中的添加剂的适合的调温，从而在这里附加的用于添加剂的加热装置也可被相应小地确定尺寸或者必要时甚至可取消。
在这方面优点还在于，储罐108.1和供应管路108.2通过在发动机舱106中的布置而得到保护免受行车风影响，否则该行车风会使达到有效温度范围延迟。
在当前的实例中，在储罐108.1的抽吸开口的区域中和在供应管路108.2的区域中设有附加的加热装置，以便在各种运行状态中确保添加剂的可用性进而以及废气净化的可用性。附加的加热装置可以是简单的电加热装置。同样可以是管路，来自柴油发动机105的冷却剂循环回路的一部分冷却剂在这些管路中循环。
将储罐108.1和供应管路108.2布置在发动机舱106内部的另一个优点在于，可以在可能需要的对添加剂的冷却方面以简单的方式将必要时本就对于柴油发动机105以及驱动装置104的其他部分要提供的冷却气流也用于冷却添加剂。换言之，由此可实现这样的冷却设备(例如通风机104.2等)的经济的多重利用。
最后，将储罐108.1和供应管路108.2布置在发动机舱106内部的优点如下，它们由此以简单的方式被保护免受防止机械影响(例如石块撞击或类似情况)。
后接于柴油发动机105的催化器108.3构成为伸长的单元，其在车辆101或车厢102的垂向方向上定向。催化器108.3布置在柱状的第二壳体腔109中，该第二壳体腔在车厢102的门102.3的区域中集成在车厢102的侧壁中。
在门102.3的区域中、在车厢102的侧壁中的该集成就此来说优点在于，由此产生的柱在乘客舱102.1中一方面最高以小的程度限制乘客的运动自由性，并且也还在视觉观察下被感觉为是干扰少的。另一优点在于，可以利用排气设备107的在第二壳体腔109中延伸的各部分的余热，以即使在低的外界温度的情况下也确保门102.3的各部分的功能。
第二壳体腔109在车厢102的高度尺寸的多于50％上延伸并且因此完全穿过乘客舱102.1，从而其在乘客舱102.1中被感觉为门柱。第二壳体腔109在其垂直的侧壁上配设有隔音装置和绝热装置，从而使在乘客舱102.1中的乘客以及在车辆101外部的行人既不过度地受到排气管路107.1和催化器108.3的声音排放的损害、也不受到其热排放的损害。隔音装置和绝热装置必要时也可以在一个单元中实现。
在这里，将催化器108.3和供应管路108.2的其余部件布置在第二壳体腔109内部的优点在于，可以取消用于这些部分的复杂设计的分开的绝热，因为该功能已经可以由第二壳体腔109的可特别简单地设计的隔绝装置承担。其还可以更简单地设计，因为在排气设备107的各部分或催化器108.3与第二壳体腔109的壁之间的空气流已经有助于绝热。
将催化器108.3和供应管路108.2的其余部件布置在第二壳体腔109内部还具有这样的优点，即可以将排气管路107.1的余热以简单的方式(必要时甚至无需其它辅助装置)用于在周围环境温度低时对添加剂调温。
在此特别是排气管路107.1、催化器108.3和供应管路108.2的其余部件的垂直定向是有利的，因为由此在第二壳体腔109中(与在烟囱中类似地)可以产生有利的自然的对流，该对流有利于热传递。
为了还进一步有利于该自然的对流并且在需要时必要时也通过供应的周围环境空气实现冷却效果，第二壳体腔109在其下端部具有进风开口以及在其上端部具有排风开口，从而可以在第二壳体腔109中不受阻碍地形成垂直的空气流动，其中也携带一部分周围环境空气。进风开口以及排风开口例如可以分别在外部设置在车厢102的侧壁中和/或在车厢102的底架或车顶区域中。
此外，为了有利于对于添加剂的必需的冷却和/或加热足够的自然对流而规定，在第二壳体腔109中的、特别是在催化器108.3与第二壳体腔109的壁之间的、自由的流动横截面确定成，使得在车辆101运行时产生对于单独冷却供应部段足够的自然的对流。
然而显而易见的是，在本发明的其他变型方案中也可以设有主动的装置(通风机等)和/或被动的装置(将行车风导向到第二壳体腔中的导流板、喷嘴形的部段等)，它们在第二壳体腔中引起强制获得的对流。
在第二壳体腔109的区域中，排气管路107.1或催化器108.3的余热也可以在柴油发动机105停止工作之后(由于第二壳体腔109的隔绝)即使在低的外界温度的情况下还长时间地保证在供应管路108.2的在第二壳体腔109中延伸的部件中高于添加剂凝固点的温度。
此外，通过该在隔绝的第二壳体腔109中的布置以及进而对排气管路107.1或催化器108.3的余热的利用而确保，即使当低于添加剂的凝固点时在相对较短的时间之后已经又达到添加剂的有效温度范围，从而用于添加剂的附加的加热装置可以相应小地确定尺寸或者必要时甚至可以取消(例如当在车辆的热态运转阶段期间减弱的废气净化也可接受时)。
供应管路108.2在第二壳体腔109的区域中也很大程度上在排气管路107.1附近被引导，以便以简单的方式通过排气管路107.1的散热确保对供应管路108.2中的添加剂的适合的调温，从而在这里用于添加剂的附加的加热装置也可相应小地确定尺寸或必要时甚至可取消。
在这方面还有利的是，供应管路108.2通过在第二壳体腔109中的布置而受到保护免受行车风的影响，否则该行车风会使达到有效温度范围延迟。
最后，将供应管路108.2布置在第二壳体腔109内部的优点如下，即它们由此以简单的方式受到保护免受机械影响(例如石块撞击或类似情况)。
在此处还要指出的是，将储罐108.1布置在底部在简单地填充储罐108.1和注入管接头或注入管路的设计方面是有利的。因此，用于储罐108.1的注入管接头可以简单地在储罐108.1的上边棱的高度处布置在车厢102的侧壁中以及进而布置在可简单接近的水平上。此外由此还使得注入管接头或注入管路的复杂的设计成为多余的。
第二实施例
下面参考图3和4对根据本发明的轨道车辆201的另一优选的实施例进行描述。轨道车辆201在构造和功能方面原则上与根据图1和2的轨道车辆101相当，因此在这里主要应该对区别加以阐释。相同的或同类型的部分都以提高了数值100的附图标记来标注。如果下面没有给出详细的说明，那么在此明确地参阅关于这些部分的在上面的说明。
为了便于对以下说明的理解，在图3和4中也示出了一个坐标系，在该坐标系中，x-坐标表示轨道车辆201的纵向方向，y-坐标表示轨道车辆201的横向方向，而z-坐标表示轨道车辆201的垂向方向。
图3示出车辆201的一部分的示意性的侧视图，该车辆具有车辆纵轴201.1。车辆201包括一车厢202形式的车辆壳体，该车厢在其前端部支承在一个转向底盘203形式的行驶机构上。车厢202的(在图1中未示出的)另一个端部支承在另一个行驶机构上、例如在另一个转向底盘上。
车厢202限定一用于运输乘客的车辆内室202.1。车辆内室202.1在此具有底板202.2，该底板又限定一底板水平面。沿车辆201的纵向方向，在转向底盘203后面设置有包括柴油发动机205形式的内燃机的驱动单元204。柴油发动机205又驱动发电机204.1，该发电机将驱动能量提供给车辆201的驱动转向底盘的电动行驶马达。
驱动单元204在底部在车厢202的第一壳体腔206中布置在底板水平面下方。该第一壳体腔206(其在图4中在根据图3的线IV-IV的高度上剖开示出)除了必要的进风开口和排风开口之外在四周配设有隔音装置和绝热装置，以便将由第一壳体腔206限定的发动机舱相对于周围环境、特别是相对于乘客或行人经常来往的在车辆201内部或外部的区域进行屏蔽或者说封装。必要时进风开口和排风开口也布置和设计成，使得实现来自发动机舱206的尽可能少的声音排放。
通过发动机舱206的该封装而实现，在车辆内部里的乘客和在车辆外部的人员一方面遭受尽可能小的由于车辆的噪音干扰。同样由此实现，这些人员不遭受由于柴油发动机的热辐射的过度损害。
在此一方面显而易见的是，隔音装置和绝热装置可以由相同的构件实现。同样也显而易见的是，仅仅发动机舱的与在车辆正常运行时由车辆201内部和外部的人员在正常运行中经常来往的区域相邻接的那些区域可以配设有相应的隔绝装置。特别是也可规定，发动机舱的面对轨道的底面仅仅用一相应的盖板封闭，但并未配设分开的隔绝装置，在所述底面的区域中在车辆的正常运行中(例如在汽车联运中)没有人员停留。
柴油发动机205与排气设备207连接，该排气设备将柴油发动机205的废气排出到车辆201的周围环境中。排气设备207对于柴油发动机205的每个缸体底座具有一个排气管路207.1，通过该排气管路将废气排出。在这些排气管路207.1中可以分别连接一个或多个颗粒过滤器，以便将颗粒从废气中过滤出来。
此外，在每个排气管路207.1中连接添加剂供应装置208的一个供应部段。添加剂供应装置将添加剂供应给废气流，该添加剂在催化反应中、例如在所谓的选择性催化还原(SCR)中将废气中的氮氧化物(NOx)转化为氮和水。
此外，添加剂供应装置208包括一储罐208.1形式的储存容器，在该储罐中储备含水的尿素溶液。该尿素溶液可以是32.5％的尿素溶液，如其通常以商标名称AdBlue
Figure BPA00001250180600151
销售。然而显而易见的是，在本发明的其他变型方案中也可以应用其他组分和/或其他物态(例如以固体或气体的形式)的添加剂，通过将它添加到废气中(这必要时在相应的制备之后进行)，可以实现相应地净化废气、特别是相应地减少废气中的氮氧化物含量。
在当前的实例中，将尿素溶液从储罐208.1通过多个供应管路208.2供应至相应的供应部段208.3，该供应部段在相应的排气管路207.1中尽可能远地在废气流上游(也就是说尽可能靠近于柴油发动机205)布置在具有尽可能高的废气温度的区域中。如果存在废气涡轮增压器，则相应的供应部段208.3优选直接布置在废气涡轮增压器下游。
然后在供应部段208.3中通过喷射喷嘴来雾化喷洒一部分尿素溶液并且将其供应给废气。在此有利的是，在废气中在具有强烈涡流的区域中进行喷入，以便实现尿素溶液的小液滴的尽可能均匀和精细的分布。通过小液滴的精细的分布和高的温度，在废气中实现特别良好地形成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。它们随后在排气设备207的进一步位于下游的SCR催化器207.2中在上述的选择性催化还原(SCR)中与废气的氮氧化物(NOx)发生反应并且因此引起期望的氮氧化物减少，然后将净化过的废气在车厢202的车顶区域中排出到周围环境。
尿素溶液的未被喷入的部分用于冷却喷射喷嘴并且返回到储罐208.1中。在那里其可以在确定的运行情况下(热态运转阶段等)此外用于对尿素溶液调温。
如开头已经提到地，尿素溶液的有效温度向下由其凝固点限定(凝固点大约为-11℃)。尿素溶液的有效温度或储存温度向上由尿素溶液开始分解时的温度限定。其结果是，必须进行尿素溶液的调温，以便确保遵守该有效温度范围。然而利用本发明可以在该实施例中将为此所需的消耗保持得低。
例如将用于尿素溶液的储罐208.1布置在发动机舱206内部具有这样的优点，即可以取消用于储罐208.1的分开的绝热，因为该功能已经可以由发动机舱206的隔绝装置承担。必要时，在上述的、发动机舱的底面并未配设这样的隔绝装置的情况下仅仅需要在储罐的底面上配设一个简单的(例如板状的)隔绝装置。发动机舱106的隔绝装置还可以比储罐的分开的隔绝装置构造得更简单，因为在储罐106与发动机舱106的壁之间的空腔已经有助于绝热。
将储罐208.1、供应管路208.2和供应部段208.3在隔绝的发动机舱206中布置在柴油发动机205附近还具有这样的优点，即可以将柴油发动机205以及排气管路207的余热以简单的方式(必要时甚至无需其它的辅助装置)用于对尿素熔液进行调温。因此，该由于隔绝而仅仅缓慢地从发动机舱206排出的余热在低的发动机负载时或甚至在柴油发动机205停止工作之后(由于发动机舱206的隔绝)即使在低的外界温度的情况下还长时间地保证在储罐208.1、供应管路208.2和供应部段208.3中高于尿素熔液凝固点的温度。
为了加强该效果，在这些运行情况中(例如低负载、空转、柴油发动机205停止工作等)可以规定，用于柴油发动机105的冷却装置(通风机等)并不运行或者仅仅以降低的冷却功率运行。
此外，通过该在隔绝的发动机舱206里的布置以及进而对柴油发动机205的余热的利用而确保，即使当低于尿素熔液的凝固点时(例如当周围环境温度很低而停机时间很长时)在相对较短的时间之后也已经又达到尿素熔液的有效温度范围，从而用于尿素熔液的附加的加热装置可以被相应小地确定尺寸或者必要时甚至可以取消(例如当在车辆的热态运转阶段期间减弱的废气净化可接受时)。
相应的供应管路208.2很大程度上在发动机205或排气管路207.1附近被引导，以便以简单的方式通过排气管路207.1的散热确保对供应管路208.2中的尿素溶液的适合的调温，从而在这里附加的用于尿素熔液的加热装置也可被相应小地确定尺寸或者必要时甚至可取消。
在这方面优点还在于，储罐208.1、供应管路208.2和供应部段208.3通过在发动机舱206中的布置而得到保护免受行车风影响，否则该行车风会使达到有效温度范围延迟。
在当前的实例中，在储罐208.1的抽吸开口的区域中和在供应管路208.2的区域中设有附加的加热装置，以便在各种运行状态中确保尿素溶液的可用性进而以及废气净化的可用性。附加的加热装置可以是简单的电加热装置。同样可以是管路，柴油发动机205的冷却液的一部分在这些管路中循环。
将储罐208.1、供应管路208.2和供应部段208.3布置在发动机舱206内部的另一优点在于，在可能需要的对尿素溶液的冷却方面可以以简单的方式将必要时本就对于柴油发动机205以及驱动装置204的其他部分要提供的冷却气流也用于冷却尿素熔液。换言之，由此可实现这种冷却设备(例如通风机204.2等)的经济的多重利用。
最后，将储罐208.1、供应管路208.2和供应部段208.3布置在发动机舱206内部的另一个优点如下，它们由此以简单的方式被保护免受机械影响(例如石块撞击或类似情况)。
后接于柴油发动机205的SCR催化器207.1构成为伸长的单元，其在车辆201或车厢202的垂向方向上定向。SCR催化器208.3布置在柱状的第二壳体腔209中，该第二壳体腔在车厢202的门202.3的区域中集成在车厢202的侧壁中。
在门202.3的区域中、在车厢202的侧壁中的该集成就此来说优点在于，由此产生的柱在乘客舱202.1中一方面最高以小的程度限制乘客的运动自由性，并且也还在视觉观察下被感觉为是干扰少的。另一优点在于，可以利用排气设备207的在第二壳体腔209中延伸的部分的余热，以即使在低的外界温度的情况下也确保门202.3的各部分的功能。
第二壳体腔209在车厢202的高度尺寸的多于50％上延伸并且因此完全穿过乘客舱202.1，从而其在乘客舱202.1中被感觉为门柱。第二壳体腔209在其垂直的侧壁上配设有隔音装置和绝热装置，从而使在乘客舱202.1中的乘客以及在车辆201外部的行人既不过度地受到排气管路207.1和SCR催化器207.2的声音排放的损害、也不受到热排放的损害。隔音装置和绝热装置必要时又可以在一个单元中实现。
在这里，将SCR催化器207.2布置在第二壳体腔209内部的优点在于，可以取消用于这些部分的复杂设计的分开的绝热，因为该功能已经可以由第二壳体腔209的可特别简单地设计的隔绝装置承担。其还可以更简单地设计，因为在排气设备207的部分、特别是SCR催化器207.2与第二壳体腔209的壁之间的空气流已经有助于绝热。
在此特别是排气管路207.1和SCR催化器207.2的垂直定向是有利的，因为由此在第二壳体腔209中(与在烟囱中类似地)可以产生有利的自然的对流，该对流有利于热传递。
为了还进一步有利于该自然的对流并且在需要时必要时也通过供应的周围环境空气实现冷却效果，第二壳体腔209在其下端部具有进风开口以及在其上端部具有排风开口，从而可以在第二壳体腔209中不受阻碍地形成垂直的空气流动，其中也携带一部分周围环境空气。进风开口以及排风开口例如可以分别在外部设置在车厢202的侧壁中和/或在车厢202的底架或车顶区域中。
此外，为了有利于对于必需的冷却足够的自然的对流而规定，在第二壳体腔209中的、特别是在SCR催化器207.2与第二壳体腔209的壁之间的、自由的流动横截面确定成，使得在车辆201运行时产生对于单独冷却排气设备207的位于第二壳体腔209中的各部分足够的自然的对流。
然而显而易见的是，在本发明的其他变型方案中也可设有主动的装置(通风机等)和/或被动的装置(将行车风导向到第二壳体腔中的导流板、喷嘴形的部段等)，它们在第二壳体腔中引起强制获得的对流。
上面仅仅根据具有在底部布置的发动机舱的实例以及具有垂直布置的第二壳体腔的实例对本发明进行了描述。然而显而易见的是，本发明也可以与发动机舱以及第二壳体腔的任意其他的布置相结合地应用。特别地，发动机舱也可以布置在乘客舱的水平上(在一个分开的隔间里)或者甚至布置在车辆的车顶区域中。此外，在本发明的其他变型方案中可以设置仅仅一个唯一的壳体腔(例如发动机舱)，在该壳体腔中设置有储罐、供应装置和排气设备。

Claims (23)

1.轨道车辆，包括：
-车辆壳体(102；202)，该车辆壳体限定车辆内室(102.1；202.1)；
-内燃机(105；205)；和
-与内燃机(105；205)连接的排气设备(107；207)，用于排出内燃机(105；205)的废气，其中，
-排气设备包括添加剂供应装置(108；208)，该添加剂供应装置构成为用于给内燃机(105；205)的废气流供应用于减少有害物质的添加剂，以及
-添加剂供应装置(108；208)包括用于添加剂的储存容器(108.1；208.1)和与该储存容器连接的、用于将添加剂供应至废气流的供应部段(108.3；208.3)，其特征在于，
-所述储存容器(108.1；208.1)和/或所述供应部段(108.3；208.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)设置在车辆壳体(102；202)的至少一个壳体腔(106，109；209)中，
-所述至少一个壳体腔(106，109；209)至少在邻接于车辆内室(102.1；202.1)和/或邻接于车辆周围环境的、乘客经常来往的区域中配设有隔音装置和/或绝热装置。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆，其特征在于，所述供应部段(108.3)包括用于在废气流中减少有害物质的催化器、特别是SCR催化器。
3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆，其特征在于，所述储存容器是储罐(108.1；208.1)，在该储罐中储备有液体形式的添加剂。
4.根据权利要求3所述的轨道车辆，其特征在于，所述添加剂是含水的尿素溶液、特别是32.5％的尿素溶液。
5.根据权利要求3或4所述的轨道车辆，其特征在于，
-设有用于对添加剂调温的调温装置，
-所述调温装置构成为用于对以下部分调温：储存容器(108.1；208.1)的至少一个部分，和/或将添加剂从储罐(108.1；208.1)引导至供应部段(108.3；208.3)的管路(108.2；208.2)的至少一个部分，和/或供应部段(108.3；208.3)的至少一个部分。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆，其特征在于，所述调温装置包括用电运行的加热管路和/或由内燃机(105；205)的冷却剂循环回路供给的加热管路。
7.根据权利要求5或6所述的轨道车辆，其特征在于，所述调温装置包括至少一个冷却装置(104.2)。
8.根据权利要求7所述的轨道车辆，其特征在于，所述冷却装置包括内燃机(105；205)的冷却设备的至少一个鼓风机(104.2)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述储存容器(108.1；208.1)与内燃机(105；205)相邻地设置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述储存容器(108.1；208.1)设置在第一壳体腔(106；206)中，所述第一壳体腔(106；206)形成用于内燃机(105；205)的发动机舱。
11.根据权利要求10所述的轨道车辆，其特征在于，所述第一壳体腔(106；206)相对于其周围环境基本上完全地配设有隔音装置和/或绝热装置。
12.根据权利要求10或11所述的轨道车辆，其特征在于，所述车辆壳体(102；202)在车辆内室(102.1；202.1)中限定用于乘客的底板水平面；并且所述第一壳体腔(106；206)设置在底板水平面的下方。
13.根据前述权利要求中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述供应部段(108.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)设置在第二壳体腔(109)中。
14.根据权利要求13所述的轨道车辆，其特征在于，所述第二壳体腔(109；209)设置在车辆壳体(102；202)的侧壁和/或端壁的区域中。
15.根据权利要求13或14所述的轨道车辆，其特征在于，所述第二壳体腔(109；209)沿车辆壳体(102；202)的垂向方向在车辆壳体(102；202)的至少50％的高度上延伸。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述车辆内室(102.1；202.1)具有乘客舱；并且所述第二壳体腔(109；209)沿车辆壳体(102；202)的垂向方向在乘客舱的高度上延伸。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述第二壳体腔(109；209)限定在车辆壳体(102；202)的内室中的柱状的部段。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述第二壳体腔(109；209)设置在车辆壳体(102；202)的门开口(102.2)的区域中。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述供应部段(108.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)构成为伸长的，其中，所述供应部段(108.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)限定沿车辆壳体(102；202)的垂向方向定向的纵轴。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，在所述第二壳体腔(109；209)中设有对流装置，用于产生对供应部段(108.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)进行冷却的对流。
21.根据权利要求20所述的轨道车辆，其特征在于，所述对流装置包括构成在供应部段(108.3；208.3)与第二壳体腔(109；209)的壁之间的自由的流动横截面，该自由的流动横截面确定成，使得在车辆运行时产生对于单独冷却供应部段(108.3)和/或用于减少有害物质的催化器(207.2)足够的自然的对流。
22.根据权利要求13至21中任一项所述的轨道车辆，其特征在于，所述第二壳体腔(109；209)具有至少一个排风开口和特别是具有至少一个进风开口。
23.根据权利要求22所述的轨道车辆，其特征在于，所述排风开口设置在第二壳体腔(109；209)的上端部的区域中；并且所述进风开口设置在第二壳体腔(109；209)的下端部的区域中。
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