CN103370508B - 具有用于注入气体试剂的设备的排气管路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆的排气管路（2），包括:两个单体，即上游单体（14）及下游单体（16），用于处理沿该排气管路（2）通过的废气，所述上游单体（14）及所述下游单体（16）串联地设置在该排气管路（2）中；注入部分（18），其设置在由上游单体（14）限定的上游面（20）与由下游单体（16）限定的下游面（22）之间，并包括供废气流从中流过的管道（24），所述管道从上游面（20）延伸至下游面（22），该管道（24）在上游面（20）与下游面（22）之间具有设定长度的中心线（L1）；用于注入呈气体形式的试剂的设备（25），包括安装在注入部分（18）上并且设计成将气体形式的试剂注入到注入部分中的试剂注射器（26）。该注入部分（18）包括至少一个第一杯状件（30），其设置在处于废气流路径中的管道（24）内，使得排气管路的平均行程比该设定长度长至少20%。

Description

具有用于注入气体试剂的设备的排气管路
技术领域
本发明主要涉及用于机动车辆的排气管路，该排气管路装配有用于注入还原气体的设备，该还原气体用作发动机废气的选择性还原催化剂。
更具体地，本发明涉及一种用于机动车辆的排气管路，其中包括：
-两个单体（monolithes），即，上游单体及下游单体，用于处理沿该排气管路通过的废气，所述上游单体及下游单体串联地设置在该排气管路中，
-注入部分，其设置在由上游单体限定的上游面与由下游单体限定的下游面之间，并且包括供废气流从中流过的管道，所述管道从上游面延伸至下游面，该管道具有中心线，该中心线在上游面与下游面之间具有设定长度，
-用于注入呈气体形式的试剂的设备，其包括试剂注射器，该试剂注射器安装在注入部分上，并且设计成将呈气体形式的试剂注入到该注入部分中。
提供这种排气管路来装备诸如柴油机之类的内燃机。
背景技术
在排气管路包括用于氮氧化物的还原系统及在该系统上游的设置用于注入诸如尿素之类还原剂的设备均为已知技术。尿素注入区域最为普遍的构造通常是设置在位于上游的颗粒过滤器（其前面是氧化催化器）与位于下游的氮氧化物的选择性催化还原器（SCR）之间。另一相对普遍使用的解决方案包括将注入区域置于氧化催化器与被浸渍以对氮氧化物的还原进行处理的颗粒过滤器之间，或是置于氧化催化器与跟随有传统颗粒过滤器的SCR催化器之间。
然而，在这两种情况下，当前的注入区域从上游单体（可为颗粒过滤器或氧化催化器）的出口面直到后一单体（可为SCR催化器或渗入SCR的颗粒过滤器或跟随有标准颗粒过滤器的SCR催化器）的入口面，包括:减小气体通道直径的收敛锥部、支承该注射器的管子、和增大气体通道直径的发散的锥形入口。另外，在大多数的情况下，注入区域包括位于管内该注射器支承件之后的混合器。
特别是由于收敛的锥部及发散的锥部的存在，这种布置的长度不可能缩短。另外，为了确保尿素注射系统的正确操作，需要使尿素注入、尿素蒸发、尿素水解—热解成氨、以及将氨与废气相混合等功能的执行能让下游单体的入口面上获得的氨在废气中非常均匀的散布。尿素到氨的这种转化过程及氨与废气之间的混合需要时间，并且因此需要相当长的行进距离。
总的来说，通过尽可能多地优化这些功能，可将两个单体之间的距离缩短至200mm。然而，具有缩短距离的这种布置不仅生产成本高、而且难以制作。
某些排气管路装配有用于注入呈气体形式的氨的设备，用以代替了尿素的注入。用于注入气态氨的部分可处于两个单体之间，但这中设计也使得单体间的长度不可缩短。不管在哪种情况下，该长度必须能使注入的氨与废气之间混合充分。
发明内容
在这种情况下，本发明旨在提出一种在操作上更加令人满意、且体积更小及生产成本更低的排气管路。
为此，本发明涉及一种上述类型的排气管路，其特征在于，该注入部分包括至少一个第一杯状件，其设置在位于废气流路径中的管道内，使得废气流管路的平均行程比设定长度长至少20%，
该注入部分包括设置在位于上游面与第一杯状件之间的循环管道内的第二杯状件，
并且，试剂的注入在第一杯状件与第二杯状件之间进行。
该排气管路可包括下列特征中的一个或更多个，这些特征可被单独考虑或者根据任何技术可能的结合加以考虑：
-该设定长度大致处于40至140mm之间；
-该第一杯状件具有围绕该注入部分的中心线螺旋弯曲延伸的底部；
–该第一杯状件的底部围绕该注入部分的中心线螺旋弯曲延伸，用以执行四分之三圈回转；
-该第一杯状件具有处于该螺旋上的、距离上游面最远端部的开口；
-该第一杯状件包括处于该螺旋的距离上游面最远端部的喙状件；
-该喙状件朝向上游面并朝向螺旋的外部延伸第一杯状件的底部；
-该第二杯状件具有围绕注入部分中心线螺旋弯曲延伸的底部；
-该第二杯状件具有处于该螺旋的距离上游面最远的端部处的开口；
-该第二杯状件具有处于该螺旋的距离上游面最近的端部处的开口；
-两个杯状件在其间限定了螺旋形管道，该螺旋形管道从第二杯状件的开口起始转到第一杯状件的开口，延伸至少180°、优选地为275°，并且具有大致大于2300mm2的直横截面；
-第一杯状件包括圆形壁，其具有朝向上游面突出的中心区域及朝向上游面、环绕突出的中心区域的中空外围区域，在第一杯状件处于突出的中心区域与中空外围区域之间的壁中形成开口；
-第二杯状件包括圆形壁，其具有转向上游面的、中空中心区域及朝向上游面突出、环绕该中空中心区域的外围区域，在第二杯状件处于中空中心区域与突出的外围区域之间的壁中形成开口；
-第一杯状件与第二杯状件构造成赋予废气从第二杯状件的开口到第一杯状件的开口的螺旋运动；
-第一杯状件的开口及第二杯状件的开口围绕中心线相对于彼此成角度地偏置的；
-杯状件具有直径大致等于5mm的多个穿孔或具有开口；
-第一杯状件在其表面的至少一部分上包括金属丝网层；
-试剂注射器定向成使得注入方向垂直于注入部分；并且
-试剂注射器定向成使得注入方向平行于注入部分的切线。
附图说明
下面参考附图，对发明的其它特征与优点进行详细描述，描述仅用于信息而非限制性地，其中：
-图1是根据本发明一个实施方式的排气管路的分解立体图；
-图2是图1所示排气管路的操作过程分解立体图，其举例说明了该排气管路的操作；
-图3是图1所示排气管路的组合立体图；
-图4、5、6和7是图1所示排气管路的、设置有用于使气体/氨混合物均质化的设备的视图；
-图8是根据本发明排气管路第二实施方式的剖面图；
-图9是图8所示排气管路第二实施方式杯状件的立体图；
-图10是图8所示排气管路第二实施方式杯状件之一的立体图；
-图11是根据本发明排气管路第三实施方式的剖面图；
-图12是图11所示排气管路第三实施方式的另一剖面图；和
-图13是图11所示排气管路第三实施方式的杯状件的立体图。
具体实施方式
在下列描述中，上游及下游是相对于在图中用箭头指示的废气沿排气管路行进的正常方向来理解的。
图1中部分示出的排气管路2用于安装在装配有诸如柴油机之类内燃机的机动车辆上。该排气管路2包括两个用于处理废气的设备4、6。每个废气处理设备4、6包括外部壳体10、12及设置在壳体10、12内的单体14、16。
例如，用于处理废气的上游设备14是颗粒过滤器或氧化催化器，并且用于处理废气的下游设备16是SCR催化器、或渗入SCR的颗粒过滤器、或跟随有标准颗粒过滤器的SCR催化器。
作为例子，氧化催化器或SCR催化器的单体包括可透过气体且覆盖有催化金属的结构，从而有助于燃烧气体的氧化和/或氮氧化物的还原。颗粒过滤器的单体适用于存留由发动机发出的烟灰颗粒，并且可选择性地用于粘结气态污染物。
排气管路2还包括设置在由上游单体14限定的上游面20与由下游单体16限定的下游面22之间的注入部分18。上游面20是废气离开上游单体14所经过的面，而下游面22是废气进入下游单体16所经过的面。
注入部分18包括废气流从上游面20至下游面22所通过的管道24。
排气管路2还包括注入设备25，该注入设备25又包括试剂注射器26和贮存装置27，该试剂注射器26安装在注入部分18上、并且用来将呈气体形式的试剂注入到该注入部分18中，该贮存装置27用来为注射器26供应呈气体形式的试剂。
管道24具有中心线L1，该中心线L1在上游面20与下游面22之间具有设定长度。中心线L1是通过管道24的直横截面的几何中心的线。举例说明，它是平行于上游单体与下游单体轴线的直线。它垂直于上游面20及下游面22并且经过它们的中心。
该注入部分18包括设置在管道24内、处于废气流的路径中的杯状件28。该杯状件28被称之为堰式件（weir）。堰式件28具有围绕注入部分的中心线螺旋环绕的底部、及在该螺旋的距离该上游面最远端部处的大开口29。该开口29既相对于中心线L1是倾斜的，又相对于垂直于中心线L1的平面是倾斜的。
杯状件28的直径等于排气管道的内径。它在管道24的整个直横截面上延伸。该杯状件28的外围边缘承靠在管道的内表面上。
堰式件28的螺旋形状引发废气的旋转运动，唯一的出口为下游。废气完成大致一个完整的回转。
堰式件28的最上游部分距离上游单体的出口面20约6mm。根据一种替代方式，该距离可增加至10mm以避免过度增大背压。
另外，注入部分18包括被称之为“通道”的第二杯状件30，其设置在位于第一杯状件28与下游面22之间的管道24内，该第二杯状件30具有围绕该注入部分中心线L1螺旋环绕的底部。
优选地，第二杯状件30的底部围绕该注入部分的中心线螺旋弯曲延伸，执行四分之三圈回转。
第二杯状件30在该螺旋距离上游面最远端部具有开口。该开口由第二杯状件30螺旋形底部的两个端部边缘及管道24的壁加以限制。
第二杯状件30的直径等于排气管道的内径。它在管道24的整个直横截面上延伸，杯状件30的外围边缘承靠在该管道的内表面上。
这两个杯状件28、30之间限定出螺旋形的管道，该管道从堰式件28的开口29转到杯状件30的开口，并且在至少延伸180°、优选地延伸275°。该螺旋形的管道在侧向上由管道24的内表面加以限制。
螺旋形的管道及杯状件的开口为废气提供了大致大于2300mm2的横截面，优选地，该横截面至少为2375mm2。该横截面对应于通常使用在排气管路中、特别是使用在注入区域中的直径为55mm的管段。
第一杯状件28的开口及第二杯状件30的开口围绕中心线L1相对于彼此成角度地偏置，以便防止形成与废气流注入部分的中心线L1平行的直接路径。
该注入部分具有直径约为150mm的圆筒形侧壁，即，大致等于气体处理设备的直径，其长度处于40mm与140mm之间。优选地，上游单体的上游面与下游单体的下游面之间的距离处于60mm与100mm之间。
该侧壁与环绕下游单体16的外部壳体12是一体的。
两个杯状件通过诸如焊接的方式固定至该侧壁。
侧壁包括用于插入试剂注射器的开口用以将其固定至第一杯状件28与第二杯状件30之间的壁上，其中，该试剂为气态氨。
提供注入设备25用来注入诸如气态氨之类的气体试剂。它可是例如专利申请WO2008/077652中所描述的类型。该气体试剂可以为别的还原剂
设备25包括氨贮存装置27，该氨贮存装置27用来将通过流量计量的气态氨供给至注射器26。贮存装置27在图1中象征性地示出。该贮存装置27通常包括氨的主存储器、氨的操作存储器、将主存储器连接于该操作存储器的第一管路、插置在该第一管路上的截止阀、将该操作存储器连接至注射器的第二管路、以及插置在第二管路上的计量阀。
主存储器及操作存储器均包括能够选择性地吸收或吸附气态氨并且能使气态氨解除吸附的材料，该材料在下文中称之为氨存储材料。
该操作存储器包括例如Mg(NH3)6Cl2。该主存储器包括例如Sr(NH3)8Cl2或Ca(NH3)8Cl2。
该操作存储器装配有用于加热该氨存储材料的装置。在启动加热的情况下，在该操作存储器内气体压力的作用下，氨被从该存储材料中解除吸附并且流至注射器。当停止加热时，气态氨被该存储材料吸收或吸附。
主存储器优选地也装配有用于加热氨存储材料的装置。该主存储器的功能是用于在该操作存储器是空的或几乎是空的时，对该操作存储器进行补给。
可在第二管路上位于计量阀上游的地方插置缓冲存储器。该计量阀由计算机控制以调节计量阀上游的气态氨压力及注入到该注入部分中的气态氨流速。为此，计算机还控制该操作存储器中的加热装置。
另外，计算机也控制截流阀和该主存储器的加热装置。
注射器26可是适用于将气态氨注入到该注入部分的任何类型的注射器。该注射器26可以是在注入部分24中露头的简单的管子。它可被定向成例如使得注入方向垂直于注入部分的侧壁。
根据一种替代方式，该注射器被定向成使得注入方向相对于侧壁的切线具有处于40°与45°之间的角度，以便使得其喷射与废气并流。
根据图3中由混合线示出的另一替代方式，注射器26被定向成使得注入方向平行于侧壁的切线，从而能够获得更为紧凑的注入部分18。
作为选项，贮存器27可包括充注诸如氨基甲酸铵或尿素、或其它氨前体之类材料的加热反应器。
在US2006/0117741、US6301879和US6399034中描述了这种贮存器。当这些材料被加热时，它们分解而同时产生供给该注射器26的气态氨。
根据另一替代方式，气态氨可负压存储在贮存器27中。
现在以图2中标出的废气流线路，对上述排气管路的操作进行概述。
通过该上游单体14之后，废气以大致均匀的分布离开该上游单体14。废气流是层状的并且大致平行于中心线L1。废气到达该第一杯状件28。平行于中心线L1的气流被第一杯状件28阻挡，该第一杯状件28的螺旋形状引起了气体的旋转运动。
气体随后进入通道30，通道30的螺旋形状保持废气的旋转运动。
在第一杯状件28或堰式件的出口处，气态氨被注入到通道30的上游部分中。在气体于通道30中经过期间，即，在气体在执行四分之三圈回转所需的期间里，气态氨与废气之间进行混合。废气在四分之三圈回转期间行进的平均距离约为180mm。该距离适于使得气态氨在废气中能够极好地分散开，从而使得氨与废气形成均质的混合物。
一旦气体到达通道30的开口或出口，它们就通过下游单体16。
到达此阶段的气体平均已经执行了略大于一圈回转；因此它们已获得了相当大的切向速度，并且“冲击”该下游表面22或沿该部件“冲击”单体16的入口表面。已知的是，这种到达单体的方式有助于在所述单体的表面上获得良好且均匀的分布。
该注入部分18通常具有仅60mm的长度及150mm的直径，即，环绕上游单体及下游单体外部壳体的直径。由此，如图3中所示，该注入部分被包含在直径为60×150mm的圆筒中，使得排气流管路的平均行程能够相对于在上游面20与下游面22之间的设定长度至少增加20%。
另外，如果气体流速不同于上面所引用的示例，那么圆筒的长度也将是不同的以形成所需的通路部分。如果流速较高，那么将需要增加这两个单体之间的距离。如果流速较低，那么将能够缩短该距离。
该实施方式可用在机动车辆底盘的下方或（处于接近位置中的）歧管下方，可用于水平或竖直部分中。
为了确保最佳的均质化，如图4中所示，第一杯状件28包括直径大致为5mm的多个穿孔40。
例如，如果气态氨透过该注入部分的喷射具有很少能量，则它将不会渗透到气体流的深层次。氨在通道30的外部边缘上的浓度将因此大于中心处的浓度。通道30外部边缘上方的堰式件28上设置的穿孔40将使得离开该上游单体14的气体能够短路（short-circuit）通道30的入口，并且减小通道30的外围处的氨/空气比率。
相反，如果该注入设备25的特征使得大部分的氨位于通道30的内部、处于中心部分中，则穿孔40将悬于该区域之上。
在图5及图6中所示的一种替代方式中，该注入部分18包括位于两个杯状件之间的线性混合器，以形成旨在扰乱气流、以便于使废气与氨混合均匀的障碍物。该混合器可呈如图5中所示的固定在第二杯状件30上且朝向第一杯状件28（于此未示出）的翼状件50或凸起的舌状件的形式，或者呈如图6中所示的螺旋形状60。
根据图7中所示的另一替代方式，第二杯状件30包括设置在其表面至少一部分上的金属丝网层70。在组装之前，独立于构成该注入部分18的其它部件而放置该第二杯状件30，使其能够将金属丝网层70安置在特定位置中。实际上，将金属丝网层安置在排放导管中是非常困难的。
在图7中，通道30的被金属丝网层70所覆盖的部分要比外壁热。
也可以将金属丝网层70固定在与第二杯状件30相对的、第一杯状件28的下部部分（于此未示出）。
可以理解，该注入部分18可有一个或多个替代方案，这些方案设计成使得废气/氨混合物得到最佳均质化，这些替代方案可被单独考虑或根据任何技术上可能的组合进行考虑。
图8（剖视图）、图9及图10（立体图）中示出了注入部分318的第二实施方式。该注入部分318包括第一杯状件328及第二杯状件330。
用于处理废气的下游设备6的外部壳体12被固定于、且相对于废气而言被气密于用于处理废气的上游设备4的外部壳体10的下部部分。下游单体16及这两个杯状件328、330置于下游外部壳体12的内部。
第一杯状件328具有围绕该注入部分318的中心线L1螺旋弯曲延伸的底部。第一杯状件328具有转向下游面22的凹陷，使得第一杯状件328的底部形成第二杯状件330的盖子。
第一杯状件328于该螺旋最为靠近该上游面20的端部具有大开口329。该开口329既相对于中心线L1是倾斜的，相对于垂直于中心线L1的平面也是倾斜的。
第一杯状件328具有延伸第一杯状件328底部、且大致垂直于中心线L1延伸的外围轮缘350，该外围轮缘350通过形成在下游外部壳体12上游部分的外围腔352。该第一杯状件328的外围轮缘350通过诸如焊接方式被固定于、相对于废气气密于下游外部壳体12。
第一杯状件328的底部还包括多个穿孔340，从而能够确保废气的最佳均质化。
第二杯状件330设置在第一杯状件328与下游面22之间，第二杯状件330具有围绕该注入部分318的中心线L1螺旋弯曲延伸的底部。
优选地，第二杯状件330的底部围绕该注入部分318的中心线L1螺旋弯曲，并且执行至少四分之三圈回转。
第二杯状件330于该螺旋距离上游面20最远端处设有开口354。该开口354由第二杯状件330螺旋形底部的两个端部边缘356A、356B限制，并且由第二杯状件330的外围壁358限制，第二杯状件330的外围壁358承靠在管道的内表面上。
第二杯状件330具有延伸第二杯状件330的外围壁358并且大致垂直于中心线L1延伸的外围轮缘360，该外围轮缘360通过在下游外部壳体12上游部分中形成的外围腔352。第二杯状件330的外围轮缘360通过例如焊接方式固定于、且相对于废气而言气密于该下游外部壳体12。
第一杯状件328的外围轮缘350及第二杯状件330的外围轮缘360由此设置成彼此相对且彼此接触，并且通过例如焊接方式彼此固定，且对于废气而言气密。
两个杯状件328、330之间限定一螺旋形管道，该螺旋形管道从第一杯状件328的开口329转到第二杯状件330的开口354并且延伸至少180°、优选地延伸至少275°。
第二杯状件330还包括设置于其下游端、即该螺旋距离上游面20最远的端部的喙状件380。该喙状件380朝向上游面20且朝向螺旋管道的外部延伸该第二杯状件330的底部，并由端部边缘356B限定。喙状件380由此形成朝向上游面20的凸起槽口。
作为示例，该喙状件380的曲率半径为5.5mm，高度为7mm，该喙状件380的高度可增加至10mm。该喙状件380在角度上延伸10°，该数值可增加至90°。
该喙状件380可起到限制处于开口354之后的氨浓度的作用，这将在稍后更为详细地解释。
用于注入气体试剂设备的注射器（未示出）用以注入到由两个杯状件328、330限定的螺旋形管道。为此，将它固定在第一杯状件328的底部上、处于开口329的附近。
根据一个替代方式，将注射器固定在第二杯状件330的外围壁358上。
现在将参照其中用箭头示出废气流的图8来概述上述根据第二实施方式的排气管路的操作。
如前所述，废气到达第一杯状件328。气体在经过上游单体14之后被第一杯状件328收集起来。
随后，废气通过开口329或穿过多个穿孔340进入螺旋形管道并且在该螺旋形管道中循环直到开口354。
在螺旋形管道的入口处，气态氨被注入并在废气在螺旋形管道中通过时与废气混合。
在螺旋形管道的出口处，喙状件380迫使废气的下层，即接近于第二杯状件330且高度充满氨的气体层，突然改变方向而使其向上、即朝向上游面20的方向，并且与位于其正上方的气体层混合，该中间层所充氨的量较少。第二杯状件330的出口处的废气因而具有平均且均质的氨浓度。
另外，喙状件380引起的气体下层的突然偏离在第二杯状件330的开口处、即图8中以D标出的区域中形成一个真空。该真空抽吸位于第二杯状件330的出口与下游单体16之间的废气，从而使得下游面22上的废气能够更好地旋转。
作为示例，在注入部分318的直径为150mm且长度为70mm的情况下，氨在下游面22上的均匀性指数从百分之五增加至百分之九。
另外，如前述示例，可在螺旋形管道内集成搅拌器和/或在螺旋形管道壁的一部分上可包括金属丝网以确保气体与氨的最佳均质性。
该实施方式的优点是改善了氨在下游单体16下游面22上的分布，氨由此被均匀地分布在下游单体16中。
图11、图12（剖视图）及图13（立体图）中示出了该注入部分418的第三实施方式。该注入部分418包括第一杯状件428及第二杯状件430。
用于处理废气的下游设备6的外部壳体12通过第二杯状件430固定于、相对于废气而言气密于用于处理废气的上游设备4的外部壳体10。这两个杯状件428、430设置于上游外部壳体10与下游外部壳体12之间的交界处，第一杯状件428处于上游外部壳体10的内部，第二杯状件430处于下游外部壳体12的内部。
第一杯状件428朝下游面22开放并包括不具有锋利边缘的圆形壁。该壁具有转向上游面20的中空中心区域450、以及朝向上游面20突出并环绕该中空中心区域450的外围区域452。突出的外围区域452包括彼此相对的下部外围部分454和上部外围部分456，该下部外围部分454具有沿中心线L1的轴向高度，该轴向高度相对于该上部外围部分456的轴向高度而言较短。下部外围部分454与上部外围部分456通过两个相对的侧部外围部分458彼此连接。
第一杯状件428相对于通过该注入部分418的中心线L1及试剂注射器436的平面而言是对称的（图12）。
大开口429形成在第一杯状件428位于中空的中心区域450与突出的外围区域452上部外围部分456之间的壁中。该开口429既相对于中心线L1是倾斜的，又相对于垂直于中心线L1的平面是倾斜的。该开口429大致呈带圆角的三角形形状，其中一个顶点朝向注射器436。
第一杯状件428具有延伸第一杯状件428壁的、大致垂直于中心线L1延伸的外围轮缘460。第一杯状件428的外围轮缘460通过例如焊接方式固定于、相对于废气而言气密于该第二杯状件430。
第二杯状件430设置在第一杯状件428与下游面22之间。
第二杯状件430向上游面20开放并且包括不具有锋利边缘的圆形壁。该壁具有朝向上游面20突出的中心区域462、及转向上游面20且环绕中心区域462的中空外围区域464。该中空外围区域464包括彼此相对的下部外围部分466和上部外围部分468，该下部外围部分466具有沿中心线L1的轴向高度，该轴向高度相对于该上部外围部分468的轴向高度较短。下部外围部分466与上部外围部分468通过两个相对的外围侧部部分470彼此连接。
第二杯状件430相对于通过注入部分418的中心线L1及通过用于注入气体试剂设备的注射器436的平面是对称的（图12）。
开口472形成在第二杯状件430的中心突出区域462及中空外围区域464的下部外围部分466之间的壁中。该开口472既相对于中心线L1是倾斜的，又相对于垂直于中心线L1的平面是倾斜的。该开口472是圆形弯月形的，其大侧部与注射器436相对。
第一杯状件428的开口429及第二杯状件430的开口472围绕中心线L1彼此成角度地偏置大致为180°。
根据一种替代方式，在第一杯状件428的位于中空中心区域450与突出的外围区域452的下部外围部分454之间的壁上设置有第二开口，该第二开口与注射器436相对并且大致处于第二杯状件430的开口472处，以短路开口429，使得部分气体在不经管道而直接到达开口472，从而降低背压。
第二杯状件430具有延伸第二杯状件430的壁、并且沿大致垂直于中心线L1延伸的外围轮缘474。该第二杯状件430的外围轮缘474通过例如焊接方式固定于、相对于废气而言气密于上游外部壳体10和下游外部壳体12及第一杯状件428的外围轮缘460。
组装后，这两个杯状件428、430呈“甜甜圈”（“doughnut”）的形式,并且在其间限定了两个半环形的管道，这些管道从第一杯状件428的开口429转到第二杯状件430的开口472。
气体试剂注射器436用来将试剂注入到由这两个杯状件428、430限定的两个半环形的管道中。为此，将该注射器固定在第一杯状件428外围区域452的上部外围部分456、处于开口429附近。该注射器436相对于中心线L1呈大致45°定向，使得气体试剂流朝向第二杯状件430的中心突出区域462。
根据一种替代方式，注射器436定向成使得注入方向垂直于这两个半环形的管道。
根据另一替代方式，注射器436定向成使得注入方向平行于两个半环形管道的切线，从而使得注入部分418更为紧凑。
现在将根据图11和图12中以箭头示出的废气流概述上述根据第三实施方式排气管路的操作。
如前所述，废气到达第一杯状件428。气体在经过该上游单体14之后被第一杯状件428收集。
随后，废气穿过开口429（图11）进入管道。
于管道的入口处，气态氨被注入，并在废气在管道中通过期间与废气混合。
由于注射器436的定向，气流分布在这两个半环形的管道间。
气流的第一部分由此利用半环形管道中的一个、在围绕该管道中心线的螺旋运动之后沿该管道行进至开口472。两个杯状件428、430的圆环形状引发了气流第一部分的旋转运动，该旋转运动在图12中沿逆时针方向执行至少一个完整的回转，或执行最多四个完整的回转。
在此期间，气流的第二部分利用半环形管道中的另一个围绕该管道中心线螺旋运动之后沿管道行进直至开口472。这两个杯状件428、430的圆环形状引发了气流第二部分的旋转运动，该旋转运动在图12中沿顺时针方向、围绕中心线执行至少一个完整的回转，或最多四个完整的回转。
一旦气体经过开口472，它们就将通过下游单体16。
另外，如前述情况，可将搅拌器集成在管道内和/或将该管道壁的一部分设置金属丝网，以确保气体与氨的最佳均质化。
该实施方式的优点是它使得氨能够与废气良好混合。
根据本发明的排放管路具有如下优点：在保持气体路径具有足够长度以确保气态氨与废气的均质化的同时，缩短了两个相邻单体的两个面之间的距离。该路径对于使得最终的废气/氨混合物尽可能是均质的而言是足够长的。

Claims (27)

1.一种用于机动车辆的排气管路(2)，包括：
-两个单体，即上游单体(14)及下游单体(16)，用于处理沿所述排气管路(2)通过的废气，所述上游单体(14)及所述下游单体(16)串联地设置在所述排气管路(2)中，
-注入部分(18，318，418)，所述注入部分(18，318，418)设置在由所述上游单体(14)限定的上游面(20)与由所述下游单体(16)限定的下游面(22)之间并且包括供废气流从中流过的管道(24)，所述管道从所述上游面(20)延伸至所述下游面(22)，所述管道(24)在所述上游面(20)与所述下游面(22)之间具有设定长度的中心线(L1)，
-注入设备(25)，所述注入设备(25)包括试剂注射器(26，436)和贮存器(27)，所述试剂注射器(26，436)安装在所述注入部分(18，318，418)上并且设计成将呈气体形式的所述试剂注入到所述注入部分(18，318，418)中，所述贮存器(27)设置成为所述注射器(26，436)供给呈气体形式的试剂；
所述排气管路(2)的特征在于，所述注入部分(18，318，418)包括至少一个第一杯状件(30，330，430)，所述至少一个第一杯状件设置在所述废气流路径中的所述管道(24)内，使得废气流管路的平均行程比所述设定长度长至少20％，
所述注入部分(18，318，418)包括设置在位于所述上游面(20)与所述第一杯状件(30，330，430)之间的所述管道(24)内的第二杯状件(28，328，428)，
并且，所述试剂的注入在所述第一杯状件(30，330，430)与所述第二杯状件(28，328，428)之间进行。
2.根据权利要求1所述的排气管路，其特征在于，所述设定长度处于40mm与140mm之间。
3.根据权利要求1所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)具有围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸的底部。
4.根据权利要求2所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)具有围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸的底部。
5.根据权利要求3所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)的所述底部围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸用于执行四分之三圈回转。
6.根据权利要求4所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)的所述底部围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸用于执行四分之三圈回转。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)具有处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最远端部处的开口(354)。
8.根据权利要求3至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(330)包括处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最远端部处的喙状件(380)。
9.根据权利要求8所述的排气管路，其特征在于，所述喙状件(380)朝向所述上游面(20)、并且朝向所述螺旋的外部延伸所述第一杯状件(330)的所述底部。
10.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(28，328)具有围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸的底部。
11.根据权利要求7所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(28，328)具有围绕所述注入部分(18，318)的所述中心线(L1)螺旋弯曲延伸的底部。
12.根据权利要求10所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(28)具有处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最远端部处的开口(29)。
13.根据权利要求11所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(28)具有处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最远端部处的开口(29)。
14.根据权利要求10所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(328)具有处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最近端部处的开口(329)。
15.根据权利要求11所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(328)具有处于所述螺旋的距离所述上游面(20)最近端部处的开口(329)。
16.根据权利要求13所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)和所述第二杯状件(28，328)之间限定了螺旋形管道，所述螺旋形管道从所述第二杯状件(28，328)的所述开口(29，329)起始，转到所述第一杯状件(30，330)的所述开口(354)，从而在至少180°的范围上延伸，并且具有大于2300mm2的直横截面。
17.根据权利要求13或15所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330)和所述第二杯状件(28，328)之间限定了螺旋形管道，所述螺旋形管道从所述第二杯状件(28，328)的所述开口(29，329)起始，转到所述第一杯状件(30，330)的所述开口(354)，从而在至少180°的范围上延伸，并且具有大于2300mm2的直横截面。
18.根据权利要求16所述的排气管路，其特征在于，所述螺旋形管道从所述第二杯状件(28，328)的所述开口(29，329)起始，转到所述第一杯状件(30，330)的所述开口(354)，从而在275°的范围上延伸。
19.根据权利要求17所述的排气管路，其特征在于，所述螺旋形管道从所述第二杯状件(28，328)的所述开口(29，329)起始，转到所述第一杯状件(30，330)的所述开口(354)，从而在275°的范围上延伸。
20.根据权利要求1或2所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(430)包括圆形壁，所述圆形壁具有朝向所述上游面(20)突出的中心区域(462)及转向所述上游面(20)、环绕所述突出的中心区域(462)的中空外围区域(464)，在所述第一杯状件(430)的位于突出的所述中心区域(462)与所述中空外围区域(464)之间的壁中形成开口(472)。
21.根据权利要求20所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(428)包括圆形壁，所述圆形壁具有转向所述上游面(20)的中空中心区域(450)及朝所述上游面(20)突出、环绕所述中空中心区域(450)的外围区域(452)，在所述第二杯状件(428)的位于所述中空中心区域(450)与突出的所述外围区域(452)之间的壁中形成开口(429)。
22.根据权利要求21所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(430)与所述第二杯状件(428)构造成赋予所述废气从所述第二杯状件(428)的所述开口(429)到所述第一杯状件(430)的所述开口(472)的螺旋运动。
23.根据权利要求13、15、21或22所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330，430)的所述开口(354，472)及所述第二杯状件(28，328，428)的所述开口(29，329，429)围绕所述中心线(L1)相对于彼此成角度地偏置的。
24.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述第二杯状件(28，328，428)具有直径大致等于5mm的多个穿孔(40，340)。
25.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述第一杯状件(30，330，430)在其表面的至少一部分上包括有金属丝网层(70)。
26.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述试剂注射器(26，436)定向成使得注入方向垂直于所述注入部分(18，318，418)。
27.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气管路，其特征在于，所述试剂注射器(26，436)定向成使得注入方向平行于所述注入部分(18，318，418)的切线。
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