ITBO20110533A1 - DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE - Google Patents
DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- ITBO20110533A1 ITBO20110533A1 IT000533A ITBO20110533A ITBO20110533A1 IT BO20110533 A1 ITBO20110533 A1 IT BO20110533A1 IT 000533 A IT000533 A IT 000533A IT BO20110533 A ITBO20110533 A IT BO20110533A IT BO20110533 A1 ITBO20110533 A1 IT BO20110533A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- deviating
- duct
- exhaust
- injection opening
- exhaust duct
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 49
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 49
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 11
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 7
- OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N Isocyanic acid Chemical compound N=C=O OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N anhydrous cyanic acid Natural products OC#N XLJMAIOERFSOGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N methanediimine Chemical compound N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
- B01F25/4315—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
- B01F25/3141—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the patent for Industrial Invention entitled:
"SISTEMA DI SCARICO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA PROVVISTO DI UN DISPOSITIVO DI INIEZIONE DI UN ADDITIVO" "EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE FITTED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione è relativa ad un sistema di scarico di un motore a combustione interna di tipo Diesel provvisto di un dispositivo di iniezione di un additivo. ARTE ANTERIORE The present invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine of the Diesel type provided with an additive injection device. ANTERIOR ART
Le future normative internazionali relative al contenimento delle emissioni di gas inquinanti prodotti dalle automobili (le cosiddette norme "Euro5" ed "Euro6") prevedono un limite molto basso per le molecole N0Xche possono venire rilasciati nell'atmosfera. Future international regulations relating to the containment of emissions of polluting gases produced by cars (the so-called "Euro5" and "Euro6" standards) provide for a very low limit for N0X molecules that can be released into the atmosphere.
Il rispetto di tali limiti è particolarmente critico soprattutto per i motori Diesel; per tale motivo, è stato suggerito di dotare il sistema di scarico di un motore Diesel di un ulteriore catalizzatore SCR (Selective Catalytic Reduction) per N0Xatto a convertire le molecole N0X (NO2 o NO) in azoto (N2)che è un gas inerte e acqua (3⁄40) . La reazione di riduzione delle molecole N0Xin azoto (N2)è difficile da ottenere senza l'utilizzo di un adeguato riducente che è stato generalmente individuato nell'ammoniaca (NH3). Il riducente deve essere iniettato all'interno del sistema di scarico ed a monte del catalizzatore SCR in modo da miscelarsi con i gas di scarico prima dell'ingresso nel catalizzatore SCR. Compliance with these limits is particularly critical, especially for diesel engines; for this reason, it has been suggested to equip the exhaust system of a Diesel engine with an additional SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst for N0X capable of converting N0X molecules (NO2 or NO) into nitrogen (N2) which is an inert gas and water (3⁄40). The reduction reaction of molecules N0Xin nitrogen (N2) is difficult to obtain without the use of an adequate reducing agent which has generally been identified in ammonia (NH3). The reductant must be injected into the exhaust system and upstream of the SCR catalyst in order to mix with the exhaust gases before entering the SCR catalyst.
Tuttavia, immagazzinare ammoniaca all'interno di una automobile è sconsigliabile per evidenti motivi di sicurezza legati al fatto che l'ammoniaca è tossica. Di conseguenza, è stato proposto di immagazzinare ed iniettare una soluzione acquosa di urea, in quanto l'urea per effetto del calore dei gas di scarico e in parte anche per effetto catalitico si decompone in ammoniaca. However, storing ammonia inside a car is inadvisable for obvious safety reasons related to the fact that ammonia is toxic. Consequently, it has been proposed to store and inject an aqueous solution of urea, since the urea decomposes into ammonia due to the heat of the exhaust gases and partly also due to the catalytic effect.
Un problema legato all'iniezione di una soluzione acquosa di urea nel sistema di scarico è legato al fatto che la decomposizione dell'urea determina la formazione anche di acido isocianico (HNCO), il quale potrebbe addensarsi e polimerizzare e quindi depositarsi sulle pareti interne del sistema di scarico formando delle incrostazioni solide difficilmente rimovibili. Inoltre, anche l'urea che si deposita sulle pareti interne del sistema di scarico può formare dei depositi solidi che formano delle incrostazioni solide difficilmente rimovibili . A problem related to the injection of an aqueous solution of urea into the exhaust system is related to the fact that the decomposition of urea also determines the formation of isocyanic acid (HNCO), which could thicken and polymerize and therefore deposit on the internal walls of the exhaust system forming solid deposits that are difficult to remove. Furthermore, even the urea that is deposited on the internal walls of the exhaust system can form solid deposits that form solid deposits that are difficult to remove.
Per evitare la polimerizzazione dell'acido isocianico prodotto dalla decomposizione dell'urea è stato proposto di inserire nel sistema di scarico ed in prossimità della zona di iniezione dell'urea un mescolatore, il quale formando della turbolenza nei gas di scarico impedisce l'addensamento localizzato dell'acido isocianico e quindi previene la polimerizzazione dell'acido isocianico stesso. Ovviamente, la presenza di un mescolatore che forma della turbolenza nei gas di scarico immediatamente prima dell'ingresso del gas di scarico stesso nel catalizzatore SCR aumenta anche l'efficienza del catalizzatore SCR in quanto rende più omogenea la dispersione del riducente (cioè dell'ammoniaca) nei gas di scarico. To avoid the polymerization of the isocyanic acid produced by the decomposition of urea, it has been proposed to insert a mixer in the exhaust system and near the urea injection zone, which by forming turbulence in the exhaust gases prevents localized densification. of isocyanic acid and therefore prevents the polymerization of the isocyanic acid itself. Obviously, the presence of a mixer that forms turbulence in the exhaust gas immediately before the entrance of the exhaust gas itself into the SCR catalyst also increases the efficiency of the SCR catalyst as it makes the dispersion of the reducing agent (i.e. ammonia) more homogeneous. ) in the exhaust gases.
La domanda di brevetto EP1514591A1 descrive un mescolatore, il quale è disposto in un sistema di scarico di un motore a combustione interna immediatamente a monte di un catalizzatore SCR che riceve i gas di scarico caldi miscelati ad additivi riducenti. Analogamente, anche le domande di brevetto EP1022048A1, DE10060808A1, W00107763A1, W09913972A1, WO99054 02A1 , WO99054 01A1, EP1748162A1, DEI 0248294A1 , W00009869A1, W0200507352 4A1, W00112301A1, EP0526392A1, EP0894523A1 descrivono sistemi di scarico provvisti di mescolatori disposti in prossimità di iniettori di additivi riducenti. Patent application EP1514591A1 describes a mixer, which is arranged in an exhaust system of an internal combustion engine immediately upstream of an SCR catalyst which receives the hot exhaust gases mixed with reducing additives. Similarly, also patent applications EP1022048A1, DE10060808A1, W00107763A1, W09913972A1, WO99054 02A1, WO99054 01A1, EP1748162A1, DEI 0248294A1, W00009869A1, W020050723A1, W09913972A1, WO99054 02A1, WO99054 01A1, EP1748162A1, DEI 0248294A1, W00009869A1, W020050723A1, W09913972A1, WO99054 02A1, WO99054 01A1, EP1748162A1, DEI 0248294A1, W00009869A1, W0200507232 4A1261, W0200507352 4A2A1, W0200507352 4A2A1 reducing agents.
Tuttavia, i mescolatori noti del tipo di quelli sopra descritti presentano l'inconveniente di non presentare un bilanciamento ottimale tra le esigenze contrapposte di efficacia (cioè di garantire un adeguato mescolamento dei gas di scarico) e di efficienza (cioè di limitare le perdite di carico nei gas di scarico) . In altre parole, i mescolatori noti del tipo di quelli sopra descritti o presentano una bassa efficacia (cioè non garantiscono un adeguato mescolamento dei gas di scarico) oppure presentano una bassa efficienza (cioè provocano perdite di carico elevate nei gas di scarico). However, known mixers of the type described above have the drawback of not having an optimal balance between the opposing requirements of efficiency (i.e. of ensuring adequate mixing of the exhaust gases) and efficiency (i.e. of limiting pressure drops. in the exhaust gases). In other words, known mixers of the type described above either have a low efficiency (ie they do not guarantee adequate mixing of the exhaust gases) or have a low efficiency (ie they cause high load losses in the exhaust gases).
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è fornire un sistema di scarico di un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di iniezione di un additivo, il quale sistema di scarico sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica realizzazione . The object of the present invention is to provide an exhaust system for an internal combustion engine equipped with an additive injection device, which exhaust system is free of the drawbacks described above and, in particular, is easy and economical to manufacture.
Secondo la presente invenzione viene fornito un sistema di scarico di un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di iniezione di un additivo, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided an exhaust system of an internal combustion engine provided with an injection device for an additive, according to what is claimed by the attached claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
• la figura 1 è una vista schematica di un sistema di scarico di un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo di iniezione di un additivo e realizzato in accordo con la presente invenzione; Figure 1 is a schematic view of an exhaust system of an internal combustion engine provided with an injection device for an additive and made in accordance with the present invention;
• le figure 2-4 sono rispettive viste schematiche ed in prospettiva di un mescolatore del sistema di scarico della figura 1 inserito all'interno di un condotto di scarico; Figures 2-4 are respective schematic and perspective views of a mixer of the discharge system of Figure 1 inserted inside a discharge duct;
• le figure 5-7 sono rispettive viste schematiche ed in prospettiva del mescolatore delle figure 2-4; e Figures 5-7 are respective schematic and perspective views of the mixer of Figures 2-4; And
• le figure 8-11 sono rispettivamente una vista schematica e dal basso, una vista schematica dall'alto, una vista schematica ed anteriore, ed una vista schematica e posteriore del mescolatore delle figure 2-4. Figures 8-11 are respectively a schematic and bottom view, a schematic top view, a schematic and front view, and a schematic and rear view of the mixer of Figures 2-4.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un sistema di scarico di un motore 2 a combustione interna operante secondo il ciclo "Diesel" (cioè alimentato a gasolio o simili). In Figure 1, the number 1 indicates as a whole an exhaust system of an internal combustion engine 2 operating according to the "Diesel" cycle (ie fueled by diesel oil or the like).
Il sistema 1 di scarico emette i gas prodotti dalla combustione nell'atmosfera e comprende un condotto 3 di scarico che si origina da un collettore 4 di scarico del motore 2 a combustione interna. Lungo il condotto 3 di scarico sono disposti un catalizzatore 5 ossidante ed un filtro 6 antiparticolato (a titolo di esempio non limitativo il catalizzatore 5 ossidante ed il filtro 6 antiparticolato sono disposti uno di seguito all'altro all'interno di uno stesso contenitore tubolare comune). The exhaust system 1 emits the gases produced by combustion into the atmosphere and comprises an exhaust duct 3 which originates from an exhaust manifold 4 of the internal combustion engine 2. An oxidizing catalyst 5 and a particulate filter 6 are arranged along the exhaust duct 3 (by way of non-limiting example, the oxidizing catalyst 5 and the particulate filter 6 are arranged one after the other inside the same common tubular container ).
Inoltre, lungo il condotto 3 di scarico ed a valle (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico) del catalizzatore 5 ossidante è disposto un sistema 7 catalitico SCR (Selective Catalytic Reduction) per il post-trattamento delle molecole N0X(NO e N02). Il sistema 7 catalitico SCR può comprendere un unico catalizzatore 7 SCR come illustrato nella figura 1, oppure può comprendere un insieme (normalmente tre) di catalizzatori che ottimizzano insieme la funzione SCR per il post-trattamento delle molecole N0X. Furthermore, a catalytic system 7 SCR (Selective Catalytic Reduction) for the post-treatment of the N0X molecules is arranged along the exhaust duct 3 and downstream (with respect to the flow of the exhaust gases along the exhaust duct 3) of the oxidizing catalyst 5. (NO and N02). The SCR catalytic system 7 may comprise a single SCR catalyst 7 as illustrated in Figure 1, or it may comprise a set (usually three) of catalysts which together optimize the SCR function for the post-treatment of the N0X molecules.
A monte (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico) del sistema 7 catalitico, al condotto 3 di scarico è accoppiato un dispositivo 8 di iniezione, il quale è atto ad iniettare all'interno del condotto 3 di scarico stesso un additivo riducente ed in particolare una soluzione acquosa di urea (cioè una soluzione di urea e acqua). In uso, per effetto del calore dei qas di scarico presenti all'interno del condotto 3 di scarico l'urea iniettata all'interno del condotto 3 di scarico stesso si decompone spontaneamente in acido isocianico (HNCO) e ammoniaca (NH3), la quale ammoniaca opera come riducente all'interno del sistema 7 catalitico per facilitare la reazione di scomposizione delle molecole N0Xin azoto (N2)e acqua (H20). Upstream (with respect to the flow of exhaust gases along the exhaust duct 3) of the catalytic system 7, an injection device 8 is coupled to the exhaust duct 3, which is able to inject into the exhaust duct 3 itself a reducing additive and in particular an aqueous solution of urea (i.e. a solution of urea and water). In use, due to the heat of the exhaust gases present inside the exhaust duct 3, the urea injected into the exhaust duct 3 spontaneously decomposes into isocyanic acid (HNCO) and ammonia (NH3), which ammonia acts as a reducing agent within the catalytic system 7 to facilitate the breakdown reaction of the molecules N0Xin nitrogen (N2) and water (H20).
Secondo quanto illustrato nelle fiqure 2-4, il condotto 3 di scarico presenta un asse 9 lonqitudinale ed è provvisto di una apertura 10 di iniezione passante ricavata attraverso una parete 11 laterale del condotto 3 di scarico stesso. Un condotto 12 di iniezione è colleqato al condotto 3 di scarico in corrispondenza della apertura 10 di iniezione, sfocia nel condotto 3 di scarico attraverso l'apertura 10 di iniezione, e forma un anqolo acuto con il condotto 3 di scarico (ovvero un asse lonqitudinale del condotto 12 di iniezione forma un anqolo acuto con l'asse 9 lonqitudinale del condotto 3 di scarico). In altre parole, il condotto 12 di iniezione costituisce una appendice laterale del condotto 3 di scarico che si eleva a sbalzo dalla parete 11 laterale del condotto 3 di scarico in corrispondenza della apertura 10 di iniezione. Il dispositivo 8 di iniezione è inserito all'interno del condotto 12 di iniezione dal lato opposto rispetto alla apertura 10 di iniezione per iniettare all'interno del condotto 3 di scarico stesso l'additivo riducente; di conseguenza, il sistema 7 catalitico è disposto lungo il condotto 3 di scarico a valle (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico) della apertura 10 di iniezione (ovvero a valle del dispositivo 8 di iniezione) . As illustrated in Figures 2-4, the exhaust duct 3 has a longitudinal axis 9 and is provided with a through injection opening 10 made through a side wall 11 of the exhaust duct 3 itself. An injection duct 12 is connected to the exhaust duct 3 at the injection opening 10, flows into the exhaust duct 3 through the injection opening 10, and forms an acute angle with the exhaust duct 3 (i.e. a longitudinal axis of the injection duct 12 forms an acute angle with the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3). In other words, the injection duct 12 constitutes a lateral appendage of the exhaust duct 3 which protrudes from the side wall 11 of the exhaust duct 3 at the injection opening 10. The injection device 8 is inserted inside the injection duct 12 on the opposite side with respect to the injection opening 10 to inject the reducing additive into the exhaust duct 3 itself; consequently, the catalytic system 7 is arranged along the exhaust duct 3 downstream (with respect to the flow of the exhaust gases along the exhaust duct 3) of the injection opening 10 (or downstream of the injection device 8).
Secondo quanto illustrato nelle figure 2-4, è previsto un mescolatore 13 statico, il quale è disposto all'interno del condotto 3 di scarico a monte (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico) della apertura 10 di iniezione (ovvero monte del dispositivo 8 di iniezione) . Il mescolatore 13 statico ha la funzione di generare delle turbolenze nei gas di scarico presenti all'interno del condotto 3 di scarico in modo da impedire l'addensamento localizzato dell'acido isocianico che si forma durante la decomposizione dell'urea e quindi prevenire la polimerizzazione dell'acido isocianico stesso ed anche in modo da aumentare l'efficienza del sistema 7 catalitico rendendo più omogenea la dispersione dell'ammoniaca nei gas di scarico. According to what is illustrated in Figures 2-4, a static mixer 13 is provided, which is arranged inside the discharge duct 3 upstream (with respect to the flow of the exhaust gases along the discharge duct 3) of the injection opening 10 (i.e. upstream of the injection device 8). The static mixer 13 has the function of generating turbulence in the exhaust gases present inside the exhaust duct 3 in order to prevent the localized thickening of the isocyanic acid which forms during the decomposition of urea and thus prevent polymerization. of isocyanic acid itself and also in such a way as to increase the efficiency of the catalytic system 7 by making the dispersion of ammonia in the exhaust gases more homogeneous.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2-11, il mescolatore 13 statico comprende un corpo 14 di supporto tubolare che è coassiale al condotto 3 di scarico ed è fissato (tipicamente saldato oppure rivettato) ad una superficie interna della parete 11 laterale del condotto 3 di scarico. Il corpo 14 di supporto è coassiale al condotto 3 di scarico, ovvero il corpo 14 di supporto presenta un asse longitudinale coincidente con l'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico. Il corpo 14 di supporto presenta due bordi 15 anulari contrapposti, uno dei quali è disposto a monte (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico) e l'altro dei quali è disposto a valle (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico). Inoltre, il mescolatore 13 statico comprende tre alette 16 e 17 deviatrici che si estendono verso l'esterno del corpo 14 di supporto a partire da uno stesso bordo 15 anulare disposto a valle (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico), sono distanziate una dall'altra in modo da lasciare uno spazio vuoto tra due alette 16 o 17 deviatrici successive, e sono inclinate rispetto all'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico in modo da convergere verso l'asse 9 longitudinale stesso. As illustrated in Figures 2-11, the static mixer 13 comprises a tubular support body 14 which is coaxial to the discharge duct 3 and is fixed (typically welded or riveted) to an internal surface of the side wall 11 of the discharge duct 3 . The support body 14 is coaxial with the exhaust duct 3, ie the support body 14 has a longitudinal axis coinciding with the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3. The supporting body 14 has two opposite annular edges 15, one of which is arranged upstream (with respect to the flow of exhaust gases along the exhaust duct 3) and the other of which is arranged downstream (with respect to the flow of gases along the exhaust duct 3). Furthermore, the static mixer 13 comprises three deviating fins 16 and 17 which extend towards the outside of the support body 14 starting from the same annular edge 15 arranged downstream (with respect to the flow of exhaust gases along the exhaust duct 3 ), are spaced from each other so as to leave an empty space between two successive deviating fins 16 or 17, and are inclined with respect to the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3 so as to converge towards the longitudinal axis 9 itself.
Il mescolatore 13 statico comprende tre e solo tre alette 16 e 17 deviatrici che si estendono tutte da uno stesso bordo 15 anulare del corpo 14 di supporto disposto a valle (rispetto al flusso dei gas di scarico lungo il condotto 3 di scarico). In particolare, il mescolatore 13 statico comprende due alette 16 deviatrici secondarie, le quali presentano la stessa dimensione e sono disposte nella metà del condotto 3 di scarico opposta alla apertura 10 di iniezione (ovvero nella metà del condotto 3 di scarico non contenente l'apertura 10 di iniezione), ed una aletta 17 deviatrice principale, la quale presenta una dimensione maqqiore rispetto alle due alette 16 deviatrici secondarie ed è disposta nella metà del condotto 3 di scarico prossima all'apertura 10 di iniezione (ovvero nella metà del condotto 3 di scarico contenente l'apertura 10 di iniezione) . Il mescolatore 13 statico è disposto a monte (rispetto al flusso dei qas di scarico lunqo il condotto 3 di scarico) ed in prossimità della apertura 10 di iniezione in modo tale che l'aletta 17 deviatrice principale si estenda all'interno del condotto 3 di scarico in corrispondenza della apertura 10 di iniezione. In altre parole, l'aletta 17 deviatrice principale presenta una estremità esterna che è fissata al bordo 15 del corpo 14 di supporto in prossimità del limitare della apertura 10 di iniezione ed una estremità interna che è libera (ovvero non è colleqata a nessun altro elemento) ed è disposta in corrispondenza della luce della apertura 10 di iniezione. The static mixer 13 comprises three and only three deviating fins 16 and 17 which all extend from the same annular edge 15 of the support body 14 arranged downstream (with respect to the flow of exhaust gases along the exhaust duct 3). In particular, the static mixer 13 comprises two secondary deviating fins 16, which have the same size and are arranged in the half of the discharge duct 3 opposite the injection opening 10 (i.e. in the half of the discharge duct 3 not containing the opening 10), and a main diverter fin 17, which has a larger size than the two secondary diverter fins 16 and is arranged in the half of the exhaust duct 3 close to the injection opening 10 (or in the middle of the duct 3 exhaust containing the injection opening 10). The static mixer 13 is arranged upstream (with respect to the flow of the discharge pipes along the discharge pipe 3) and in proximity to the injection opening 10 in such a way that the main diverter flap 17 extends inside the discharge pipe 3. discharge at the injection opening 10. In other words, the main deflecting flap 17 has an external end which is fixed to the edge 15 of the support body 14 near the limit of the injection opening 10 and an internal end which is free (i.e. it is not connected to any other element ) and is arranged in correspondence with the opening of the injection opening 10.
Ciascuna aletta 16 e 17 deviatrice del mescolatore 13 statico presenta una forma trapezoidale isoscele avente una base maggiore collegata al bordo 15 anulare del corpo 14 di supporto ed una base minore libera che si protende all'interno del condotto 3 di scarico. La base minore libera (o estremità libera) della aletta 17 deviatrice principale è disposta oltre la mezzeria del condotto 3 di scarico (definita dall'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico); ovvero l'aletta 17 deviatrice principale presenta una estensione radiale (cioè misurata perpendicolarmente all'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico) maggiore del raggio interno del condotto 3 di scarico. Invece, le basi minori (o estremità libere) delle alette 16 deviatrici secondarie sono disposte prima della mezzeria del condotto 3 di scarico (definita dall'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico); ovvero le alette 16 deviatrici secondarie presentano una estensione radiale (cioè misurata perpendicolarmente all'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico) minore del raggio interno del condotto 3 di scarico. Each deviating fin 16 and 17 of the static mixer 13 has an isosceles trapezoidal shape having a major base connected to the annular edge 15 of the support body 14 and a free minor base which extends into the discharge duct 3. The free minor base (or free end) of the main deviating fin 17 is arranged beyond the center line of the exhaust duct 3 (defined by the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3); or the main diverter fin 17 has a radial extension (ie measured perpendicularly to the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3) greater than the internal radius of the exhaust duct 3. Instead, the minor bases (or free ends) of the secondary deviating fins 16 are arranged before the center line of the discharge duct 3 (defined by the longitudinal axis 9 of the discharge duct 3); or the secondary deviating fins 16 have a radial extension (ie measured perpendicular to the longitudinal axis 9 of the exhaust duct 3) which is smaller than the internal radius of the exhaust duct 3.
Secondo una preferita forma di attuazione, le tre alette 16 e 17 deviatrici sono simmetricamente distribuite attorno all'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico e l'aletta 17 deviatrice principale del mescolatore 13 statico è allineata con l'apertura 10 di iniezione in modo tale da essere disposta simmetricamente rispetto all'apertura 10 di iniezione stessa; in questo modo viene garantita una buona simmetrica del mescolatore 13 statico che quindi non crea percorsi preferenziali lungo i quali si potrebbe concentrare una eccessiva quantità di gas di scarico. According to a preferred embodiment, the three deviating fins 16 and 17 are symmetrically distributed around the longitudinal axis 9 of the discharge duct 3 and the main deviating fin 17 of the static mixer 13 is aligned with the injection opening 10 so that such as to be arranged symmetrically with respect to the injection opening 10 itself; in this way a good symmetry of the static mixer 13 is ensured which therefore does not create preferential paths along which an excessive quantity of exhaust gas could be concentrated.
Secondo una preferita forma di attuazione, l'aletta 17 deviatrice principale del mescolatore 13 statico presenta una maggiore estensione assiale (cioè misurata lungo l'asse 9 longitudinale del condotto 3 di scarico) rispetto alle due alette 16 deviatrici secondarie; inoltre, l'aletta 17 deviatrice principale del mescolatore 13 statico presenta una maggiore estensione circonferenziale (cioè misurata lungo il bordo 15 anulare del corpo 14 di supporto) rispetto alle due alette 16 deviatrici secondarie. According to a preferred embodiment, the main deviating fin 17 of the static mixer 13 has a greater axial extension (ie measured along the longitudinal axis 9 of the discharge duct 3) with respect to the two secondary deviating fins 16; furthermore, the main deviating flap 17 of the static mixer 13 has a greater circumferential extension (ie measured along the annular edge 15 of the support body 14) with respect to the two secondary deviating flaps 16.
Secondo una preferita forma di attuazione, ciascuna aletta 16 e 17 deviatrice forma con il corpo 10 tubolare un angolo compreso tra 30° e 60° e, tipicamente, di circa 45°. According to a preferred embodiment, each deviating fin 16 and 17 forms an angle of between 30 ° and 60 ° and, typically, of about 45 ° with the tubular body 10.
Il mescolatore 13 statico può venire realizzato stampando una lamiera piana per definire le alette 16 e 17 deviatrici, quindi ripiegando la lamiera stampata attorno ad una anima cilindrica per conferire alla lamiera stampata stessa una forma tubolare che viene stabilizzata mediante saldatura o rivettatura; a questo punto le alette 16 e 17 deviatrici vengono ripiegate verso l'asse di simmetria centrale per assumere la configurazione desiderata. In alternativa, il mescolatore 13 statico può venire realizzato stampando un corpo tubolare di lamiera per definire le alette 16 e 17 deviatrici e quindi ripiegando le alette 16 e 17 deviatrici verso l ' asse di simmetria centrale per assumere la configurazione desiderata . The static mixer 13 can be made by stamping a flat sheet to define the deviating fins 16 and 17, then folding the stamped sheet around a cylindrical core to give the stamped sheet itself a tubular shape which is stabilized by welding or riveting; at this point the deviating flaps 16 and 17 are folded towards the central symmetry axis to assume the desired configuration. Alternatively, the static mixer 13 can be made by molding a tubular sheet metal body to define the deviating fins 16 and 17 and then folding the deviating fins 16 and 17 towards the central symmetry axis to assume the desired configuration.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il dispositivo 8 di iniezione è disposto a monte del catalizzatore 5 ossidante per iniettare all ' interno del condotto 3 di scarico del combustibile ( ad esempio gasolio ) che brucia all ' interno del catalizzatore 5 ossidante per aumentare la temperatura interna del catalizzatore 5 ossidante stesso durante un processo di rigenerazione del filtro 6 antiparticolato . In questo caso, il mescolatore 13 statico è disposto a monte del catalizzatore 5 ossidante . According to a different embodiment not shown, the injection device 8 is arranged upstream of the oxidizing catalyst 5 to inject into the exhaust duct 3 the fuel (for example diesel fuel) which burns inside the oxidizing catalyst 5 to increase the internal temperature of the oxidizing catalyst 5 itself during a regeneration process of the particulate filter 6. In this case, the static mixer 13 is arranged upstream of the oxidizing catalyst 5.
Il mescolatore 13 statico sopra descritto presenta numerosi vantaggi, in quanto è di semplice ed economica realizzazione, è particolarmente robusto (quindi presenta una vita operativa elevata ed un rischio di rotture molto basso) e soprattutto presenta un bilanciamento ottimale tra le esigenze contrapposte di efficacia (cioè di garantire un adeguato mescolamento dei gas di scarico) e di efficienza (cioè di provocare perdite di carico limitate nei gas di scarico) . In altre parole, il mescolatore 13 statico sopra descritto presenta nel contempo una elevata efficacia (cioè garantisce un adeguato mescolamento dei gas di scarico) ed una elevata efficienza (cioè di provoca perdite di carico contenute nei gas di scarico) . The static mixer 13 described above has numerous advantages, as it is simple and inexpensive to manufacture, is particularly robust (therefore it has a long operating life and a very low risk of breakage) and above all presents an optimal balance between the opposing requirements of effectiveness ( i.e. to ensure adequate mixing of the exhaust gases) and efficiency (i.e. to cause limited load losses in the exhaust gases). In other words, the static mixer 13 described above has at the same time a high efficiency (ie it guarantees an adequate mixing of the exhaust gases) and a high efficiency (ie it causes pressure drops contained in the exhaust gases).
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000533A ITBO20110533A1 (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000533A ITBO20110533A1 (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITBO20110533A1 true ITBO20110533A1 (en) | 2013-03-17 |
Family
ID=45464664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000533A ITBO20110533A1 (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITBO20110533A1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010038575A1 (en) * | 2000-05-08 | 2001-11-08 | Peter Mathys | Mixing element for a flange transition in a pipeline |
| EP1254700A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-06 | Sulzer Chemtech AG | Flanged ring mountable between a pipe connection for the introduction of additives in a fluid stream |
| EP1302236A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-16 | Sulzer Chemtech AG | Pipe segment with a feeding port for an additiv |
| US20070245718A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Cheng C R | Exhaust aftertreatment mixer with stamped muffler flange |
| EP2098697A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-09-09 | Magneti Marelli S.p.A. | Exhaust system of an internal combustion engine |
| WO2010032077A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Renault Trucks | Mixing device in an exhaust gas pipe |
| EP2325451A1 (en) * | 2008-09-19 | 2011-05-25 | Tokyo Roki Co., Ltd. | Exhaust gas purifying device for internal combustion engine, and swirl generating device |
-
2011
- 2011-09-16 IT IT000533A patent/ITBO20110533A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010038575A1 (en) * | 2000-05-08 | 2001-11-08 | Peter Mathys | Mixing element for a flange transition in a pipeline |
| EP1254700A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-06 | Sulzer Chemtech AG | Flanged ring mountable between a pipe connection for the introduction of additives in a fluid stream |
| EP1302236A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-16 | Sulzer Chemtech AG | Pipe segment with a feeding port for an additiv |
| US20070245718A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Cheng C R | Exhaust aftertreatment mixer with stamped muffler flange |
| EP2098697A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-09-09 | Magneti Marelli S.p.A. | Exhaust system of an internal combustion engine |
| WO2010032077A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Renault Trucks | Mixing device in an exhaust gas pipe |
| EP2325451A1 (en) * | 2008-09-19 | 2011-05-25 | Tokyo Roki Co., Ltd. | Exhaust gas purifying device for internal combustion engine, and swirl generating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9062589B2 (en) | Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same | |
| US8991160B2 (en) | Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same | |
| US9217348B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
| EP2803833B1 (en) | Exhaust gas purification device | |
| EP2098697B1 (en) | Exhaust system of an internal combustion engine | |
| EP3279440B1 (en) | Exhaust purification unit | |
| EP1982756A1 (en) | An exhaust system of an internal combustion engine | |
| US10030560B2 (en) | Exhaust purification device | |
| ITBO20120469A1 (en) | DIESEL EXHAUST FLUID SUPPLY DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SYSTEM PROVIDED WITH POST-TREATMENT OF EXHAUST GAS | |
| WO2014032052A1 (en) | Reductant injection and mixing system | |
| WO2016107807A1 (en) | Method, apparatus and device for improved aftertreatment of exhaust gas | |
| CN102631849B (en) | Pre-heating spray-hole type static mixer | |
| EP2075051B1 (en) | Apparatus for reducing nitrogen oxide in exhaust pipes | |
| CN203742729U (en) | Catalytic converter assembly and exhaust system | |
| KR101837555B1 (en) | SCR Mixer And SCR Apparatus Including The Same | |
| ITBO20110533A1 (en) | DISCHARGE SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH AN ADDITIVE INJECTION DEVICE | |
| KR101427950B1 (en) | Mixer of selective catalyst reduction device for exhaust system | |
| IT201900006064A1 (en) | EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE FOR AN EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| CN102688712B (en) | Mixer for urea feeding unit | |
| CN105464765A (en) | Mixer applied to tail gas aftertreatment | |
| KR101175114B1 (en) | Mixer for automobile muffler | |
| ITBO20110532A1 (en) | EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH POST-TREATMENT OF EXHAUST GAS | |
| IT201900015150A1 (en) | EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE FOR AN EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| JP7314840B2 (en) | Exhaust structure | |
| IT202000015346A1 (en) | EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE FOR AN EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |