JP2016142265A - フロー・ユニット、排気ガス浄化システム、及び排気ガス浄化システムのための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一様な流れ、並びに／或いは、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の均質で一様な混合及び分配を可能にするフロー・ユニット、排気ガス浄化システム、及び方法を提供すること。【解決手段】フロー・ユニット１は、案内要素入口３１及び案内要素出口３２を有する中空体として構成される案内要素３を有し、案内要素の外被面が案内面３３として構成される。フロー・ユニット１はまた、ブレーキ入口２１及びブレーキ出口２２を有する中空体として構成されるブレーキ要素を有し、ブレーキ要素の外被面がブレーキ面２３として構成される。案内面３３は、予め定義可能なブレーキ角度α＞０で排気ガスがブレーキ面２３に当たるように、また排気ガスのせん断層がブレーキ出口２２に形成され得るように、ブレーキ面２３に対して構成及び配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部分による往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム用のフロー・ユニット、請求項１４の前提部分による往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム、及び請求項１５の前提部分による往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する方法に関する。

往復動ピストン内燃機関、特に大形ディーゼル機関又は大形２サイクル・ディーゼル機関は、今日、広い範囲の用途に、例えば舶用主機関又はローカルな定置発電用の発電機駆動用定置機関として、使用されている。往復動ピストン内燃機関は、重油、高粘度燃料を燃焼するが、これらは原油から取り去られるガソリンやディーゼル油を生産する過程で高品質成分を取り去った後に精製装置中に廃物として残ったものである。窒素酸化物（ＮＯｘと略する）は重油の燃焼において発生する。このような状況の１つの結果は、船舶が空気中の汚染物質の相当な部分の原因となっていることである。

このため排気制御は、往復動ピストン内燃機関の設計及び制御において重要な要素である。前述のＮＯｘは、燃焼の副産物であると知られている。ＮＯｘは、窒素分子と酸素分子によって生成されるが、酸素分子は往復動ピストン内燃機関の吸気中に存在し、高い燃焼温度で分離する。ＮＯｘ発生率は燃焼過程と公知の関係を持っており、例えばＮＯｘのより高い発生率は、燃焼温度がより高いこと、及びより高い温度を空気分子がより長く受けることと関係する。燃焼過程で発生するＮＯｘの低減、及び、例えば排気ガス浄化システムでのＮＯｘの制御が望まれる。

排気ガスを処理するために化学反応を利用する排気ガス浄化システムが知られている。例示的な排気ガス浄化システムは、選択触媒還元（ＳＣＲ：ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）のための装置を備える。尿素ＳＣＲプロセスでは、尿素水溶液が排気システムに導入される。この尿素水溶液は、アンモニアを生成して、触媒コンバータ内の還元剤としてＮＯｘと反応してＮ_２とＨ_２Ｏを形成する働きをする。理想的なアンモニア／ＮＯｘモル比はほぼ１である。

しかし、ＮＯｘ排出に関する正確な情報、例えば排気ガス中のＮＯｘ濃度は通常わからないので、添加剤、及び排気ガスと添加剤との混合物を正しい量分配すること、並びに排気ガスを排気ガス浄化システムに一様に流すことはすべて、効果的なＮＯｘ低減を達成するためより重要となる。しかし、往復動ピストン内燃機関の排気ガス浄化システムでの排気ガスの後処理には、特定の難点と欠点がある。排気ガス、又は排気ガスと添加剤、好ましくは尿素との混合物の流れが一様でないこと、並びに分配及び混合が一様でないことは、排気ガス浄化システムの排気ガス浄化に実質的に影響を及ぼし、その結果、一方では、汚染低減が効果的ではなくなり、他方では、排気ガス浄化システムの材料及びスペースに関する不必要に多大な努力を要する可能性がある。排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の取り扱いが不十分であると、例えば、必要な量よりも添加剤を過剰に、又は過少に供給したときも、排気ガスは効果的に処理されない。

したがって、この従来技術を出発点として、本発明の目的は、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の一様な流れ、並びに／或いは、均質で一様な混合及び分配を可能にするフロー・ユニット、排気ガス浄化システム、及び方法を提供することであり、これにより、具体的には、より効果的な排気ガス浄化、及び排気ガス浄化システムの簡単な製造が達成される。

この目的は、フロー・ユニットが請求項１の特徴を有し、排気ガス浄化システムが請求項１４の特徴を有し、また排気ガス浄化システムのための方法が請求項１５の特徴を有することによって満足される。

従属請求項は、本発明の特に有利な実施例に関する。

本発明は、往復動ピストン内燃機関、特に大形２サイクル・ディーゼル機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム用のフロー・ユニットに関する。本フロー・ユニットは、案内要素入口及び案内要素出口を有する中空体として構成される案内要素を有し、案内要素の外被面（ｊａｃｋｅｔ ｓｕｒｆａｃｅ）は案内面として構成される。さらに、本フロー・ユニットは、ブレーキ入口及びブレーキ出口を有する中空体として構成されるブレーキ要素を有し、ブレーキ要素の外被面はブレーキ面として構成される。運転状態では、排気ガスは、案内要素に流入することができ、ブレーキ出口を通って流出することができる。本発明によれば、案内面は、予め設定可能なブレーキ角度α＞０で排気ガスがブレーキ面に当たるように、ブレーキ面に対して構成及び配置され、せん断層（ｓｈｅａｒ ｌａｙｅｒ）をブレーキ出口で形成することができる。

案内要素及び／又はブレーキ要素はプラスチック又は金属で構成することができる。案内要素及び／又はブレーキ要素は円筒形とすることができ、案内要素の案内面が、予め設定可能なブレーキ角度α＞０で排気ガスがブレーキ面に当たるように、ブレーキ面に対して確実に構成及び配置される。案内要素の案内面及びブレーキ要素のブレーキ面の配置により、フロー・ユニットを通して流れ、案内面又はブレーキ面に当たる排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の流れの一部は減速し、一方、流れの別の部分は案内面又はブレーキ面の周りを流れる。これら２つの部分がブレーキ出口で互いに合流すると、ブレーキ出口で排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物からせん断層を形成することができる。

したがって、排気ガスが、予め設定可能な角度α＞０でブレーキ面に当たるように案内要素の案内面によって偏向されることは、本発明には重要である。それによって、ブレーキ出口では、様々な長さの経路を流れた流れ、又は様々な流速を有する様々な部分流れを得ることができる。この結果、排気ガス、又は排気ガスと添加剤、具体的には尿素との混合物は、混合が強化される。したがって、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の一様な流れ、並びに／或いは、均質で一様な混合及び分配が達成され、これによって、ひいてはより効果的な排気ガス浄化、及び排気ガス浄化システムの簡単な製造が可能となる。

排気ガス浄化システムは、具体的にはＳＣＲ触媒として構成され、又は少なくともＳＣＲ触媒を含む。しかしながら、これはまた異なる種類の触媒又は排気ガス浄化要素として構成することもできる。出口は、具体的には煙突（ｓｔａｃｋ）として、例えば排気システムとしても構成される。また、排気ガス浄化システムが動作状態において、内燃機関の全排気ガスが排気ガス浄化システムを通って流れず、むしろその一部のみが流れることも可能である。

本発明の実施例では、案内要素は、案内要素出口に向かう方向に狭まる中空体として、具体的には、直線又は非直線の円錐、或いは円錐台の形態で構成され、ブレーキ要素は、ブレーキ出口に向かう方向に拡がる中空体として、具体的には、直線又は非直線の円錐、或いは円錐台の形態で構成される。案内要素の案内要素断面は、同様に、断面の寸法が案内要素出口の方向に小さくなるように構成することができ、且つ／又は、ブレーキ要素のブレーキ断面は、断面の寸法がブレーキ出口の方向に大きくなるように構成することができる。この点に関して、流入する排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の流れのプロファイルにフロー・ユニットの構造を適合させるために、これと、本発明によるフロー・ユニットを製造するのに適したさらに可能なものとをどのように使用及び／又は組み合わせるか、当業者であれば容易に理解するであろう。

本発明の実施例では、案内要素は、案内要素出口に向かう方向に拡がる中空体として、具体的には、直線又は非直線の円錐、或いは円錐台の形態で構成され、ブレーキ要素は、ブレーキ出口に向かう方向に狭まる中空体として、具体的には、直線又は非直線の円錐、或いは円錐台の形態で構成される。案内要素の案内要素断面は、同様に、断面の寸法が案内要素出口の方向に大きくなるように構成することができ、且つ／又は、ブレーキ要素のブレーキ断面は、断面の寸法がブレーキ出口の方向に小さくなるように構成することができる。

例えば本出願の枠組み内で説明され、明らかにされる可能な案内要素及びブレーキ要素の実施例はすべて、本発明によるフロー・ユニットにおいて、単独、又はすべての適切な組合せのいずれかで提供することができることが理解される。

本発明の実施例では、案内要素及び／又はブレーキ要素は、共通の長手方向軸線Ｌに沿って配置される。この点に関して、案内要素及び／又はブレーキ要素の配置は、長手方向軸線Ｌに対して対称又は非対称に行うことができる。案内要素断面及び／又はブレーキ断面は、円形及び／又は楕円であり、且つ／或いは、正多角形又は非正多角形の形態、具体的には、三角形又は四角形又は五角形の形態である。本発明の実施例では、噴射器は、案内要素入口の正面に配置される。噴射器は、同様に、案内要素入口に、及び／又は、案内要素とブレーキ要素との間に、及び／又は、ブレーキ出口に配置することができる。噴射器は、添加剤を排気ガス中に噴射することができるように構成及び配置され、その結果、排気ガスと添加剤のせん断層をブレーキ出口で形成することができる。噴射器は１つ又は複数の保持管（ｈｏｌｄｉｎｇ ｐｉｐｅ）として構成することができ、保持管は、１つ又は複数の同軸の案内要素を接続することができ、添加剤は、保持管を通って流れて、排気ガス中に噴射されることができる。

フロー・ユニットは、排気ガス浄化システムの反応器と、往復動ピストン内燃機関の排気ガス・マニホルドの排気ガス出口に接続された排気ガス入口との間で、具体的には反応器の正面に、配置することができる。噴射器は、フロー・ユニットの正面の案内要素入口の正面、すなわちフロー・ユニットと排気ガス入口の間に配置することができる。したがって噴射器は、排気ガス入口に、排気ガス出口の直後に、又はフロー・ユニットと排気ガス入口との間に、又はフロー・ユニットのすぐ正面に、又は案内要素入口に直接、配置することができる。しかし、噴射器はまた、フロー・ユニットの１つの構成部品として構成することができ、すなわち案内要素入口に、及び／又は案内要素とブレーキ要素との間のブレーキ要素入口に、及び／又はブレーキ出口に構成することができる。したがって、入口管、及び／又は排気ガスが添加剤と反応する反応管を、排気ガス浄化システムから省くことができるのは都合がよく、排気ガス浄化システムをより安価でより簡単に製造することができる。

本発明の実施例では、フロー・ユニットは、追加の案内要素、具体的には、案内要素と同一の追加の案内要素を備え、且つ／又は、追加のブレーキ要素、具体的には、ブレーキ要素と同一の追加のブレーキ要素を備える。案内要素と追加の案内要素、並びに／或いは、ブレーキ要素と追加のブレーキ要素は同軸に配置することができる。案内要素及び／又は追加の案内要素及び／又はブレーキ要素及び／又は追加のブレーキ要素は、共通の長手方向軸線Ｌに沿って配置することができる。したがってフロー・ユニットは追加の案内要素を備えることができる。追加の案内要素は、特に形状又は幾何学的形状に関して案内要素と同様とすることができ、例えば同じ形状であるが異なる半径とすることができ、又は案内要素と同一とすることさえできる。フロー・ユニットは同様に、追加のブレーキ要素を備えることができ、追加のブレーキ要素は、特に形状又は幾何学的形状に関してブレーキ要素と同様とすることができ、例えば同じ形状であるが異なる半径とすることができ、又はブレーキ要素と同一とすることさえできる。案内要素と追加の案内要素、並びに／或いは、ブレーキ要素と追加のブレーキ要素は同軸に配置することができる。さらに、案内要素及び／又は追加の案内要素及び／又はブレーキ要素及び／又は追加のブレーキ要素は、長手方向軸線に対称又は非対称に配置することができる。したがって、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の複数のせん断層をブレーキ出口で形成することができるのは都合がよく、均質の混合及び／又は一様な流れを達成すると説明した効果をまた増大させ改善させることができる。

本発明の実施例では、予め設定可能なブレーキ角度αは０°≦α≦６０°、好ましくは２０°≦α≦４０°である。この範囲のブレーキ角度（ｂｒａｋｉｎｇ ａｎｇｌｅ）は、流れが特に一様となる効果を有し、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の特に良好な均質で一様な混合と分配が可能となる。フロー・ユニットの説明した実施例及び方法のすべては、排気ガスが、予め設定可能な角度α＞０でブレーキ面に当たるように案内要素の案内面によって偏向されるという利点を有する。それによって、ブレーキ出口では、様々な長さの経路を流れた流れ、又は様々な流速を有する様々な部分流れを達成することができる。この結果、排気ガス、又は排気ガスと添加剤、具体的には尿素との混合物は、混合が強化される。渦がすぐ生じ、排気ガス、又は排気ガスと添加剤のせん断層を形成することができる。したがって、一方では、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物が、一様な流れを形成するのは都合がよく、且つ／或いは、他方では、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の均質で一様な混合及び分配が達成される。

本発明はさらに、往復動ピストン内燃機関、特に大形２サイクル・ディーゼル機関の排気ガスを浄化するための、フロー・ユニットを備える排気ガス浄化システムに関する。フロー・ユニットを有する排気ガス浄化システムは、対応するフロー・ユニットと同じ利点を有する。さらに、本フロー・ユニットにより、より効果的に、すなわちより速く、理想的な一様な流れ、及び／又は均質な分配、及び／又は理想的な混合が達成されるので、排気ガス浄化システムの組立体長さ又は組立体サイズを小さくすることができる。同時に、本発明によるフロー・ユニットなしの従来の排気ガス浄化システムに対して効率の点で妥協を受け入れることはなく、また、排気ガス浄化システムにおいて、材料、例えば管の相当な量を節約することができる。さらに、それによって、より効果的な排気ガス浄化、及び排気ガス浄化システムの簡単で安価な製造が達成される。

上記の目的はまた、フロー・ユニットが案内要素及びブレーキ要素を有する、往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムのための方法によって満足される。案内要素は、案内要素入口及び案内要素出口を有する中空体として構成され、案内要素の外被面は案内面として構成される。ブレーキ要素は、ブレーキ入口及びブレーキ出口を有する中空体として形成され、ブレーキ要素の外被面はブレーキ面として構成される。排気ガスは、案内要素入口に流入し、ブレーキ出口を通って流出する。案内面は、予め設定された角度α＞０で排気ガスがブレーキ面に当たるように、そして排気ガスのせん断層がブレーキ出口で形成されるように、排気ガスを偏向させる。

本方法は、本フロー・ユニット及び本排気ガス浄化システムと同じ利点を有しており、本フロー・ユニット及び／又は本排気ガス浄化システムを使用して実行することができる。

したがって、フロー・ユニット、及びフロー・ユニットを有する排気ガス浄化システム、並びに本方法によって、全体的に、排気ガス浄化システム、特に尿素ＳＣＲプロセスをより効果的に動作させることができる。より効果的な排気ガス浄化は、より均質でより一様な速度分布により、すなわち排気ガス、又は添加剤を含む排気ガスのより一様な流れにより達成され、且つ／或いは、排気ガス、具体的にはＮＯｘ、或いは添加剤、例えば尿素及び／又は水を含む排気ガスのより良く、より均質な混合によって達成される。

本発明は、実施例及び図面を参照して、装置の面及び技法の面の両方で、以下に、より詳細に説明される。なお、図面では、同じ、又は同じ機能を有する要素は、同じ参照符号が付けられている。概略図が示される。

第１の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第２の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第３の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第４の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第５の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第６の実施例のフロー・ユニットの概略図である。 第６の実施例のフロー・ユニットの概略断面図である。 フロー・エレメントの概略図である。 出口弁の概略図である。 第１の実施例の排気ガス浄化システムの概略図である。 第２の実施例の排気ガス浄化システムの概略図である。

第１の実施例のフロー・ユニットの概略図を図１に示す。往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム（図１０参照、参照符号６）用のフロー・ユニット１が、案内要素入口３１及び案内要素出口３２を有する中空体として構成される案内要素３を備え、また、ブレーキ入口２１及びブレーキ出口２２を有する中空体として構成されるブレーキ要素２を備える。さらに、案内要素の外被面は案内面３３として構成され、ブレーキ要素の外被面はブレーキ面２３として構成される。運転状態では、排気ガスは、案内要素入口３１に流入することができ、ブレーキ出口２２を通って流出することができる。この点に関して、案内要素３の案内面３３は、予め設定可能なブレーキ角度α＞０で排気ガスがブレーキ面２３に当たるように、ブレーキ面２３に対して構成及び配置される。

したがって案内面３３は、排気ガスが予め設定可能な角度α＞０でブレーキ面２３に当たるように案内要素３の案内面３３によって偏向されるようにブレーキ面２３に対して構成及び配置されることが本発明には重要である。それによって、排気ガス、又は排気ガスと添加剤、具体的には尿素との混合物が流れる様々な長さの経路を生じさせることができ、或いはさまざまな部分流を案内面３３の両側、及びブレーキ面２３の両側に沿って生じさせることができ、また、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物のせん断層をブレーキ出口２２で形成させることができる。せん断層の様々な層は、様々な流速及び流れ方向を有しており、その結果、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物のより良い、且つより均質な混合が有利に達成される。案内要素３はノズルと同様なノズルのような効果を有し、ブレーキ要素２はディフーザと同様な効果を有し、その結果、ブレーキ出口２２を出る排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物が一様な流れであることはさらに有利である。

案内要素３及び／又はブレーキ要素２は、共通の長手方向軸線Ｌに沿って配置される。この点に関して、案内要素３及び／又はブレーキ要素２の配置は、長手方向軸線Ｌに対して対称又は非対称に行うことができる。案内要素３は、案内要素出口３２に向かう方向に狭まる中空体として構成され、ブレーキ要素２は、ブレーキ出口２２に向かう方向に拡がる中空体として構成される。この点に関して、案内要素３の中空体及びブレーキ要素２の中空体の両方が、直線又は非直線の円錐、或いは円錐台の形態で構成することができる。さらに、案内要素３は、断面の寸法が案内要素出口３２の方向に小さくなるように構成される案内要素断面を有し、且つ／又は、ブレーキ要素２のブレーキ断面は、断面の寸法がブレーキ出口２２の方向に大きくなるように構成される。図１に示す案内要素３の案内要素断面、及び／又はブレーキ要素２のブレーキ断面は円形であるが、楕円とすることもでき、且つ／或いは、正多角形又は非正多角形の形態、具体的には、四角形又は五角形の形態で構成することができる。

図２は、第２の実施例のフロー・ユニット１の概略図を示す。図２は、違いのみがわかるように、図１と実質的に対応する。図２に示すフロー・ユニット１は、２つの追加の案内要素３４、及び２つの追加のブレーキ要素２４を備える。追加の案内要素３４は、案内要素３と同軸に配置され、追加のブレーキ要素２４はブレーキ要素２と同軸に配置される。さらに、追加の案内要素３４、案内要素３、及び追加のブレーキ要素２４、及びブレーキ要素２は、長手方向軸線に対称に配置される。

図３は、第３の実施例のフロー・ユニット１の概略図を示す。図３は、違いのみがわかるように、図１と実質的に対応する。図３では、案内要素３とブレーキ要素は図１と正反対に設計される。案内要素３は、案内要素出口３２に向かう方向に拡がる中空体として、具体的には円錐台として構成され、ブレーキ要素２は、ブレーキ出口２２に向かう方向に狭まる中空体、具体的には円錐台として構成される。案内要素３及び／又はブレーキ要素２は、共通の長手方向軸線Ｌに沿って配置される。この点に関して、案内要素３はディフューザのような効果を有し、ブレーキ要素２はノズルのような効果を有し、その結果、ブレーキ出口２２を出る排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物は、一様な流れとなり、且つ均質に混合する。

図４は、第４の実施例のフロー・ユニット１の概略図を示す。図４は、違いのみがわかるように、図２と図３を混合した形態と実質的に対応する。図４に示すフロー・ユニット１は、２つの追加の案内要素３４、及び２つの追加のブレーキ要素２４を備える。追加の案内要素３４は、案内要素３と同軸に配置され、追加のブレーキ要素２４はブレーキ要素２と同軸に配置される。追加の案内要素３４、案内要素３、及び追加のブレーキ要素２４、及びブレーキ要素２は、長手方向軸線Ｌに対称に配置される。さらに、案内要素３及び追加の案内要素３４は、案内要素出口３２に向かう方向に拡がる中空円錐台として構成され、ブレーキ要素２及び追加のブレーキ要素２４は、ブレーキ出口２２に向かう方向に狭まる中空円錐台として構成される。

図５は、第５の実施例のフロー・ユニット１の概略図を示す。図５は、違いのみがわかるように、図２と実質的に対応する。図５は、フロー・ユニット１の３次元概略図を示しており、フロー・ユニットは、案内要素３、３つの追加の案内要素３４、ブレーキ要素２、及び２つの追加のブレーキ要素２４を備える。追加の案内要素３４は、案内要素３と同軸に配置され、追加のブレーキ要素２４はブレーキ要素２と同軸に配置される。さらに、追加の案内要素３４、案内要素３、及び追加のブレーキ要素２４、及びブレーキ要素２は、長手方向軸線に対称に配置される。

図６及び図７は、第６の実施例のフロー・ユニット１の３次元概略図（図６）、及び、フロー・ユニット１の概略断面図（図７）を示す。図６及び図７は、違いのみがわかるように、図５と実質的に対応する。噴射器４が案内要素入口３１の正面に配置されることができ、噴射器４は、添加剤を排気ガス中に噴射可能なように構成及び配置され、その結果、排気ガスと添加剤のせん断層をブレーキ出口２２で形成することができる。フロー・ユニットは、排気ガス浄化システム６（図１０参照）の反応器７（図１０参照）と、往復動ピストン内燃機関の排気ガス・マニホルドの排気ガス出口（図示せず）に接続された排気ガス入口１１（図１０参照）との間、具体的には反応器７の正面に配置することができる。噴射器４は、フロー・ユニット１の正面の案内要素入口３１の正面に、すなわち、フロー・ユニット１と排気ガス入口１１の間に配置することができる。したがって噴射器４は、排気ガス入口１１に、排気ガス出口の直後に、又はフロー・ユニット１と排気ガス入口１１との間に、又はフロー・ユニット１のすぐ正面に、又は案内要素入口３１に直接、配置することができる。しかしながら噴射器はまた、フロー・ユニット１の１つの構成部品として構成することができ、すなわち、案内要素入口３１に、及び／又は案内要素３とブレーキ要素２との間のブレーキ入口２１に、及び／又はブレーキ要素２のブレーキ出口２２に構成することができる。図６及び図７に示すように、第６の実施例では、噴射器は、案内要素入口３１及び追加の案内要素入口に、並びに案内要素３とブレーキ要素２との間に、又は追加の案内要素３４と追加のブレーキ要素２４との間に配置される。添加剤、好ましくは尿素及び／又は水は、噴射器４、好ましくはブレーキ出口２２にある噴射器４によって排気ガス中に噴射可能であり、排気ガスと添加剤のせん断層をブレーキ出口２２で形成することができる。したがって、排気ガス浄化システム６から入口管及び／又は反応管１０（図１０参照）を省くことができることは有利であり、排気ガス浄化システム６をより安価で簡単に製造することができる。

図８はフロー・エレメント１０１の概略図を示す。フロー・エレメントは、排気ガス浄化システム６に配置することができる。

図９は、出口弁５の概略図を示す。出口弁５は、往復動ピストン内燃機関のシリンダのシリンダ・カバーに配置される。出口弁によって、排気ガスはシリンダの燃焼空間から流出することができ、排気ガスが、１つ又は複数のシリンダの排気ガスが集合する排気ガス・マニホルドに入るように案内される。

図１０は、第１の実施例の排気ガス浄化システム６の概略図を示す。往復動ピストン内燃機関、特に大形２サイクル・ディーゼル機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム６は、フロー・ユニット１、触媒プレート８を内部に配置されて有する反応器７、偏向ユニット９、反応管１０、及び排気ガス入口１１を備える。排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物の流れる方向は矢印Ｒで示す。１つ又は複数のフロー・ユニット１を反応器７と排気ガス入口１１との間に配置することができる。しかしながらフロー・エレメント１０１もまた、排気ガス浄化システム内に、具体的には、反応器７と排気ガス入口１１との間に配置することができる。図１０では、１つフロー・ユニット１が排気ガス入口１１と反応管１０の間に配置され、１つのフロー・ユニット１が反応器７の領域内で反応器７のすぐ正面に配置される。排気ガスは、排気ガス入口１１を通って排気ガス浄化システム６に流入するが、ここで、添加剤を排気ガス中に噴射する噴射器（図６又は７参照、参照符号４）は、フロー・ユニット１の正面に、又は案内要素入口３１に、及び／又は案内要素３とブレーキ要素２との間に配置することができる。運転状態において、排気ガス、又は排気ガスと添加剤がブレーキ出口２２から流出した後、排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物は、一様な流れとして反応管１０に流入する実質的に均質な混合物として存在する。理想的な均質な混合物による複数の要因によって、排気ガスはより効果的に浄化される。

図１１は、第２の実施例の排気ガス浄化システム６の概略図を示す。図１１は、違いのみがわかるように、図１０と実質的に対応する。図１１に示す第２の実施例では、反応管１０及び偏向ユニット９は省くことができ、その結果、排気ガス浄化システムのより簡単な製造が達成される。

本発明による往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム６のための方法は、排気ガス浄化システム６及びフロー・ユニット１の示した実施例すべてを使用して実施することができる。この点に関して、フロー・ユニット１は案内要素３及びブレーキ要素２を備える。案内要素３は、案内要素入口３１及び案内要素出口３２を有する中空体として構成され、案内要素３の外被面は案内面３３として形成される。ブレーキ要素２は、ブレーキ入口２１及びブレーキ出口２２を有する中空体として構成され、ブレーキ要素２の外被面はブレーキ面２３として構成される。排気ガス、又は排気ガスと添加剤との混合物は、案内要素入口に流入し、ブレーキ出口を通って流出する。案内面３３は、予め設定された角度α＞０で排気ガスがブレーキ面２３に当たるように排気ガスを偏向させ、排気ガスのせん断層をブレーキ出口２２で形成させることが重要である。

したがって往復動ピストン内燃機関、特に大形２サイクル・ディーゼル機関のための排気ガス浄化システム６用のフロー・ユニット１、並びに方法がまず、有利には提供され、それらによって一様な流れ、及び／又は均質な分布、並びに排気ガス又は排気ガスと添加剤の理想的な混合が達成される。

さらに、フロー・ユニット１、及び／又は排気ガス浄化システム６、及び／又は本方法によって、より効果的に、すなわちより速く、理想的な一様な流れ、及び／又は理想的な均質な混合が達成されるので、排気ガス浄化システム６の組立体長さ又は組立体サイズを小さくすることができ、それは一方では、フロー・ユニットなしの従来の排気ガス浄化システムに対して効率の点での妥協を受け入れることなしに達成され、他方では、排気ガス浄化システムにおいて、材料、例えば管の相当な量を節約することができる。したがって、より効果的な排気ガス浄化、及び排気ガス浄化システムの簡単な製造が達成される。

１ フロー・ユニット
２ ブレーキ要素
３ 案内要素
４ 噴射器
５ 出口弁
６ 排気ガス浄化システム
７ 反応器
８ 触媒プレート
９ 偏向ユニット
１０ 反応管
１１ 排気ガス入口
２１ ブレーキ入口
２２ ブレーキ出口
２３ ブレーキ面
２４ 追加のブレーキ要素
３１ 案内要素入口
３２ 案内要素出口
３３ 案内面
３４ 追加の案内要素
１０１ フロー・エレメント
Ｌ 長手方向軸線
Ｒ 流れ方向

Claims (15)

1. 往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化システム（６）用のフロー・ユニット（１）であって、
   案内要素入口（３１）及び案内要素出口（３２）を有する中空体として構成される案内要素（３）であって、前記案内要素の外被面が案内面（３３）として構成される案内要素（３）と、
   ブレーキ入口（２１）及びブレーキ出口（２２）を有する中空体として構成されるブレーキ要素（２）であって、前記ブレーキ要素の外被面がブレーキ面（２３）として構成されるブレーキ要素（２）と
   を有し、
   運転状態において、排気ガスが、前記案内要素入口（３１）に流入することができ、また前記ブレーキ出口（２２）を通して流出することができる、フロー・ユニット（１）において、
   前記案内面（３３）は、予め定義可能なブレーキ角度α＞０で前記排気ガスがブレーキ面（２３）に当たるように、また排気ガスのせん断層が前記ブレーキ出口（２２）で形成され得るように前記ブレーキ面（２３）に対して構成及び配置されることを特徴とする、フロー・ユニット（１）。
2. 前記案内要素（３）は、前記案内要素出口（３２）に向かう方向に狭まる中空体として、特に直線又は非直線の円錐又は円錐台の形態で構成され、また前記ブレーキ要素（２）は、前記ブレーキ出口（２２）に向かう方向に拡がる中空体として、特に直線又は非直線の円錐又は円錐台の形態で構成される、請求項１に記載のフロー・ユニット。
3. 前記案内要素は、前記案内出口に向かう方向に拡がる中空体として、特に直線又は非直線の円錐又は円錐台の形態で構成され、また前記ブレーキ要素は、前記ブレーキ出口に向かう方向に狭まる中空体として、特に直線又は非直線の円錐又は円錐台の形態で構成される、請求項１に記載のフロー・ユニット。
4. 前記案内要素（３）及び／又は前記ブレーキ要素（２）は、共通の長手方向軸線（Ｌ）に沿って配置される、請求項１から３までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
5. 前記案内要素（３）の案内要素断面が、前記案内要素出口（３２）の方向に寸法の大きくなる断面表面として構成され、且つ／又は、前記ブレーキ要素（２）のブレーキ断面が、前記ブレーキ出口（２２）の方向に寸法の小さくなる断面表面として構成される、請求項１から４までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
6. 前記案内要素（３）の案内要素断面が、前記案内要素出口（３２）の方向に寸法の小さくなる断面表面として構成され、且つ／又は、前記ブレーキ要素（２）のブレーキ断面が、前記ブレーキ出口（２２）の方向に寸法の大きくなる断面表面として構成される、請求項１から５までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
7. 前記案内要素断面及び／又は前記ブレーキ断面が、円形、及び／又は楕円、及び／又は正多角形又は非正多角形の形態であり、特に三角形又は四角形又は五角形の形態である、請求項１から６までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
8. 噴射器（４）が前記案内要素入口（３１）の正面に配置され、前記噴射器（４）は、添加剤が前記排気ガス中に噴射可能であるように構成及び配置され、それにより排気ガスと前記添加剤のせん断層が前記ブレーキ出口（２２）に形成され得る、請求項１から７までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
9. 前記噴射器（４）が、前記案内要素入口（３１）に、及び／又は前記案内要素（３）と前記ブレーキ要素（２）との間に、及び／又は前記ブレーキ出口（２２）に配置され、前記噴射器（４）は、添加剤が前記排気ガス中に噴射可能であるように構成及び配置され、それにより排気ガスと前記添加剤のせん断層が前記ブレーキ出口（２２）に形成され得る、請求項１から８までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
10. 前記フロー・ユニット（１）が、追加の案内要素（３４）、特に前記案内要素（３）と同一の追加の案内要素（３４）を有し、且つ／又は、追加のブレーキ要素（２４）、特に前記ブレーキ要素（２）と同一の追加のブレーキ要素（２４）を有する、請求項１から９までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
11. 前記案内要素（３）と前記追加の案内要素（３４）が同軸に配置され、且つ／又は、前記ブレーキ要素（２）と前記追加のブレーキ要素（２４）が同軸に配置される、請求項１０に記載のフロー・ユニット。
12. 前記予め定義可能なブレーキ角度αが、０°≦α≦６０°、好ましくは２０°≦α≦４０°である、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット。
13. 前記案内要素（３）及び／又は前記追加の案内要素及び／又は前記ブレーキ要素（２）及び／又は前記追加のブレーキ要素は、前記共通の長手方向軸線（Ｌ）に沿って配置される、請求項１０又は１１に記載のフロー・ユニット。
14. 請求項１から１３までのいずれか一項に記載のフロー・ユニット（１）を有する、往復動ピストン内燃機関、特に大形２サイクル・ディーゼル機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化システム。
15. 往復動ピストン内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化システム（６）のための方法であって、
    フロー・ユニット（１）が、案内要素（３）及びブレーキ要素（２）を有し、
    前記案内要素（３）は、案内要素入口（３１）及び案内要素出口（３２）を有する中空体として構成され、前記案内要素（３）の外被面が案内面（３３）として構成され、
    前記ブレーキ要素（２）は、ブレーキ入口（２１）及びブレーキ出口（２２）を有する中空体として構成され、前記ブレーキ要素（２）の外被面がブレーキ面（２３）として構成され、
    排気ガスが、前記案内要素入口（３１）に流入し、また前記ブレーキ出口（２２）を通して流出する
    方法において、
    前記案内面（３３）は、予め定義された角度α＞０で前記排気ガスが前記ブレーキ面（２３）に当たるように、また排気ガスのせん断層が前記ブレーキ出口（２２）に形成され得るように前記排気ガスを偏向させることを特徴とする方法。