KR101369597B1 - 환원제 공급용 분사 노즐 및 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환원제(2)를 배기 가스 시스템(3)에 공급하기 위한 분사 노즐(1)에 관한 것으로서, 상기 배기 가스 시스템은 복수의 출구 개구(4, 5)를 구비하며 상기 각각의 출구 개구에 의해 환원제(2)의 상이한 액적(6, 7)이 발생될 수 있다. 또한 배기 가스 처리 유닛(15)과 이에 대응하는 하나 이상의 분사 노즐(1)을 구비한 배기 가스 처리 장치(14)가 제시되며, 출구 개구(4, 5)의 2개 이상의 그룹(11, 12)이 배기 가스 처리 유닛(15)의 상이한 충돌 포집 구역(16, 17)을 형성한다.

Description

환원제 공급용 분사 노즐 및 배기 가스 처리 장치{Injection nozzle for supplying reducing agent, and device for treating exhaust gases}
본 발명은 환원제를 배기 가스 시스템에 공급하기 위한 분사 노즐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 이상의 분사 노즐이 설치된 배기 가스 처리 유닛을 구비한 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다. 이러한 종류의 시스템은 특히 암모니아 수용액을 제어된 방식으로 배기 가스 시스템에 첨가하도록 사용되어, 특히, 배기 가스의 질소 산화물 내용물을 감소시킨다.
특히, 수성 요소용액과 적당한 촉매를 사용하여 배기 가스에서의 질소 산화물을 변환하는 하나의 방법이 예를 들면, "SCR(Selective Catalytic Reaction) 방법"으로 이름져져 알려져 있다.
일반적으로 말하자면, SCR 반응에 필요한 암모니아는 직접적으로, 즉 순수한 형태로 사용되지 않지만, 그러나 상표명 AdBlue®로부터 얻어질 수 있는 32.5% 수성 요소용액의 형태로 사용될 수 있다. 이러한 수 용액은 예를 들면, 미터링(metering) 펌프나 또는 인젝터에 의해 SCR 촉매의 앞쪽 배기 부분으로 분사된다.
이러한 공정에 있어서, 수성 요소용액이 암모니아로 변환되고 배기 가스와 함께 SCR 촉매를 가로지른다. 암모니아로의 수성 요소용액의 변환은 열분해 및/또는 가수분해에 의해 달성될 수 있다. 수성 요소용액의 대응하는 변질(decomposition)을 초래하는 열분해 동안에 수성 요소용액이 가열되는 반면, 가수분해에 의한 목적은 암모니아를 제공하기 위한 요소의 촉매 활성 반응이다. 열분해에 있어서, 수성 요소용액과 접촉하게 되는 외부 가열 소자가 제공될 수 있다. 그러나, 또한 수성 요소용액이 고온의 배기 가스로 미세하게 나뉘어져 분사됨으로서 필요한 온도가 달성될 수 있다. 가수분해에 있어서, 적당한 가수분해 촉매가 반드시 제공되며, 수성 요소용액이 배기 가스와 함께 수성 요소용액 또는, 선택적으로, 배기 가스 시스템 외측에서 접촉하게 된다. 본 경우에 있어서, 수성 요소용액의 일부가 배기 가스를 이송하는 배기 가스 시스템으로 이동하고, 이 결과 배기 가스가 존재하면 암모니아로 변환된다.
이러한 공정 동안에 발생하는 반응은 아래와 같이 나타내어질 수 있다:
요소 용액의 가수분해:
열분해 : (NH2)2CO → NH3 + HNCO (이소시안산)
가수분해 : HNCO + H2O → NH3 + CO2
암모니아 및 CO2는 특히 수성 요소용액으로부터 형성된다. 이러한 방식으로 만들어진 암모니아는 특정 SCR 촉매의 적당한 온도에서 배기 가스의 질소 산화물과 반응할 수 있다. 2개의 타입의 SCR 촉매가 반드시 있다. 하나의 타입의 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 오산화인 및 산화 텅스텐으로 반드시 이루어진다. 다른 타입은 제올라이트를 사용한다.
질소 산화물의 환원:
4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O ("표준 SCR");
2 NH3 + NO + NO2 → 2 N2 + 3 H2O ("신속 SCR");
4 NH3 + 3 NO2 → 3.5 N2 + 6 H2O ("NO2 SCR").
분사된 요소(urea)의 양이 내연 기관의 질소 산화물 배출의 함수 및 이에 따른 내연 기관의 순간 속도 및 토오크의 함수로 제어된다. 디젤 기관으로부터의 로(raw) 배출에 따라, 수성 요소용액의 소비는 사용된 디젤 연료의 대략 2% 내지 8%이다. 계량된 양이 매우 적다면, 질소 산화물 레벨이 감소되는 효율이 떨어진다. 매우 많은 요소가 계량되면(metered), 이에 따라 형성된 암모니아가 NOx와 반응할 수 없고 주변환경에 진입할 수 있다. 암모니아는 톡 쏘는 냄새가 있으며 매우 적은 농도에서도 인지될 수 있기 때문에, 이는 과계량(overmetering)의 경우에 차량 주변에서 불쾌한 냄새를 야기시킬 것이다. 이는 SCR 촉매 뒤에 산화 촉매를 설치함으로써 개선될 수 있다.
환원제의 분사 위치와 관련하여, 많은 변형예가 사전에 논의되어 왔다. 따라서, 수성 요소용액이 예를 들면, 혼합 부재의 상류, 혼합 부재의 하류, 와류 챔버의 구역, SCR 촉매의 상류, 배기 가스 처리 유닛의 하류 등에 부가될 수 있다. 각각의 경우에 있어서, 주된 관심사는 배기 가스의 스트림에서의 환원제의 일정한 혼합이나 빠른 혼합을 달성하고, 이에 따라 반응물이 촉매를 통해 유동함에 따라 충분한 양으로 이용가능하다는 것을 보장하는 것이다. 이러한 관계에 있어, 한편으로, 기화가 가능한 빠르고 완전하게 발생되어야 하고, 다른 한편으로, 배기 가스에서 개별적으로 효과를 나타내는 조건을 가능하게 하면서 배기 가스의 스트림에 균일한 분배가 이루어져야 하는 것에 대한 문제점에 대해 여러 논의가 이미 있어왔다. 배기 가스의 온도, 배기 가스의 유동 작용 및 배기 가스의 조성은 여기서 중요한 역할을 한다.
많은 상이한 배기 가스 시스템에 대해, 특히 저 레벨의 기술적 복잡성을 갖는, 상당히 많은 상이한 배기 가스 시스템에 대해 완전히 만족스러운 방식으로 이를 달성하기는 가능하지 않다. 이러한 관계에 있어, 특히, 자동차 구성부의 현 배기 가스 시스템을 개장하는 능력은 특히 어렵다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 설명된 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 간단한 구성의 분사 노즐을 특정하는 것이고 배기 가스 시스템의 유동 조건에 맞춰지거나 가변가능한 환원제의 공급을 가능하게 하는 것이다. 더욱이 본 발명의 목적은 환원제의 기화나 또는 환원제의 가능한 변환을 가능한 완벽하게 하기 위해 배기 가스 시스템의 분사 노즐의 바람직한 배치를 특히 특정하는 것이다.
이들 목적은 청구항 제1항의 특징부에 따른 분사 노즐에 의해 달성된다. 또 다른 유리한 실시예 및 설명이 종속청구항에 지시되어 있다. 이들 청구항에 개별적으로 나타난 특징이 임의의 기술적으로 의미 있는 방식으로 결합될 수 있고 본 발명의 또 다른 실시예를 형성한다는 것을 알 수 있을 것이다. 특히 도면과 관련된 기재는 본 발명의 여러 실시예의 설명을 위한 것이다.
환원제를 배기 가스 시스템에 공급하기 위한 본 발명에 따른 분사 노즐은 복수의 출구 개구를 구비하며, 상기 출구 개구는 각각의 경우에 있어서 상기 환원제의 상이한 액적을 발생시킬 수 있도록 제공된다.
분사 노즐은 연결 구역을 통상적으로 구비하며, 이 연결 구역에 의해 분사 노즐이 환원제 공급 시스템과 연결될 수 있다. 이를 위하여, 분사 노즐은 일반적으로 유지 구역을 구비하며, 이 유지 구역에 의해 분사 노즐이 예를 들면, 배기 가스 시스템의 배기 파이프에 고정될 수 있다. 이러한 유지 구역은 부가적인 단열 수단을 구비하여 고온의 배기 가스 시스템과 분사 노즐의 열적 디커플링을 가능하게 한다. 더욱이 분사 노즐은 배기 가스 시스템 내에 일반적으로 배치된 추가 영역을 갖는다. 이러한 추가 영역에 있어서, 복수의 출구 개구가 또한 현재 제공되며, 이 출구 개구에 의해 환원제가 배기 파이프, 예를 들면 3 내지 30 bar의 압력에서, 배기 파이프에 분사될 수 있다.
본 발명에서 제시된 분사 노즐의 경우에 있어서, 출구 개구가 제공되며 상기 출구 개구에 의해 각각의 경우에 환원제의 상이한 액적이 발생될 수 있다. 달리 말하자면, 이는, 특히, 상이한 크기의 액적이 예를 들면, 분사 노즐이 기동될 때 환원제의 소정의 압력에서 상기 분사 노즐로부터 소정의 시간 간격 동안 동시에 나타난다는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 2개 이상의 상이한 타입이나 크기의 액적이 발생된다. 또한, 대체로, 다수의 상이한 액적이 출구 개구에 의해 동시에 형성될 수 있다. 동일한 분사 노즐로 상이한 액적의 공급은 배기 가스 파라미터를 고려한 특정 의도된 액적 비행 경로를 가능하게 한다. 예를 들어, 환원제의 각각의 액적에 대한 충돌 포집 구역이 특정된다면, 액적이 (상이한 비행 경로에 따라) 정밀하게 목표된 방식으로 충돌 포집 구역에 도달하는 식으로 (예를 들면 배기 가스의 스트림에 대한 길이나 또는 각도에 따라) 상기 액적이 분사되는 방식으로 상기 액적의 타입이 선택될 수 있다. 적당히 정렬된 분사 노즐이나 또는 상이한 출구 개구가 특히 광범위한 범위의 가능한 변화와 높은 목표 정확도로 간단히 장착될 수 있게 한다.
이러한 관계에 있어 특히 바람직한 선택은 상이한 단면부의 출구 개구를 제공하는 것이다. 예를 들면, 출구 개구가 일종의 보어인 경우가 고려되면, 이에 따라 상이한 출구 개구가 상이한 보어 단면부로 형성될 수 있다. 그러나, 또한 환원제의 유동 방향으로 테이퍼지거나 폭이 넓어지는 단면부를 갖는 여러 개의 적당한 출구 개구를 제공할 수 있다. 이들 타입의 단면부 조합이 물론, 또한 가능하다. 더욱이, 또한, 예를 들면, 출구 개구의 방향이나 또는 단면부를 통하는 환원제의 유동 방향이 변경될 수 있다.
특히 분사 노즐의 구성을 간단하게 하기 위하여, 더욱이 출구 개구가 분무 디스크로 형성되는 것이 제안된다. 이러한 경우에, 분사 노즐의 주 몸체는 예를 들면, 많은 수의 사용에 대해 지속될 수 있고, 적당한 분무 디스크가 특별한 경우에 제공될 수 있다. 더욱이, 분무 디스크가 분사 노즐에 대해 회전될 수 있어, 적당하다면, 분사 노즐이나 또는 배기 가스 시스템과 관련된 출구 개구의 위치가 수정될 수 있다. 분무 디스크가 평평하게 설계될 필요는 없으며; 또한 적당하다면 만곡된 분무 디스크를 본 발명에서 사용할 수 있다. 이와 같이 복수의 분무 디스크 중 하나의 디스크가 다른 하나의 디스크의 뒤에 직접적으로 배치되어, 2개의 분무 디스크를 서로에 대해 회전시킴으로써 특별한 단면부의 출구 개구를 형성하거나 또는 분사 노즐이나 또는 배기 가스 시스템이 작동하는 동안에도 환원제의 상이한 액적이 발생될 수 있다.
실시예에 따르면, 분사 노즐 상의 2개 이상의 그룹의 출구 개구가 분리된다. 달리 말하자면, 이는 또한 단지 하나의 타입의 출구 개구가 각각의 경우에 제공되는 구역을 확인할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 구문에 있어서, "분리된"이라는 표현은 특히, 2개 이상의 그룹이 서로 공간적으로 범위를 정하거나 이격되었다는 것을 의미한다. 특별한 경우에 있어서, 또한 동일한 출구 개구가 수개의 그룹으로 배치되는 방식으로 다른 그룹이 특히 제공될 수 있다. 이런 식으로, 특히, 개별적으로 생성된 분사 제트나 또는 분사 방향이 서로 분리되고 작동시 서로에 대해 임의의 상당히 불리한 효과를 갖지 않는다는 것을 보장할 수 있다.
더욱이 또한 모든 출구 개구가 단 하나의 이송 덕트에 의해 연결되도록 제시된다. 이송 덕트가 원통형 및/또는 환형으로 설계되고 일반적으로 출구 개구로부터 가능한 멀리 분사 노즐의 중앙 축선을 따라서 뻗어있다. 따라서 이송 채널은 또한 환원제 공급 시스템과 연결된다. 따라서 이로부터, 동일한 이송 압력이 공통의 단 하나의 이송 덕트에 존재함으로서 모든 출구 개구에 나타나는 것을 알 수 있을 것이다. 이송 덕트가 핀, 플랩(flap) 등에 의해 필요에 따라 개폐될 수 있어, 예를 들면, 출구 개구로의 환원제의 공급을 제어할 수 있다. 이는 또한 분사 노즐에 대한 구성을 특히 간단하게 한다.
특히 분사 노즐의 바람직한 사용에 있어서, 배기 가스 처리 장치는 본 발명에서 기재된 타입의 하나 이상의 분사 노즐과 배기 가스 처리 유닛을 구비하고, 2개 이상의 그룹의 출구 개구가 배기 가스 처리 유닛의 상이한 충돌 포집 구역을 형성하도록 제시된다. 통상적으로, 이러한 종류의 분사 노즐이 이후 배기 라인에 경사져 삽입되며, 이 결과 그 중앙 축선이 또한 예를 들면 배기 가스 처리 유닛의 하나의 전면에서 기울어져 향하게 된다.
대체로, 이러한 종류의 분사 노즐이 본 발명에서 배기 가스 처리 유닛의 상류 및/또는 하류에 위치될 수 있다. 배기 가스 처리 유닛의 상류 위치가 제공된다면, 배기 가스의 유동 방향에서 추가가 행해진다. 반대되는 경우로서, 즉 환원제가 배기 가스 처리 유닛의 후방 전면에 적용될 때, 추가가 유동 방향과 반대로 행해진다.
가능한 균일한 방식으로 배기 가스 처리 유닛을 환원제로 습윤하게 하기 위하여, 배기 가스의 유동 작용을 고려하여, 특히 배기 가스 처리 유닛의 전면으로부터의 분사 노즐의 거리의 함수로서, 제트의 펼쳐짐을 가능하게 할 필요가 있다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 분사 노즐이 배기 가스 처리 유닛의 각각의 다양한 충돌 포집 구역이나 또는 액적의 자유 비행 경로에 대해 특별히 형성된 출구 개구의 그룹을 제공하는 가능성을 부여한다. 출구 개구의 특정 실시예가 특히, 배기 가스 스트림에서의 환원제의 비행 작용을 고려할 수 있거나 또는 배기 가스의 유동 작용을 고려할 수 있다. 액적 크기, 분무 방향 등이 이에 따라 양 그룹의 출구 개구와 맞춰질 수 있다.
전면 구역에서의 배기 가스 처리 유닛의 열 당량이 균일한 방식으로 (시간에 대해) 균일한 방식의 배기 가스 처리 유닛의 습윤이 사용되어, 환원제의 대응하는 균일하고 빠른 기화를 초래한다는 것을 보장한다. 더욱이, 이는 배기 가스 처리 유닛의 부분 영역의 특히 집중적인 습윤이 상기 배기 가스 처리 유닛의 촉매 작용시 특히 부정적인 효과를 갖는 상기 배기 가스 처리 유닛의 냉각을 초래한다는 상황을 피할 수 있다. 더욱이, 또한 이러한 배기 가스 처리 유닛은 일종의 저장 코팅을 형성하며, 상기 코팅은 가스상의 환원제의 공급을 위한 특정 버퍼를 형성한다. 또한 본 발명에서, 배기 가스 처리 유닛이 가능한 균일하게 사용될 수 있다는 것이다.
환원제가 배기 가스 처리 유닛의 상류에 적용된 경우에 있어서, 배기 가스 처리 유닛이 예를 들면, 미립자 필터 및/또는 가수분해 촉매일 수 있다. 또한 바람직하게 이는 환원제의 하류 공급부에 적용되고, (단지 적당하다면) 각각의 충돌 포집 구역이 촉매로 형성되거나 선택적으로 촉매 없이 형성될 수 있다.
상기 배기 가스 처리 장치에 있어서, 하나 이상의 분사 노즐이 큰 제 1 액적을 보다 먼 제 1 충돌 포집 구역에 적용할 수 있고 작은 제 2 액적을 배기 가스 처리 유닛의 보다 가까운 제 2 충돌 포집 구역에 적용할 수 있는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 이 경우, 2개의 그룹의 상이한 출구 개구가 이에 따라 형성되며, 제 1 그룹이 큰 제 1 액적을 발생시킨다. 이들 큰 제 1 액적은 상대적으로 긴 거리 내내 배기 가스 스트림을 반드시 통과하여야 하며, 따라서, 이러한 목적은 배기 가스의 유동의 효과가 큰 액적의 공급에 의해 최소화된다는 것을 보장하는 것이다. 보다 가까운 충돌 포집 구역의 경우에 있어서, 작은 제 2 액적이 발생되고, 배기 가스의 유동에 의해 펼쳐질 수 있으며, 이에 따라 상기 제 2 액적이 엣지에 가까운 배기 가스 처리 유닛의 전면의 부분 영역에도 도달할 수 있다.
특히 하나 이상의 분사 노즐이 배기 가스의 유동 방향에서 배기 가스 처리 유닛의 하류에 배치되고 배기 가스 처리 유닛의 후방 전면 쪽을 향한다면 특히 유리하다고 알려져 있다. 따라서, 이러한 경우에, 환원제의 추가가 유동 방향과 반대로 행해질 것이며, 이에 따라 분사 노즐의 분무 제트가 이 경우 또한 특히 영향을 받을 것이다. 정확하게 이러한 경우에, 배기 가스 스트림에서의 환원제의 특정 비행 작용은 배기 가스 처리 유닛의 후방 전면의 습윤이 전반적으로 균일한 특정하게 의도된 방식으로 보장되는 출구 개구의 상이한 설계를 통해 얻어질 수 있다.
배기 가스 처리 장치는 더욱이 가이드가 하나 이상의 분사 노즐에 대해 제공된다면 특히 유리하다고 여겨진다. 특히, 가이드는 배기 가스 시스템에서의 분사 노즐의 방향 설치에 대한 측정을 나타내며, 이 경우 예를 들면 조정 수단 등이 또한 분사 노즐의 조정(적당하다면 후 조정)을 가능하게 한다.
특히 본 발명은 내연 기관 및 하류 배기 가스 시스템을 구비한 자동차에 사용될 수 있으며 상기 배기 가스 시스템에 있어서, 유동 방향으로, 배기 가스 처리 유닛이 무엇보다도 제공되고, 이후 하나 이상의 분사 노즐 및 이어서 SCR 촉매가 제공된다. 하나 이상의 분사 노즐이 예를 들면, 환원제 라인에 의해 환원제용 탱크와 펌프에 연결된다. 이러한 경우에, 분사 노즐로부터의 복귀 라인이나 또는 탱크로의 환원제 라인이 이처럼 제공될 수 있는데, 이 경우 적당한 밸브가 반드시 제공되어야만 한다. 분사 노즐의 제어부는 제어 유닛의 작동부를 포함하며, 예를 들면, 상기 제어 유닛은 내연 기관용 조정 시스템에 통합된다. 배기 가스 시스템은 환원제, 특히 수성 요소용액의 적당한 제어된 추가가 가능하도록 센서, 또 다른 배기 가스 처리 유닛 등을 더 구비한다.
본 발명과 기술분야는 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명되어 있다. 특히 도면은 바람직한 실시예를 나타내고 있지만 본 발명이 상기 실시예로만 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분사 노즐의 단면도이고,
도 2는 배기 가스 시스템에서의 분사 노즐의 상세한 배치를 나타낸 도면이고,
도 3은 이러한 종류의 분사 노즐에 의한 액적 분배의 일 실시예를 도시한 도면이고,
도 4는 다양한 출구 개구를 구비한 분무 디스크의 도면이며,
도 5는 복수의 분사 노즐을 구비한 배기 가스 처리 유닛의 후면도이다.
도 1은 분사 노즐(1)의 개략적인 정면도이며, 환원제(2)가 단 하나의 중앙 이송 덕트(13)를 통해 지시된(화살표 참조) 유동 방향으로 분사 노즐(1)의 팁 쪽으로 공급된다. 제 1 출구 개구(4) 및 제 2 출구 개구(5)가 팁에 제공된다. 제 1 출구 개구(4)는 제 1 단면부(8)를 구비하며, 상기 제 1 단면부(8)는 제 2 출구 개구(5)의 제 2 단면부(9)와 상이하게 형성된다. 본 경우에 있어서, 제 1 단면부(8)는 상당히 보다 크게 만들어진다. 제 1 출구 개구(4)와 제 2 출구 개구(5)는 또한 (점선으로 지시된) 분무 방향과 관련하여 상이하다. 환원제(2)가 소정의 압력으로 이송 덕트(13)에 공급되는 동안에, 환원제(2)가 제 1 출구 개구(4) 및 제 2 출구 개구(5)를 통해 동시에 유동하고, 상이한 액적이 각각의 경우에 발생된다. 이들은 배기 가스 스트림에서의 비행 경로와 관련하여 특히 상이하다.
도 2는 배기 가스 처리 장치(14)에서의 이러한 종류의 분사 노즐(1)의 바람직한 배치를 나타낸 도면이다. 본 발명에서, 배기 가스 시스템(3)이 유동 방향(18)으로 배기 가스 처리 유닛(15)을 통해 초기에 유동하는 방식으로 구성된다. 배기 가스 처리 유닛(15)이 (바람직하게) 허니콤 몸체 방식으로 형성될 수 있고 적어도 부분적으로 미립자 필터 및/또는 가수분해 촉매로 형성될 수 있다. 따라서, 또한, 특히, 배기 가스 처리 유닛(15)의 (단지) 후방 전면(19)이 환원제(2)용 저장 재료 및/또는 촉매 재료를 형성할 수 있다.
본 발명에서, (단 하나의) 분사 노즐이 경사진 각도로 가이드(27)에서 배기 가스 처리 유닛(15)의 후방 전면(19) 쪽으로 향하게 된다. 복수의 출구 개구를 갖는 분사 노즐의 구성에 의해, 상기 복수의 출구 개구에 의해 각각의 경우에 있어서 환원제(2)의 상이한 액적이 생성될 수 있고, 상이한 서브제트가 형성될 수 있다. 일례로서, 제 1 출구 개구로부터 초래되는 제 1 서브제트가 큰 제 1 액적(6)을 형성하고, 이 액적은 제 1 충돌 포집 구역(16)에서 충돌 포집되며, 상기 제 1 액적(6)은 배기 가스의 유동을 통해 상대적으로 긴 거리를 비행하여 후방 전면(19)의 마주한 면에 반드시 도달해야 한다. 배기 가스의 유동에 의한 이러한 비행 경로의 영향이 단지 작다는 것을 보장하기 위하여, 비교적 큰 액적이 본 발명에서 바람직하게 사용된다. 배기 가스 처리 유닛(15)의 후방 전면(19)의 제 2 충돌 포집 구역(17)처럼 본 발명에 설명된 보다 가까운 영역이 분사 노즐(1)의 제 2 출구 개구에 의해 발생되는 보다 작은 제 2 액적(7)으로써 동일한 효과를 달성할 수 있다. 이런 식으로, 특히, 또한 액적의 제트가 펼쳐지는 것을 보장할 수 있고, 이에 따라서 또한 엣지에 근접한 구역을 습윤하게 할 수 있으며, 다른 일 실시예로 큰 각도를 사용한다는 것이다. 이러한 경우에 내연 기관이 상이한 부하 상태에서 작동하는 동안에 분무 패턴이 가능한 정확하게 발생하도록, 분사 노즐(1)은 액적이 배기 가스 처리 유닛(15)으로부터 배기 가스의 유출 구역에 계속 위치되는 방식으로 바람직하게 배치된다. 이는 특히, 배기 가스 처리 유닛(15)을 통해 유동한 이후에, 배기 가스가 계속해서 실질적으로 층류 유동을 하며, 이러한 구역이 특히, 많아야 60mm의 폭이나 또는, 적당하다면, 40mm 만큼 작은 폭으로 뻗어있다는 것을 의미한다. 분사 노즐의 이러한 설계는 배기 가스 처리 유닛(15)의 후방 전면(19)의 다양한 충돌 포집 구역의 일정한 습윤이 출구 개구의 갯수, 방향 및/또는 단면에 따라 발생한다는 것을 보장한다.
도 3은 이러한 종류의 분사 노즐의 분무 패턴을 도시한 도면이다. 상기 도 3은 액적의 발생된 수(26)가 액적의 크기(25)에 대해 나타나 있는 도면이다. 소정의 제 2 크기의 제 2 액적(7)이 평균적으로 비교적 큰 수(26)로 발생한다는 것이 좌측에 나타나 있다. 더욱이 동시에, 그러나, 보다 큰 크기(25)를 갖는 (동일한) 양의 제 1 액적(6)이, 수(26)가 보다 작을지라도, 또한 공급된다. 물론, 또한 추가 액적 크기가 분사 노즐로 달성될 수 있고, 적당하다면, 또한 각각의 액적 크기의 (부분적인) 중첩(superimposition)이 가능하다. 그러나, 액적들의 크기가 명백하게 상이한 것이 바람직하다.
이러한 상이한 액적을 얻기 위하여, 예를 들면, 도 4에 도시된 종류의 분무 디스크(10)가 만들어져 사용될 수 있다. 이러한 경우에 플레이트 형태인 원형의 분무 디스크(10)는 출구 개구를 그 전체 영역 상에서 구비하지 않지만, 대신, 상이한 출구 개구를 포함한 2개의 별도의 그룹이 형성된다. 따라서, 제 2 출구 개구(5)를 포함한 제 2 그룹(12)이 예를 들면, 분무 디스크(10)의 엣지에 가까운 아크의 부분 형태로 한 구역에 형성된다. 본 발명에서, 다수의 제 2 출구 개구(5)가 모두 동일하게 설계되고, 특히, 동일한 제 2 단면부(9)를 구비한다. 분무 디스크(10)의 더욱 중앙 영역으로, 제 1 출구 개구(4)를 포함한 제 1 그룹(11)이 동일하게 작용하도록 형성된다. 이러한 경우에, 출구 개구의 갯수는 상당히 더욱 적게 만들어지고 제 1 출구 개구(4)는 상당히 더 큰 제 1 단면부(8)를 형성한다. 그룹의 출구 개구의 비대칭 배치는 특히, 분사 노즐의 기울어진 설치를 고려하며, 따라서 절대적으로 필요한 것은 아니다.
도 5는 배기 가스 처리 유닛의 개략적인 후면도이며, 상기 유닛은 복수의, 이러한 경우에 4개의, 분사 노즐로 습윤된다. 이러한 경우에, 따라서, 후방 전면(19)이 단 하나의 노즐(23)에 의해 균일하게 습윱되는 것이 불가능하며; 이와 달리, 4개의 노즐이 본 발명에서 요구된다. 또한 추가의 영역(20)(각각의 경우에 후방 전면(19)에 도달될 수 있는 최대 영역)을 확대하기 위하여, 하나 이상의 노즐(23)이 이동되고, 즉 피벗되는 방식으로 배치될 수 있도록 제시된다. 모든 노즐(23)이나 또는 분사 노즐(1)이 라인(24)에 의해 제어 유닛(21)과 연결되며, 상기 제어 유닛은 특히, 상기 노즐에 대해 개방 시간을 특정한다. 추가의 특정 영역(20)이 하부에 지시된다. 본 발명에서, 분사 노즐(1)이 다수의 상이한 출구 개구를 구비하고 이에 따라 이들이 추가의 방향(22) 및 액적 크기와 관련하여 특히 상이하다. 추가의 하나의 영역이 각각의 그룹의 출구 개구에 대해 설계되고, 추가의 액적 크기 및/또는 방향(22)이 유동 조건과 맞춰진다.
본 발명에서 제시된 분사 노즐로써, 현 배기 가스 시스템의 적당한 개장이 가능할 때, 배기 가스 처리 유닛의 후방 전면의 일정한 습윤이 특히 간단하고 효과적인 방식으로 달성된다.
1 분사 노즐 2 환원제
3 배기 가스시스템 4 제 1 출구 개구
5 제 2 출구 개구 6 제 1 액적
7 제 2 액적 8 제 1 단면부
9 제 2 단면부 10 분무 디스크
11 제 1 그룹 12 제 2 그룹
13 이송 덕트 14 배기 가스 처리 장치
15 배기 가스 처리 유닛 16 제 1 충돌 포집 구역
17 제 2 충돌 포집 구역 18 유동 방향
19 후방 전면 20 추가 영역
21 제어 유닛 22 추가 방향
23 노즐 24 라인
25 크기 26 수
27 가이드

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 배기 가스 처리 장치(14)로서,
    복수의 출구 개구(4, 5)를 구비한 하나 이상의 분사 노즐(1)과 배기 가스 처리 유닛(15)을 구비하고,
    상이한 단면부(8, 9)의 상기 출구 개구(4, 5)에 의해 환원제(2)의 상이한 액적(6, 7)이 만들어질 수 있도록 각각의 경우에 상기 출구 개구가 제공되고, 모든 상기 출구 개구(4, 5)가 상기 분사 노즐의 팁에 제공되고 단 하나의 이송 덕트(13)에 의해 연결되며, 상기 환원제는 수성 요소용액이고,
    상기 분사 노즐(1)의 상기 출구 개구(4, 5)의 2개 이상의 그룹(11, 12)이 분리되고,
    상기 출구 개구(4, 5)의 2개 이상의 그룹(11, 12)이 배기 가스 처리 유닛(15)에서 상이한 충돌 포집 구역(16, 17)을 형성하고,
    상기 하나 이상의 분사 노즐(1)이 큰 제 1 액적(6)을 배기 가스 처리 유닛(15)에서의 보다 먼 제 1 충돌 포집 구역(16)에 적용할 수 있고, 작은 제 2 액적(7)을 보다 가까운 제 2 충돌 포집 구역(17)에 적용할 수 있고,
    상기 하나 이상의 분사 노즐(1)이 배기 가스의 유동 방향(18)에서 상기 배기 가스 처리 유닛(15)의 하류에 배치되고 상기 배기 가스 처리 유닛(15)의 후방 전면(19) 쪽을 향하게 되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 하나 이상의 분사 노즐(1)용 가이드(27)가 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 출구 개구(4, 5)가 분무 디스크(10)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
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