KR101615798B1 - 배기 가스 혼합 방법과 혼합 구역을 갖는 컴팩트한 배기 가스 처리 유닛 - Google Patents

배기 가스 혼합 방법과 혼합 구역을 갖는 컴팩트한 배기 가스 처리 유닛 Download PDF

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Abstract

배기-가스 처리 유닛(1)은 적어도 제 1 면(3)과 상기 제 1 면에 반대쪽에 배치된 제 2 면(4)을 갖는 하우징(2)을 구비하고, 배기 가스(7)용 유입 구역(6)으로 사용되고 상기 제 1 면(3)으로부터 상기 제 2 면(4)까지 뻗어있는 파이프(5)를 구비하고, 배기 가스(7)용 상기 제 2 면(4)의 구역에서 분기 구역(8)을 구비하며, 그리고 상기 파이프(5)와 상기 하우징(2) 사이에서 뻗어있는 복귀 유동 구역(9)을 구비한다. 분기 구역(8)에서, 배기 가스(7)는 혼합되고 복귀 유동 구역(9)으로 이송된다. 배기-가스 처리 유닛(1)에서 배기 가스(7)를 혼합하기 위한 방법이 제시된다.

Description

배기 가스 혼합 방법과 혼합 구역을 갖는 컴팩트한 배기 가스 처리 유닛{Compact Exhaust-Gas Treatment Unit with Mixing Region, and Method for Mixing an Exhaust Gas}
본 발명은 배기 가스의 혼합이 발생하는 컴팩트한 배기 가스 처리 유닛, 및 배기 가스를 혼합시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 배기 가스의 혼합은 첨가제로써 또는 시약(reagent)으로써 배기 가스의 처리와 함께 발생한다.
교통량의 계속적인 증가 때문에 및/또는 배기 가스에 대한 더욱더 엄격한 기준 때문에, 내연 기관을 구비한 차량의 경우에 상기 내연 기관으로부터의 배기 가스가 효율적으로 정화될 수 있는 것이 중요하다. 이를 위하여, 종래 기술은 배기 가스 정화 시스템을 제공하고 상기 배기 가스 정화 시스템에서 내연 기관으로부터의 배기 가스가 촉매 활성 표면을 가로질러 통과되고 그리고 산화질소 화합물, 수트 파티클, 일산화탄소, 탄화수소 등과 같은 배기 가스의 오염물이 상기 표면에 증착된 촉매 재료의 도움에 의해 질소, 물 및 이산화탄소와 같은 물질로 변환된다. 일반적으로, 비교적 높은 배기 가스 온도가 배기 가스의 효율적인 변환을 위해 요구된다. 일반적으로, 내연 기관으로부터의 배기 가스의 온도는, 상기 배기 가스가 상기 내연 기관을 떠난 직후에 최고로 높고, 이에 따라서 상기 내연 기관에 근접한 위치(예를 들면, 차량의 엔진 격실에서)가 배기 가스 정화 시스템의 배치에 바람직한 위치이다. 그러나, 엔진 부근의 설치 공간은 일반적으로 모든 종류의 차량에 제한된다.
그럼에도 불구하고 배기 가스 정화 시스템용 엔진 격실에서 제한된 설치 공간을 사용하기 위하여, 특히 동심 통과유동(throughflow)을 갖는 컴팩트한 배기 가스 처리 유닛이 개발되고 있고, 이들 배기 가스 처리 유닛은 예를 들면, 특허문헌 DE 103 01 138 A1에 개시되어 있다. 이러한 종류의 배기 가스 정화 시스템에 있어서, 배기 가스는 무엇보다도 집중적으로 배치된 유입 구역을 통해 유동하고, 그리고 이후 편향되며 외측 복귀 유동 구역을 통해 유동한다. 이 경우, 복귀 유동 구역은 그 외측에서 유입 구역을 둘러싸서, 상기 유입 구역과 상기 복귀 유동 구역 사이의 효율적인 열 교환을 보장한다. 동시에, 촉매 활성 표면은 유입 구역 및 복귀 유동 구역에 부가적으로 배치될 수 있고, 이에 따라서 일반적으로 배기 가스가 대응하는 촉매 반응에 의해 부가적으로 가열된다. 여하튼, 배기 시스템에서의 배기 가스 온도가 증가되거나 또는 유입 구역과 복귀 유동 구역 사이의 효율적인 열 교환을 통해 높게 유지될 수 있어, 특히 오염물의 효과적인 변환을 보장한다. 동시에, 특히 배기 가스 정화 시스템의 컴팩트한 배치가 배기 시스템을 유입 구역, 편향 구역 및 복귀 유동 구역으로의 분리를 통해 달성되고, 이에 따라 상기 시스템이 내연 기관 부근에 배치되거나 또는 엔진 격실에 배치될 수 있다.
이러한 종류의 배기 가스 정화 시스템에 있어서, 또한 시약이 배기 가스에 첨가될 수 있다. 이러한 시약은 예를 들면: 탄화수소, 환원제 또는 환원제 전구체(특히, 액체 수성 요소 용액) 중 적어도 하나를 포함한다. 시약은, 특히 이러한 목적을 위해 특히 제공된 코팅과의 상호작용으로, 배기 가스에 함유된 오염물을 무해한 성분으로 변환하게 한다. 이 경우, 이들 시약을 위한 이러한 추가적인 유닛은 가능한 멀리 배기 가스에서의 최적의 분배나 또는 높은 정도의 시약의 증발이 달성되는 방식으로 배치된다. 이러한 경우에 있어서, 시약은 예를 들면, 배기 가스의 유동 방향으로 또는 이에 반대 방향으로, 허니콤 몸체에 직접적으로 도포되며, 이 결과 증발이 시약 액적의 미세한 분배 및 (고온의) 허니콤 몸체에서의 상기 시약의 작용에 의해 향상되고 그리고, 필요하다면, 상기 허니콤 몸체의 코팅이나 구조체에서의 시약의 저장이 달성된다. 그러나, 허니콤 몸체로의 시약의 이러한 적용은 또한 예를 들면, 물 파동(shock)에 의해 또는 상기 허니콤 몸체와 시약의 온도 차이에 의해, 상기 허니콤 몸체의 코팅의 손상을 야기시킬 수 있다.
배기 가스에 있는 시약의 최적의 분배는 이처럼, 총 유동 단면상에서의 오염물의 특히 효과적인 변환이 달성될 수 있기 때문에, 바람직하다. 특히, 이러한 혼합은 따라서 배기 가스 처리 장치(예를 들면, 촉매 변환기나 또는 이와 유사한 부재)를 통한 유동 이전에 추천되며, 이에 따라서 배기 가스 처리 장치의 모든 구역이 시약으로써 균일하게 공급될 수 있다. 배기 가스가 일반적으로 덕트를 구비한 배기 가스 처리 장치에 진입하자마자, 이후 상기 배기 가스 처리 장치의 전체 통과유동 단면상에 상기 배기 가스가 단지 부적당하게 분배된다. 이러한 이유 때문에, 시약 및 배기 가스의 혼합 정도는 배기 가스 처리 장치로의 진입 이전에서도, 상기 배기 가스 처리 장치의 촉매 활성 표면에 시약이 균등하게 공급될 수 있다는 것을 충분히 보장할 수 있다.
또한 배기 가스의 이러한 혼합은 특히, 시약의 추가 없이도 유리하다. 배기 가스에서의 오염물은 이처럼 배기 라인의 단면상에서 균등하게 분포되지 않는다. 이 경우 또한, 배기 가스의 부가적인 (단지) 혼합은 오염물 및 배기 가스의 성분, 예를 들면 질소 이산화물이나 또는 미연소된 탄화수소가 균등하게 분포된다는 효과를 갖는다. 여하튼, 하류에 배치된 배기 가스 처리 장치조차도 배기 가스가 상기 배기 가스 처리 장치의 전체 단면상에서 가능한 일정한 조성을 갖는 방식으로 배기 가스로 공급된다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 설명된 기술적인 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 데 있다. 특히, 한편으로, 컴팩트한 구성을 보장하고 그리고, 다른 한편으로, (특히 시약과) 배기 가스의 높은 정도의 혼합을 가능하게 하는 배기 가스 처리 유닛을 특히 특정하는 데 있다. 동시에, 배기 가스의 혼합에 상응하는 방법을 특정하기 위한 것이다.
상기 본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 배기 가스 처리 유닛에 의해 그리고 청구항 8의 특징부에 따른 배기 가스 혼합 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 배기 가스 처리 유닛의 유리한 실시예와 본 발명에 따른 방법의 실시예 및/또는 차량에 사용되는 이들 사용 및 장치가 종속 청구항에서 특정된다. 청구범위에서 개별적으로 지시된 특징은 임의의 과학기술적으로 의미 있는 방식으로 합쳐질 수 있고 본 발명의 다른 실시예를 지시하기 위함을 알 수 있을 것이다. 도면과 관련한 기재는 특히, 본 발명의 이해를 더욱 돕기 위한 것이고 본 발명의 예시적인 실시예를 보충하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 배기 가스 처리 유닛은, 제 1 단부와 상기 제 1 단부의 반대쪽 제 2 단부를 갖는 하우징과, 배기 가스용 유입 구역으로서 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부로 뻗어있는 튜브를 적어도 하나 구비한다. 배기 가스 처리 유닛은 더욱이 배기 가스용 제 2 단부의 구역에서의 편향 구역, 및 튜브와 하우징 사이에서 뻗어있는 복귀 유동 구역을 구비한다. 제 2 단부와 인접하여, 튜브는 유출구 구역을 갖고, 상기 유출구 구역으로부터 제 1 부분 배기 가스 유동은 편향 구역으로 유동하고, 상기 튜브는 상기 편향 구역에서 그리고 상기 유출구 구역의 상류에서 적어도 하나의 측방향 개구를 구비하며, 이 결과 제 1 부분 배기 가스 유동이 적어도 하나 개구 외측으로 유동하는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동과 편향 구역에서 충돌한다.
내연 기관으로부터 시작하여, 배기 가스가 배기 라인을 통해 배기 가스 처리 유닛쪽으로 유동하고 제 1 단부를 통해 그 유입 구역으로 진입한다. 유입 구역 또는 튜브의 구역 하류 후방에서, 배기 가스가 적어도 하나 제 1 부분 배기 가스 유동 및 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동으로 나뉘어진다. 제 2 부분 배기 가스 유동이 튜브에 있는 적어도 하나의 측방향 개구를 통해 편향 구역에 진입한다. 제 1 부분 배기 가스 유동은 적어도 하나의 측방향 개구를 지나 유동하고 그리고 제 2 단부에 인접하여 배치된 유출구 구역에서 튜브를 떠난다. 유출구 구역으로부터, 제 1 부분 배기 가스 유동은 편향 구역에 진입하고 그리고 복귀 유동 구역의 방향으로, 달리 말하자면, 특히, 유입 구역에서의 배기 가스의 유동 방향과 반대로 실질적으로 유동하는 방식으로 상기 편향 구역에서 편향된다. 복귀 유동 구역으로의 도중에, 편향 구역에서, 유출구 구역으로부터 나오는 제 1 부분 배기 가스 유동이 이후 튜브에서 적어도 하나의 측방향 개구로부터 빠져나오는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동에 작용한다. 단방향성이 아닌 부분 배기 가스 유동의 이러한 충돌은 이후 특히 유리한 방식으로 배기 가스의 혼합을 증진시킨다. 이러한 구성은 특히, 적어도 하나 측방향 개구를 빠져나오는 제 2 부분 배기 가스 유동이 하우징의 방향에서 그리고, 특히, 적어도 부분적으로 제 2 단부의 방향에서 반경 방향 외측을 실질적으로 향한 유동 방향을 갖는다는 사실에 기여한다. 유출구 구역으로부터 편향 구역으로 빠져나오는 제 2 부분 배기 가스 유동이 특히, 복귀 유동 구역 쪽 방향을 실질적으로 향한 유동 방향을 갖는다. 이 결과, 발생된 제 1 부분 배기 가스 유동 및 제 2 부분 배기 가스 유동은 적어도 부분적으로 서로 반대인 편향 구역에서 유동 방향을 갖고, 이에 따라서 배기 가스의 향상된 혼합이 달성된다. 복귀 유동 구역이 집중적으로 배치된 튜브의 외측에 반경방향으로 편향 구역과 인접하며, 상기 복귀 유동 구역은 튜브와 하우징 사이에 배치되고 유입 구역을 둘러싼다. 제 1 부분 배기 가스 유동 및 제 2 부분 배기 가스 유동으로부터의 다시 합쳐진 배기 가스가 이러한 복귀 유동 구역을 통해, 특히 유입 구역에서 배기 가스와 반대 방향으로 유동한다. 배기 가스가 복귀 유동 구역을 통해 유동한 이후에, 상기 배기 가스는 배기 가스 처리 유닛을 빠져나오고, 그리고 이 경우 특히, 공통의 배기 라인으로의 배기 가스의 다른 한 편향이 있다.
배기 가스 처리 유닛의 특히 유리한 실시예에 따라, 시약 공급부는 특히, 배기 가스 처리 유닛 외측에, 더욱 상세하게는 유입 구역의 상류에 배치된 배기 라인의 구역에 배치된다. 이에 따라, 시약이 배기 가스에 의해 유입 구역을 통과하며, 이 경우 상기 배기 가스와 상기 시약의 상당한 혼합이 이후 적어도 하나 제 1 부분 배기 가스 유동과 적어도 하나 제 2 부분 배기 가스 유동의 충돌을 통해 편향 구역에서 발생한다.
특히, 제 1 배기 가스 처리 장치, 예를 들면 가수분해 촉매 변환기는 첨가된 시약, 예를 들면 환원제 전구체의 변환을 초래하는, 유입 구역 자체에 배치된다. 배기 가스가 이러한 배기 가스 처리 장치를 통해 유동한 이후에, 특히, 환원제(예를 들면, 암모니아)가 이용가능하고, 단지 이러한 환원제가 이후에 편향 구역에서의 배기 가스에 균일하게 분배된다. 편향 구역에서의 환원제의 이러한 일정한 분포에 의해, 특히 복귀 유동 구역에 배치된 배기 가스 처리 장치(예를 들면, SCR 촉매 변환기)가 시약과 일정하게 공급될 수 있어, 이에 따라 상기 배기 가스 처리 장치의 모든 구역에서의 오염물의 변환을 보장한다.
그러나, 다른 한 유리한 실시예에 따라, 시약이 또한 배기 가스 처리 유닛 자체의 유입 구역에 및/또는 편향 구역에 및/또는 상기 배기 가스 처리 유닛의 유출구 구역에 공급될 수 있다. 이를 위하여, 시약용 공급 유닛은 특히, 제 2 단부의 구역에 배치될 수 있다.
특히, 이러한 종류의 배기 가스 처리 유닛에 의해 배기 가스의 특히 효과적인 혼합이 발생할 수 있는 한편으로 상기 배기 가스 처리 유닛의 총 볼륨이 작다는 것을 동시에 보장한다. 유입 구역 및 복귀 유동 구역에서의 통과유동에 대한 단면적이 바람직하게는 서로 실질적으로 대응한다. 유입 구역과 복귀 유동 구역 사이에 배치된 나뉘어진 표면은 특히, 0.2 mm 내지 3 mm의 벽부 두께를 갖는 튜브에 의해 형성된다. 특히, 배기 가스의 혼합이 배기 가스 처리 유닛의 편향 구역에서 발생하고, 이에 따라서 상기 배기 가스가 복귀 유동 구역에 진입하기 전에 사전에 충분히 혼합되는 것을 보장한다. 따라서, (특히 시약과 혼합된) 혼합된 배기 가스가 이후 복귀 유동 구역에 진입할 수 있고, 상기 복귀 유동 구역에, 특히 다른 배기 가스 처리 장치가 배치된다. 따라서 배기 가스 처리 유닛의 총 크기는 특히, 유입 구역을 둘러싸는 벽부의 또는 튜브의 벽부 두께 및 하우징의 두께가 무시가능하기 때문에, 상기 유입 구역 및 복귀 유동 구역의 통과유동 단면에 의해서만 형성된다. 배기 가스 처리 장치의 전체 크기를 상당하게 증가시킬 수 있는, 적어도 부분적으로 반경방향 유동이 존재할 수 있는 상기 배기 가스 처리 장치의 배치가 필요하지 않고 본 발명에서 제공되지 않는다. 유입 구역의 내측 직경이나 또는 튜브의 내측 직경은 특히, 75 mm 내지 200 mm이고, 이 경우 복귀 유동 구역의, 즉 하우징의 내측 직경은 특히, 300 mm 내지 600 mm이다. 이에 따라, 특히, 1500 kg/h 내지 6000 kg/h의 배기 가스 질량 유동을 처리할 수 있거나 또는 변환할 수 있다. 편향 구역의 깊이, 즉, 제 2 단부로부터 복귀 유동 구역의 시작부까지의 거리는 상기 복귀 유동 구역의 내측 직경이나 또는 하우징의 내측 직경의 특히, 0.5 배 내지 1 배이다.
배기 가스 처리 유닛의 다른 한 유리한 실시예에 따라, 적어도 하나 개구는 적어도 하나 배플 부재를 구비하고, 상기 배플 부재는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동을 유입 구역으로나 또는 튜브 외측으로 그리고 편향 구역 내측으로 편향시킨다.
특히, 적어도 하나 배플 부재는 유입 구역으로 뻗어있거나 또는 튜브로 뻗어있다.
또한 적어도 하나 배플 부재가 튜브 또는 유입 구역의 벽부에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 따라, 배플 부재 자체는 유입 구역 또는 튜브의 일부이고 그리고 예를 들면, 튜브 벽부 자체로부터 구부러지고 펀치가능하도록 형성된다. 특히, 배플 부재는 개구의 하류 경계부에만 연결된다. 이러한 구성은 특히, 배플 부재가 유입 구역의 벽부로부터의 부분 분리와 이어진 굽힘에 의해 형성되고, 개구가 이에 따라서 상기 배플 부재의 상류에 제공됨을 의미한다. 따라서 배기 가스는 배플 부재에 작용하고 상기 배플 부재에 의해 편향 구역으로 편향된다.
특히, 복수의 개구는 하우징의 제 2 단부로부터 보여지는 바와 같이, 단일의 깊이로 배치된다. 필요하다면, 복수의 개구가 하우징의 제 2 단부로부터 보여지는 바와 같이, 수개의 상이한 깊이로 배치되며, 이 결과 제 2 부분 배기 가스 유동이 서로의 하류의 편향 구역으로 유동한다. 개구는 튜브 축선 주위에서 회전방향에 대칭적인 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 개구는 개구 단면적을 갖고 상기 개구 단면적을 통해 제 2 부분 배기 가스 유동이 유동해 나간다.
특히, 적어도 하나의 개구는 튜브 (유입 구역) 단면적의 적어도 150%의 개구 단면적을 갖는다. 모든 개구의 총 개구 단면적은 특히, 튜브 단면적의 적어도 200%이고, 바람직하게 상기 튜브 단면적의 220% 이하이다.
다른 한 바람직한 실시예에 따르면, 튜브가 제 2 단부와 접촉하게 되며, 이 경우 적어도 하나 측방향 유출구는 유출구 구역을 형성한다. 제 1 부분 배기 가스 유동은 측방향 유출구를 통과하고 이에 따라 유입 구역으로부터 편향 구역으로 유동하게 된다. 특히, 적어도 하나의 측방향 유출구가 튜브에 펀치가공된 구멍에 의해 이처럼 형성된다. 배기 가스 처리 유닛의 이러한 실시예에 있어서, 튜브는 제 2 단부에 부착될 수 있고, 이에 따라 특히 배기 가스 처리 유닛의 강성의 배치를 보장할 수 있다. 특히, 적어도 하나 유출구가 제 2 단부와 직접적으로 인접한다. 적어도 하나의 유출구가 배플 부재를 구비하지 않는 것이 바람직하다. 제 1 부분 배기 가스 유동의 배기 가스는, 특히 배기 가스가 이후 복귀 유동 구역의 방향으로 실질적으로 유동하는 방식으로, 제 2 단부의 특별한 구성에 의해 편향된다.
바람직한 실시예에 따라, 제 2 단부는 폐쇄되도록 설계되고, 이에 따라서, 특히, 다른 부분 배기 가스 유동이 제 2 단부를 통해 배기 가스 처리 유닛으로 유동하지 않는다.
배기 가스 처리 유닛의 특별한 실시예에 따라, 시약용 계량 유닛이 제 2 단부에 공급되거나 또는 상기 제 2 단부로 공급될 수 있으며, 상기 계량 유닛은 편향 구역으로 또는 유입 구역으로 직접적으로 시약을 공급한다.
따라서, 배기 가스의 혼합이 특히, 편향 구역에서 (적어도 하나의) 제 1 부분 배기 가스 유동 및 (적어도 하나의) 제 2 부분 배기 가스 유동의 충돌을 통해 배타적으로 발생한다.
본 발명은 더욱이 배기 가스 처리 유닛에서 배기 가스를 혼합하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은:
a) 유입 구역을 통해 배기 가스를 중앙 공급하는 단계,
b) 적어도 하나의 제 1 부분 배기 가스 유동 및 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동으로 배기 가스를 분리하는 단계,
c) 제 1 및 제 2 부분 배기 가스 유동의 편향 단계,
d) 편향 구역에서 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동과 적어도 하나의 제 1 부분 배기 가스 유동의 혼합 및 충돌 단계, 및
e) 복귀 유동 구역을 통한 상기 제 1 부분 배기 가스 유동 및 상기 제 2 부분 배기 가스 유동의 공동 전방 이송 단계를 적어도 포함하고,
적어도 하나의 제 1 부분 배기 가스 유동이 상기 유입 구역의 유출구 구역 외측으로 그리고 상기 편향 구역으로 유동하고 그리고 다시 편향되며, 이 경우 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동이 상기 유출구 구역의 상류에 배치된 적어도 하나의 개구로부터의 상기 편향 구역으로 유동한다.
특히, 본 발명에 따른 배기 가스 처리 유닛과 관련된 설명을 참조하기 바라며, 이러한 설명은 또한 방법 발명에도 적용될 수 있다.
특히 본 발명의 유리한 실시예에 따라, 배기 가스의 적어도 30% 및 많아야 60%가 제 2 부분 배기 가스 유동을 형성한다.
더욱이 적어도 하나의 내연 기관, 본 발명에 따른 하나의 배기 라인 및 하나의 배기 가스 처리 유닛을 구비하거나, 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 작동될 수 있는 배기 가스 처리 유닛을 구비한 차량을 제안하고 있다.
특히, 이 경우, 또한 오염물의 변환 및 컴팩트한 구성과 관련된 여러 요건 때문에, 배기 가스 처리 유닛은 또한 자동차, 철도, 선박 또는 항공기에 대해 사용될 수 있다.
본 발명 및 기술적 특징은 도면을 참고하여 아래에서 더욱 상세하게 설명되어 있다. 도면은 특히 바람직한 예시적인 실시예를 나타내지고 있지만 본 발명이 이들로 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 제 1 실시예의 배기 가스 처리 유닛의 도면이고;
도 2는 도 1에 따른 배기 가스 처리 유닛의 단면도이고;
도 3은 제 2 실시예의 배기 가스 처리 유닛의 도면이며;
도 4는 차량을 도시한 도면이다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 배기 가스 처리 유닛(1)을 도시한 도면이다. 배기 가스 처리 유닛(1)은 하우징(2) 및 튜브(5)에 의해 형성되고, 상기 하우징(2)과 중심이 같게 배치되며 그리고 배기 가스(7)용 유입 구역(6)을 형성한다. 배기 가스(7)는 제 1 단부(3)을 통해 하우징(2)에 진입한다. 튜브(5)는 하우징(2)의 제 1 단부(3)에 대응하게 개방되며, 이 결과 진입된 배기 가스(7)가 튜브(5)를 통과해 제 2 단부(4)의 방향으로 유동한다. 튜브(5) 또는 유입 구역(6)은 튜브 내측 직경(25)을 갖는다. 제 2 단부(4)는 폐쇄되도록 설계되며, 이 결과 배기 가스(7)가 폐쇄부에서 편향된다. 튜브(5)의 하류 부분에서, 배기 가스(7)는 제 1 부분 배기 가스 유동(11) 및 복수의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)으로 나뉘어진다. 제 1 부분 배기 가스 유동(11)은 하우징(2)의 제 2 단부(4)에 인접하여 배치된, 유출구 구역(10)을 통한 튜브(5)를 떠난다. 제 1 부분 배기 가스 유동(11)은 따라서 유출구 구역(10)을 통해 편향 구역(8)으로 유동하고, 상기 편향 구역에 의해 배기 가스(7)는 유입 구역(6)의 유동 방향과 실질적으로 반대인 유동 방향으로 편향된다. 이후 복귀 유동 구역(9)에 직접적으로 진입하는 대신에, 유입 구역(6)에서의 배기 가스 유동은 본 발명에 따라, 배기 가스 처리 유닛(1)에서 나뉘어진다. 제 2 부분 배기 가스 유동(13)은 유출구 구역(10)의 상류의 개구(12)를 통해 (유입 구역(6)에서의) 편향 구역(8)에 진입한다. 편향 구역(8)에 있어서, 제 1 부분 배기 가스 유동(11)은 실질적으로 상기 배기 가스 유동에 횡 방향으로 유동하는 제 2 배기 가스 유동(13)과 충돌한다. 이들 부분 배기 가스 유동(11, 13) 사이의 충돌 때문에, 배기 가스(7)의 대규모의 혼합이 존재한다. 이 경우, 개구(12)는 제 2 단부(4)로부터 시작하는, 수개의 깊이(26)에 배치된다. 부분 배기 가스 유동(11, 13)의 이러한 충돌이 행해진 이후에만 현 합쳐진(및 혼합된) 배기 가스(7)가 복귀 유동 구역(9)에 진입한다. 배기 가스 처리 장치(21)가 복귀 유동 구역(9)에 배치되고, 상기 배기 가스 처리 장치가 예를 들면, 일련의 가수분해 촉매 변환기 및 SCR 촉매 변환기를 구비할 수 있다. 더욱이 또는 대안적으로서, 저장 부재, 가열 촉매 변환기, 미립자(particulate) 필터 및 파티클 응집기(agglomerator)는 알려진 장치에 사용될 수 있다. 배기 가스(7)는 복귀 유동 구역(9) 외측으로 유동하고 배기 가스 처리 유닛(1)의 하우징(2)을 떠난다.
도 2는 도 1에 도시된 배기 가스 처리 유닛(1)의 개략적인 단면도이다. 배기 가스 처리 유닛(1)은 하우징 내측 직경(28)을 갖는 하우징(2)과 튜브 내측 직경(25)을 갖는 집중적으로 배치된 튜브(5)를 구비한다. 튜브(5)는 튜브 단면적(18)을 가지며, 상기 튜브 단면적을 통해 배기 가스가 유동할 수 있다. 복귀 유동 구역(9)은 복귀 유동 구역 단면적(27)을 구비하고, 상기 복귀 유동 구역 단면적을 통해 배기 가스가 유동할 수 있다.
도 3은 제 2 실시예의 배기 가스 처리 유닛(1)을 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 도면에서, 유입 구역(6)의 튜브(5)는 하우징(2)의 제 1 단부(3)를 통해 뻗어있다. 계량 장치(24)가 튜브(5) 상에 제공되어, 시약(22)을 배기 가스 유동(7)에 부가한다. 배기 가스(7)는 유출구 구역(10)에서의 복수의 유출구(16)를 통과하는 제 1 부분 배기 가스 유동(11)으로 또는 개구(12)를 통한 제 1 부분 배기 가스 유동(11)으로 유입 구역(6)을 떠난다. 이 경우, 개구(12)는 튜브(5) 내측으로 뻗어있고 그리고 제 2 부분 배기 가스 유동(13)의 편향을 초래하는 배플 부재(14)를 구비한다. 이 경우 배플 부재(14)는 튜브(5)의 벽부(15)에 의해 형성된다. 개구(12)는 개구 단면적(17)을 구비하고, 상기 개구 단면적은 튜브(5)의 후방 벽부에 위치한 개구(12)를 해치처리 함으로써 나타나 있다. 제 1 부분 배기 가스 유동(11) 및 제 2 부분 배기 가스 유동(13)을 포함한 배기 가스(7)는 개구(12) 및 유출구(16)를 통해 편향 구역(8)에 진입하며, 상기 편향 구역은 제 2 단부(4)로부터 깊이(26)까지의 복귀 유동 구역(9) 쪽으로 뻗어있다. 깊이(26)는 제 2 단부(4)로부터 가장 멀리 위치한 개구(12)의 경계부(29)까지 뻗어있고, 상기 개구는 유입 구역(6)의 상류의 가장 먼 지점에 배치된다. 복귀 유동 구역(9)은 편향 구역(8)에 인접하고 유입 구역(6)을 둘러싼다.
도 4는 내연 기관(20)을 구비한 차량(19)을 개략적으로 도시한 도면이다. 배기 라인(23)은 배기 가스(7)를 내연 기관(20)으로부터 배기 가스 처리 유닛(1)으로 통해 주변환경으로 이송한다.
1 배기 가스 처리 유닛 2 하우징
3 제 1 단부 4 제 2 단부
5 튜브 6 유입 구역
7 배기 가스 8 편향 구역
9 복귀 유동 구역 10 유출구 구역
11 제 1 부분 배기 가스 유동 12 개구
13 제 2 부분 배기 가스 유동 14 배플 부재
15 벽부 16 유출구
17 개구 단면적 18 튜브 단면적
19 차량 20 내연 기관
21 배기 가스 처리 장치 22 시약
23 배기 라인 24 계량 방향
25 튜브 내측 직경 26 깊이
27 복귀 유동 구역 단면적 28 하우징 내측 직경
29 경계부

Claims (11)

  1. 배기 가스 처리 유닛(1)으로서,
    제 1 단부(3) 및 상기 제 1 단부(3)에 반대로 배치된 제 2 단부(4)를 갖는 하우징(2)을 적어도 구비하고, 배기 가스(7)용 유입 구역(6)으로서 상기 제 1 단부(3)로부터 상기 제 2 단부(4)까지 뻗어있는 튜브(5)를 구비하고, 상기 배기 가스(7)용 상기 제 2 단부(4)의 구역에서 편향 구역(8)을 구비하고, 그리고 상기 튜브(5)와 상기 하우징(2) 사이에서 뻗어있는 복귀 유동 구역(9)을 구비하며, 상기 제 2 단부(4)의 상기 구역에서, 상기 튜브(5)는 유출구 구역(10)을 구비하고, 상기 유출구 구역으로부터 제 1 부분 배기 가스 유동(11)이 편향 구역(8)으로 유동하고, 상기 튜브(5)는 상기 편향 구역(8)에 그리고 상기 유출구 구역(10)의 상류에 적어도 하나의 측방향 개구(12)를 구비하며, 이 결과 상기 제 1 부분 배기 가스 유동(11)이 상기 편향 구역(8)에서 적어도 하나의 개구(12) 외측으로 유동하는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)과 충돌하고,
    적어도 하나의 개구(12)는 적어도 하나의 배플 부재(14)를 구비하고, 상기 배플 부재는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)을 상기 튜브(5) 외측으로 그리고 상기 편향 구역(8)으로 편향시키는 배기 가스 처리 유닛(1).
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 배플 부재(14)는 상기 튜브(5)로 뻗어있는 배기 가스 처리 유닛(1).
  4. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 배플 부재(14)는 상기 튜브(5)의 벽부(15)에 의해 형성되는 배기 가스 처리 유닛(1).
  5. 청구항 1, 3 또는 4에 있어서,
    상기 튜브(5)는 상기 제 2 단부(4)와 접촉하고, 그리고 적어도 하나의 측방향 유출구(16)는 상기 유출구 구역(10)을 형성하는 배기 가스 처리 유닛(1).
  6. 청구항 5에 있어서,
    적어도 하나의 유출구(16)는 상기 튜브(5)의 단부에 형성되거나 상기 제 2 단부(4)와 상기 개구(12) 사이에 형성되는 배기 가스 처리 유닛(1).
  7. 청구항 1, 3 또는 4에 있어서,
    적어도 하나의 개구(12)는 튜브 단면적(18)의 적어도 150%의 개구 단면적(17)을 갖는 배기 가스 처리 유닛(1).
  8. 제 1 단부(3)와 이 제 1 단부 반대쪽에 배치된 제 2 단부(4)를 갖는 하우징(2)을 구비한 배기 가스 처리 유닛(1)에서 배기 가스(7)를 혼합하는 방법으로서,
    a) 유입 구역(6)을 통해 배기 가스(7)를 중앙 공급하는 단계,
    b) 적어도 하나의 제 1 부분 배기 가스 유동(11) 및 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)으로 상기 배기 가스(7)를 분리하는 단계,
    c) 상기 부분 배기 가스 유동(11, 13)을 편향시키는 단계,
    d) 편향 구역(8)에서 상기 제 2 부분 배기 가스 유동(13)과 상기 제 1 부분 배기 가스 유동(11)이 충돌하고 혼합하는 단계, 및
    e) 복귀 유동 구역(9)을 통해 상기 제 1 부분 배기 가스 유동(11) 및 상기 제 2 부분 배기 가스 유동(13)의 공동 전방 이송 단계를 적어도 포함하고,
    적어도 하나의 제 1 부분 배기 가스 유동(11)이 상기 유입 구역(6)의 유출구 구역(10) 외측으로 그리고 상기 편향 구역(8)으로 유동하고 다시 상기 편향 구역에서 편향되고, 그리고 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)이 상기 유출구 구역(10)의 상류에 배치된 적어도 하나의 개구(12)로부터 상기 편향 구역(8)으로 유동하고,
    적어도 하나의 개구(12)는 적어도 하나의 배플 부재(14)를 구비하고, 상기 배플 부재는 적어도 하나의 제 2 부분 배기 가스 유동(13)을, 상기 제 1 단부(3)로부터 상기 제 2 단부(4)까지 뻗어있는 상기 배기 가스(7)용 유입 구역(6)을 형성하는 튜브(5) 외측으로 그리고 상기 편향 구역(8)으로 편향시키는 상기 배기 가스 처리 유닛(1)에서 배기 가스(7)를 혼합하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배기 가스(7)의 적어도 30%가 제 2 부분 배기 가스 유동(13)을 형성하는 배기 가스 처리 유닛(1)에서 배기 가스(7)를 혼합하는 방법.
  10. 청구항 1, 3, 4 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 배기 가스 처리 유닛(1)을 구비한 차량(19)으로서, 상기 배기 가스 처리 유닛(1)은 배기 라인(23)에 의해 내연 기관(20)과 연결된 차량(19).
  11. 청구항 8 또는 9에 따른 방법에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 배기 가스 처리 유닛(1)을 구비한 차량(19)으로서, 상기 배기 가스 처리 유닛(1)은 배기 라인(23)에 의해 내연 기관(20)과 연결된 차량(19).
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