KR102255077B1 - 소음 감쇠기 및 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법 - Google Patents

소음 감쇠기 및 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관 (20) 의 배기 시스템을 위한 소음 감쇠기 (1) 에 관한 것으로, 상기 소음 감쇠기 (1) 는 케이싱 (2), 상기 케이싱 (2) 내에 원통형 공간을 규정하는 내부벽 (3), 내부 파이프 (4) 로서, 상기 내부 파이프 (4) 는 상기 내부벽 (3) 과 상기 내부 파이프 (4) 사이에 환형 단면을 갖는 제 1 유동 경로 (6) 가 형성되도록 상기 내부벽 (3) 과 동축으로 배열되는, 상기 내부 파이프 (4), 및 원형 단면을 갖는 유동 배리어 (5) 로서, 상기 유동 배리어 (5) 는 상기 내부 파이프 (4) 와 상기 유동 배리어 (5) 사이에 환형 단면을 갖는 제 2 유동 경로 (7) 가 형성되도록 상기 내부 파이프 (4) 와 동축으로 배열되는, 상기 유동 배리어 (5) 를 포함한다. 상기 소음 감쇠기 (1) 에는 환원제를 배기 가스 스트림으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 이 제공되고, 상기 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 은 상기 내부 파이프 (4) 및/또는 상기 유동 배리어 (5) 로부터 하류에서 배기 가스의 유동 방향으로 배열된다.

Description

소음 감쇠기 및 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법
본 발명은 청구항 1 에 따른 내연 기관의 배기 시스템을 위한 소음 감쇠기 (noise attenuator) 에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 다른 독립항에서 규정된 바와 같이 선택적 촉매 환원을 위해 내연 기관의 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 내연 기관을 위한 배기 시스템에 관한 것이다.
선박 및 파워 플랜트에서 내연 기관의 질소 산화물 (NOx) 방출은 성장하는 관심사이고, 또한 국제 해사 기구 (International Maritime Organization; IMO) 및 다른 입법 기관에 의해 지속적으로 강화되는 규제를 받는다. 어느 정도까지, 다양한 규제에 의해 설정된 요건들은, 배기 가스 재순환, 디젤 기관 내 높은 연료 분사 압력, 공기 흡입 덕트로의 물 분사 등과 같은 기관의 작동과 직접 관련되는 수단에 의해 충족될 수 있다. 하지만, NOx 배출을 감소시키기 위한 많은 기관 관련 조치는 연료 효율에 부정적인 영향을 미치고, 또한 이는 가장 엄격한 배출 한계를 충족시키기에는 적합하지 않다. 궁극적인 NOx 환원을 위해, 선택적 촉매 환원 (SCR) 이 요구된다. SCR 로, 최대 90% 이상의 NOx 환원이 달성될 수 있다.
SCR 시스템에서, 촉매 재료 및 환원제는 연소 동안 형성되는 NOx 를 분해하기 위해 사용된다. 전형적인 SCR 시스템에서, 촉매는 반응기 내부에 벌집 구조를 형성하는 지지 세라믹 재료의 표면에 배열된다. 촉매의 표면에서, NOx 는 환원제로서 사용되는 암모니아와 반응하고, 질소와 물이 형성된다. 실제로, 안전상의 이유로 암모니아 대신에 우레아가 종종 사용된다. 이는 암모니아 누출이 심각한 위험에 처한 해양 분야에 특히 적용된다. 우레아는 수용액에서 배기 가스 유동에 분사된다. 배기 가스의 높은 온도로 인해, 물은 증발되고, 또한 우레아 분자는 암모니아 및 이산화탄소로 분해된다.
SCR 시스템을 통한 암모니아 슬립을 최소화할 뿐만 아니라 효과적인 NOx 환원 및 우레아의 최소화된 사용을 달성하기 위해, 배기 가스 유동과의 우레아의 효과적인 혼합이 필수적이다. 충분한 혼합은 여러 다양한 방법을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 일 종래 기술 해결책에서, 환원제와 배기 가스의 혼합은 우레아 분사 지점과 촉매 요소 사이에 비교적 긴 배기 덕트 섹션을 배열함으로써 개선되었다. 다른 공지된 해결책은 촉매 컨버터로부터 상류에 배열되는 바이패스 덕트 내로 배기 가스 스트림의 일부를 안내하는 것이고, 또한 바이패스 덕트 내에서 환원제와 배기 가스를 혼합하는 것이다. 전술한 구성의 유형들 모두에서, 환원제가 배기 가스와 혼합되는 파이프를 수용하기 위해 촉매 컨버터 전에 충분한 공간이 필요하다. 이는 이용가능한 공간이 제한되는 선박에서 특히 문제가 될 수도 있다. 다른 문제는, 현대의 중속 및 저속 기관들의 증가된 열 효율이 낮은 배기 온도로 이어진다는 것이다. 촉매 컨버터가 기관으로부터 멀리 떨어진 곳에 배치된다면, 배기 가스의 낮은 온도는 촉매 컨버터의 기능에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 환원제의 혼합을 용이하게 하는데 사용되는 구성은 다른 부정적인 효과를 또한 가질 수 있다. 예를 들어, 이는 배기 시스템 내 압력 손실을 유발할 수 있다.
배기 가스 및 환원제의 양호한 혼합을 보장하기 위한 또 다른 해결책은 터보차저의 터빈으로부터 상류에 환원제를 분사하는 것이고, 또한 터보차저의 하류 측에 촉매 컨버터를 배치하는 것이다. 또한 이러한 해결책은 몇 가지 단점을 갖는다. 배기 가스의 높은 압력 및 온도는 우레아의 결정화 및 분사기의 막힘 위험을 유발한다. 더욱이, 터빈은 이것이 액체 액적에 의해 부딪히면 침식에 노출된다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들을 해결 또는 감소시키는 것이다. 그러므로, 본 발명의 목적은 내연 기관의 배기 시스템에 소음 감쇠기를 제공하는 것이고, 상기 소음 감쇠기는 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키기 위한 수단을 포함한다. 본 발명에 따른 소음 감쇠기의 특징적인 특성들은 청구항 1 에 주어진다. 본 발명의 다른 목적은 선택적 촉매 환원을 위해 내연 기관의 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법의 특징적인 특성들은 다른 독립 청구항에 주어진다.
본 발명에 따른 소음 감쇠기는 케이싱, 상기 케이싱 내에 원통형 공간을 규정하는 내부벽으로서, 상기 원통형 공간의 축선 방향이 상기 소음 감쇠기 내에서 배기 가스의 주요 유동 방향에 대응하는, 상기 내부벽, 내부 파이프로서, 상기 내부 파이프는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부벽과 상기 내부 파이프 사이에 환형 단면을 갖는 제 1 유동 경로가 형성되도록 상기 내부벽과 동축으로 배열되는, 상기 내부 파이프, 및 원형 단면을 갖는 유동 배리어로서, 상기 유동 배리어는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부 파이프와 상기 유동 배리어 사이에 환형 단면을 갖는 제 2 유동 경로가 형성되도록 상기 내부 파이프와 동축으로 배열되는, 상기 유동 배리어를 포함한다. 상기 소음 감쇠기에는 환원제를 배기 가스 스트림으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 노즐이 제공되고, 상기 적어도 하나의 노즐은 상기 내부 파이프 및/또는 상기 유동 배리어로부터 하류에 배기 가스의 유동 방향으로 배열된다.
본 발명에 따른 방법은 배기 가스 스트림을 소음 감쇠기 내로 도입시키는 단계를 포함하고, 상기 소음 감쇠기는 상기 배기 가스 스트림을 적어도 2 개의 동축 링 형상의 부분 스트림들로 나누도록 그리고 다시 상기 부분 스트림들을 단일 배기 가스 스트림으로 추가로 합치도록 구성된다. 상기 환원제는 상기 부분 스트림들이 합쳐지는 영역에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사된다.
본 발명에 따른 소음 감쇠기 및 방법으로, 환원제는 효과적으로 증발되고 또한 배기 가스와 혼합된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 상기 소음 감쇠기는 환원제를 배기 가스 스트림으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 중앙 노즐을 포함하고, 상기 중앙 노즐은 배기 가스의 유동 방향으로 상기 유동 배리어의 가상 연장 영역 내에 배열된다. 따라서, 환원제는 제 2 유동 경로를 빠져 나오는 배기 가스 유동에 의해 둘러싸이는 영역 내로 분사될 수 있다. 이러한 영역에서 배기 가스의 유동 속도는 매우 낮다. 주위 유동은 환원제 분무의 원하지 않은 분산을 효과적으로 방지한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 상기 소음 감쇠기는 환원제를 배기 가스 스트림으로 도입시키기 위한 다수의 외부 노즐들을 포함하고, 상기 외부 노즐들은 배기 가스의 유동 방향으로 상기 내부 파이프의 가상 연장 영역 내에 배열된다. 이러한 영역은 제 1 유동 경로 및 제 2 유동 경로를 빠져 나오는 배기 가스 스트림들 사이에 있다. 이러한 영역에서 배기 가스의 유동 속도는 매우 낮다. 외부 배기 가스 스트림은 소음 감쇠기의 벽들과 환원제의 접촉을 효과적으로 방지한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 상기 외부 노즐들은 상기 소음 감쇠기의 종방향 축선으로부터 외측으로 환원제를 분무하도록 구성된다. 바람직하게는, 종방향 축선과 분무 방향 사이의 각도는 적어도 45 도이다. 소음 감쇠기의 벽들을 향해 환원제를 분무함으로써, 환원제 및 배기 가스의 보다 양호한 혼합이 달성된다.
상기 유동 배리어는 바아 또는 폐쇄 파이프와 같은 세장형 요소일 수 있다.
본 발명에 따른 배기 시스템은 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 컨버터, 및 상기 촉매 컨버터의 상류 측에 배열된 전술한 소음 감쇠기를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 배기 가스 스트림에 환원제를 도입시키는 방법에서, 환원제는 상기 배기 가스 스트림의 중간에서 상기 소음 감쇠기의 반경 방향으로 있는 위치에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사된다. 따라서, 환원제는 배기 가스의 유동 속도가 낮고 내부 부분 스트림이 분사 지점을 둘러싸는 차폐 유동을 형성하는 위치에서 분사된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 환원제는 상기 부분 스트림들 사이에서 상기 소음 감쇠기의 반경 방향으로 있는 다수의 위치들에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사된다. 따라서, 환원제는 배기 가스의 유동 속도가 낮고 부분 스트림들이 환원제 유동을 안내하는 위치에서 분사된다.
본 발명의 실시형태들은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1 은 내연 기관의 배기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 소음 감쇠기의 단면도를 도시한다.
도 3 은 라인 A-A 을 따라 취한 도 2 의 소음 감쇠기의 단면도를 도시한다.
도 1 에는, 선택적 촉매 환원 (SCR) 시스템을 갖는 대형 피스톤 기관 (20) 이 개략적으로 도시되어 있다. 기관 (20) 은, 예를 들어, 파워 플랜트에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 기관 또는 선박의 주요 또는 보조 기관일 수 있다. 4 개의 실린더들 (21) 이 도 1 에 도시되어 있지만, 기관 (20) 은, 예를 들어 라인으로 또는 V 구성으로 배열되는 임의의 적합한 개수의 실린더들 (21) 을 포함할 수 있다. 기관 (20) 에는 직렬로 연결되는 고압 터보차저 (24) 및 저압 터보차저 (25) 를 포함하는 배기 시스템이 제공된다. 고압 터보차저 (24) 의 터빈 (24a) 은 기관 (20) 으로부터 배기 가스를 수용하도록 배열된다. 고압 터보차저 (24) 로부터, 배기 가스는 저압 터보차저 (25) 의 터빈 (25a) 으로 안내된다. 배기 시스템은 기관 (20) 의 실린더들 (21) 밖으로 배기 가스를 안내하기 위한 배기 덕트 (26) 를 더 포함한다. 배기 덕트 (26) 는 기관 (20) 의 실린더들 (21) 을 고압 터보차저 (24) 의 터빈 (24a) 에 연결하는 배기 매니폴드 (27), 고압 터보차저 (24) 의 터빈 (24a) 을 저압 터보차저 (25) 의 터빈 (25a) 으로 연결하기 위한 중간 배기 덕트 (28), 및 저압 터보차저 (25) 의 터빈 (25a) 으로부터 기관실 밖으로 배기 가스를 안내하기 위한 저압 배기 덕트 (29) 를 포함한다.
기관 (20) 의 흡입 공기는 저압 터보차저 (25) 의 압축기 (25b) 에 의해 우선 가압된다. 저압 터보차저 (25) 로부터, 흡입 공기는 흡입 공기의 압력을 더욱 증가시키기 위해 고압 터보차저 (24) 의 압축기 (24b) 로 안내된다. 제 1 충전 공기 쿨러 (30) 가 저압 터보차저 (25) 및 고압 터보차저 (24) 의 압축기들 (25b, 24b) 사이에 배열된다. 제 2 충전 공기 쿨러 (31) 는 고압 터보차저 (24) 의 압축기 (24b) 로부터 하류에 배열된다. 흡입 공기는 흡입 덕트 (32) 에서 기관 (20) 의 실린더들 (21) 내로 도입된다. 흡입 덕트 (32) 는 흡입 공기를 저압 터보차저 (25) 의 압축기 (25b) 에 도입하기 위한 저압 흡입 덕트 (33), 흡입 공기를 저압 터보차저 (25) 의 압축기 (25b) 로부터 고압 터보차저 (24) 의 압축기 (24b) 로 안내하기 위한 중간 흡입 덕트 (34), 및 고압 터보차저 (24) 의 압축기 (24b) 를 기관 (20) 의 실린더들 (21) 에 연결하는 흡입 매니폴드 (35) 를 포함한다.
기관 (20) 에는 선택적 촉매 환원 (SCR) 용 촉매 컨버터 (36) 가 제공된다. 도 1 의 예에서, 촉매 컨버터 (36) 는 고압 터보차저 (24) 및 저압 터보차저 (25) 의 터빈들 (24a, 25a) 사이에 배열된다. 터보차저들 (24, 25) 의 터빈들 (24a, 25a) 사이에, 배기 온도는 SCR 을 위해 통상적으로 충분히 높다. 하지만, 기관 (20) 에 따라, 촉매 컨버터 (36) 는 또한 배기 시스템 내에, 예를 들어 저압 터보차저 (25) 의 하류 측에 상이하게 위치될 수 있다.
선택적 촉매 환원은 촉매 컨버터 (36) 에서 촉매 재료를 통해 배기 가스를 통과시키기 전에 배기 가스와 혼합되는 환원제를 필요로 한다. 통상적으로, 환원제는 수용액 형태로 있는 우레아이다. 우레아는 환원제 탱크 (37) 내에 저장된다. 환원제는 펌프 (38) 에 의해 배기 가스 스트림 내로 도입된다. 펌프 (38) 는 환원제를 하나 이상의 노즐들 (8, 9) 로 전달하고, 상기 노즐들은 배기 가스가 촉매 컨버터 (36) 에 도입되기 전에 환원제가 배기 가스와 혼합되도록 환원제를 배기 가스 스트림에 분사한다.
배기 시스템은 소음 감쇠기 (1) 를 더 포함한다. 배기 가스는 소음 감쇠기 (1) 를 통해 유동하도록 배열된다. 소음 감쇠기 (1) 는 촉매 컨버터 (36) 로부터 상류에 배열된다. 도 1 의 예에서, 소음 감쇠기 (1) 는 터보차저들 (24, 25) 의 터빈들 (24a, 25a) 사이에 배열된다. 하지만, 촉매 컨버터 (36) 의 위치에 따라, 소음 감쇠기 (1) 는 또한 배기 시스템 내에서 상이하게 위치될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 소음 감쇠기 (1) 의 단면도를 도시한다. 도 3 은 도 2 의 라인 A-A 을 따라서 취한 단면도를 도시한다. 고압 터보차저 (25) 로부터 배출된 배기 가스 스트림은 불균일하다. 소음 감쇠기 (1) 는 불균일한 유동을 보다 균일한 유동으로 변환시킨다. 소음 감쇠기 (1) 는 적어도 2 개의 동축 링 형상의 부분 스트림들로 배기 가스 스트림을 나누고, 또한 다시 비교적 균일한 유동 프로파일을 가지는 단일 배기 가스 스트림으로 부분 스트림들을 추가로 합친다. 소음 감쇠기 (1) 는 케이싱 (2) 을 포함한다. 케이싱 (2) 은 강 또는 몇몇 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 소음 감쇠기 (1) 는 케이싱 (2) 내에 원통형 공간을 규정하는 내부벽 (3) 을 추가로 포함한다. 내부벽 (3) 은 케이싱 (2) 에 의해 형성될 수 있다. 하지만, 도면들의 실시형태에서, 내부벽 (3) 은 케이싱 (2) 내에 배열되는 별개의 파이프에 의해 형성된다.
원통형 공간의 축선 방향은 소음 감쇠기 (1) 에서 배기 가스의 주요 유동 방향에 대응한다. 실제로, 소음 감쇠기 (1) 에서 배기 가스의 유동 프로파일은 완전히 균일하지 않고, 유동 방향은 소음 감쇠기 (1) 의 축선 방향에 정확하게 평행하지 않는다. 소음 감쇠기 (1) 는, 제 1 외부 유동 경로 (6) 가 내부벽 (3) 과 내부 파이프 (4) 사이에 형성되도록 내부벽 (3) 과 동축으로 배열되는 내부 파이프 (4) 를 포함한다. 내부 파이프 (4) 는 내부벽 (3) 보다 작은 직경을 갖는다. 제 1 유동 경로 (6) 는 배기 가스의 유동 방향으로 환형 또는 링 형상의 단면을 갖는다. 내부 파이프 (4) 는 지지 바아들 (12) 에 의해 내부벽 (3) 에 대해 지지된다. 하지만, 내부 파이프 (4) 는 몇몇 다른 종류의 지지 수단에 의해 또한 지지될 수 있다. 소음 감쇠기 (1) 는 또한 유동 배리어 (5) 를 포함한다. 유동 배리어 (5) 는 원형 단면을 가지고, 또한 이는 내부 파이프 (4) 와 동축으로 배열된다. 이는 내부 파이프 (4) 의 내부 직경보다 더 작은 직경을 갖는다. 제 2 내부 유동 경로 (7) 는 내부 파이프 (4) 와 유동 배리어 (5) 사이에 형성된다. 또한 제 2 유동 경로 (7) 는 배기 가스의 유동 방향으로 환형 또는 링 형상의 단면을 갖는다. 유동 배리어 (5) 는 지지 바아들 (13) 에 의해 내부 파이프 (4) 에 대해 지지된다. 유동 배리어 (5) 는 또한 몇몇 다른 종류의 지지 수단에 의해 지지될 수 있다. 이는 또한 내부 파이프 (4) 대신에 또는 내부 파이프 (4) 에 더하여 소음 감쇠기 (1) 의 내부벽 (3) 에 대해 또는 케이싱 (2) 에 대해 지지될 수 있다.
각각의 내부 파이프 (4) 및 유동 배리어 (5) 는 그의 하류 측에서 감소된 배기 가스 유동 속도의 영역을 형성하도록 구성된다. 그러므로, 내부 파이프 (4) 는 외부 부분 스트림으로부터 내부 부분 스트림을 명확하게 분리하기 위한 특정 벽 두께를 갖는다. 내부 파이프 (4) 는 이중벽 파이프일 수 있다. 유사하게, 유동 배리어 (5) 는 내부 부분 스트림을 링 형상으로 만들기 위한 특정 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 소음 감쇠기 (1) 는 배기 가스 스트림에 환원제를 도입하기 위한 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 을 포함한다. 노즐 (8, 9) 은 내부 파이프 (4) 및/또는 유동 배리어 (5) 의 하류 측에 배열된다. 소음 감쇠기 (1) 에 진입하는 배기 가스 유동은 불균일하다. 소음 감쇠기 (1) 의 제 1 유동 경로 (6) 및 제 2 유동 경로 (7) 를 통해 배기 가스가 유동하므로, 보다 균일한 유동 프로파일이 달성된다. 소음 감쇠기 (1) 의 하류 단부에서 환원제를 균일한 유동으로 분사함으로써, 환원제의 효과적인 혼합 및 증발이 달성된다.
도면들의 실시형태에서, 소음 감쇠기 (1) 는 유동 배리어 (5) 의 가상 연장 영역 내에 배열되는 중앙 노즐 (8) 을 포함한다. 따라서, 중앙 노즐 (8) 은 배기 가스의 유동 방향으로부터 보았을 때 유동 배리어 (5) 에 의해 커버되는 영역 내에 있다. 소음 감쇠기 (1) 는 내부 파이프 (4) 의 가상 연장 영역 내에 배열되는 다수의 외부 노즐들 (9) 을 더 포함한다. 따라서, 외부 노즐들 (9) 은 배기 가스의 유동 방향으로부터 보았을 때 내부 파이프 (4) 에 의해 커버되는 영역 내에 배열된다. 제 1 유동 경로 (6) 및 제 2 유동 경로 (7) 를 통해 배기 가스가 유동하므로, 유동 속도는 거의 균일하다. 내부 파이프 (4) 및 유동 배리어 (5) 로부터 바로 하류에서, 내부 웨이크 존 (wake zone) 이 유동 배리어 (5) 에 의해 커버되는 영역 (10) 내에 형성되고, 외부 웨이크 존이 내부 파이프 (4) 에 의해 커버되는 영역 (11) 내에 형성된다. 웨이크 존들에서, 배기 가스의 유동 속도는 훨씬 낮아진다. 환원제는 이러한 웨이크 존들 내로 분무된다. 제 2 유동 경로 (7) 에 의해 형성된 환형 유동은 내부 웨이크 존을 둘러싸는 차폐 유동을 형성한다. 환형 유동은 중앙 노즐 (8) 을 통해 분무되는 환원제 유동의 분산을 방지한다. 또한 외부 웨이크 존에서, 부분 배기 가스 스트림들이 환원제 스프레이를 안내한다.
외부 노즐들 (9) 은 소음 감쇠기 (1) 의 종방향 중심 축선으로부터 반경방향 외측으로 환원제를 분무하도록 구성된다. 바람직하게는, 종방향 중심 축선과 분무 방향 사이의 각도는 적어도 45 도이다. 제 1 유동 경로 (6) 에 의해 형성된 유동은 외부 노즐들 (9) 주위에 차폐 유동을 형성한다. 이는 소음 감쇠기 (1) 의 벽들을 향한 환원제의 분무를 허용하는데, 왜냐하면 벽들과 환원제 사이의 접촉이 회피되기 때문이다.
소음 감쇠기 (1) 의 치수는, 예를 들어, 이용가능한 공간, 감쇠 및 유동 안정화 효과를 위해 설정된 요건들, 및 허용가능한 압력 손실에 의존한다. 효과적인 소음 감소는 소음 감쇠기 (1) 의 적합한 반경방향 치수로 달성될 수 있다. 감쇠될 소음의 최대 주파수는 내부벽 (3) 과 내부 파이프 (4) 사이의 그리고 내부 파이프 (4) 및 유동 배리어 (5) 사이의 거리를 결정하기 위해 시작점으로서 사용될 수 있다. 효과적인 감쇠는 각각의 이러한 거리들이 감쇠될 최대 주파수에서 사운드의 파장의 대략 절반일 때 달성될 수 있다. 하지만, 치수를 선택할 때, 배기 가스 및 환원제의 효과적인 혼합이 달성되고 소음 감쇠기 (1) 의 내부벽 (3) 과 환원제의 접촉이 회피된다는 것이 보장되어야 한다. 본 발명의 실시형태에 따라, 소음 감쇠기 (1) 의 길이가 감쇠될 최대 주파수에서 사운드의 파장의 대략 5 배이다.
당업자는 본 발명이 전술한 실시형태들에 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 범위 내에서 변경될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (11)

  1. 내연 기관 (20) 의 배기 시스템을 위한 소음 감쇠기 (1) 로서, 상기 소음 감쇠기 (1) 는
    - 케이싱 (casing; 2),
    - 상기 케이싱 (2) 내에 원통형 공간을 규정하는 내부벽 (3) 으로서, 상기 원통형 공간의 축선 방향이 상기 소음 감쇠기 (1) 내에서 배기 가스의 주요 유동 방향에 대응하는, 상기 내부벽 (3),
    - 내부 파이프 (4) 로서, 상기 내부 파이프 (4) 는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부벽 (3) 과 상기 내부 파이프 (4) 사이에 환형 단면을 갖는 제 1 유동 경로 (6) 가 형성되도록 상기 내부벽 (3) 과 동축으로 배열되는, 상기 내부 파이프 (4),
    - 원형 단면을 갖는 유동 배리어 (5) 로서, 상기 유동 배리어 (5) 는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부 파이프 (4) 와 상기 유동 배리어 (5) 사이에 환형 단면을 갖는 제 2 유동 경로 (7) 가 형성되도록 상기 내부 파이프 (4) 와 동축으로 배열되는, 상기 유동 배리어 (5), 및
    - 환원제를 배기 가스 스트림으로 도입시키기 위한 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 로서, 상기 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 은 상기 내부 파이프 (4) 및 상기 유동 배리어 (5) 중 적어도 하나로부터 하류에서 배기 가스의 유동 방향으로 배열되는, 상기 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 을 포함하고,
    상기 소음 감쇠기 (1) 는 상기 내부 파이프 (4) 및 상기 유동 배리어 (5) 에 의해 상기 배기 가스 스트림을 적어도 2 개의 동축 링 형상의 부분 스트림들로 나누도록 구성되고,
    상기 적어도 하나의 노즐 (8, 9) 은 배기 가스의 유동 방향으로 상기 유동 배리어 (5) 의 가상 연장 영역에 배열되는 적어도 하나의 중앙 노즐 (8), 및 배기 가스의 유동 방향으로 상기 내부 파이프 (4) 의 가상 연장 영역에 배열되는 다수의 외부 노즐들 (9) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 소음 감쇠기 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 노즐들 (9) 은 상기 소음 감쇠기 (1) 의 종방향 축선으로부터 외측으로 환원제를 분무하도록 구성되는, 소음 감쇠기 (1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소음 감쇠기 (1) 의 상기 종방향 축선과 분무 방향 사이의 각도는 적어도 45 도인, 소음 감쇠기 (1).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 배리어 (5) 는 세장형 요소인, 소음 감쇠기 (1).
  5. 내연 기관 (20) 을 위한 배기 시스템으로서,
    상기 배기 시스템은 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 컨버터 (36), 및 상기 촉매 컨버터 (36) 의 상류 측에 배열된 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 소음 감쇠기 (1) 를 포함하는, 배기 시스템.
  6. 선택적 촉매 환원을 위해 내연 기관 (20) 의 배기 가스 스트림으로 환원제를 도입시키는 방법으로서,
    상기 내연 기관 (20) 의 배기 시스템은 소음 감쇠기 (1) 를 포함하고, 상기 소음 감쇠기 (1) 는
    - 케이싱 (2),
    - 상기 케이싱 (2) 내에 원통형 공간을 규정하는 내부벽 (3) 으로서, 상기 원통형 공간의 축선 방향이 상기 소음 감쇠기 (1) 내에서 배기 가스의 주요 유동 방향에 대응하는, 상기 내부벽 (3),
    - 내부 파이프 (4) 로서, 상기 내부 파이프 (4) 는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부벽 (3) 과 상기 내부 파이프 (4) 사이에 환형 단면을 갖는 제 1 유동 경로 (6) 가 형성되도록 상기 내부벽 (3) 과 동축으로 배열되는, 상기 내부 파이프 (4), 및
    - 원형 단면을 갖는 유동 배리어 (5) 로서, 상기 유동 배리어 (5) 는 배기 가스 스트림을 위해 상기 내부 파이프 (4) 와 상기 유동 배리어 (5) 사이에 환형 단면을 갖는 제 2 유동 경로 (7) 가 형성되도록 상기 내부 파이프 (4) 와 동축으로 배열되는, 상기 유동 배리어 (5) 를 포함하고,
    상기 방법은 배기 가스 스트림을 상기 소음 감쇠기 (1) 내로 도입시키는 단계,
    상기 소음 감쇠기 (1) 가 상기 내부 파이프 (4) 및 상기 유동 배리어 (5) 에 의해 상기 배기 가스 스트림을 적어도 2 개의 동축 링 형상의 부분 스트림들로 나누는 단계,
    상기 소음 감쇠기 (1) 가 다시 상기 부분 스트림들을 단일 배기 가스 스트림으로 추가로 합치고 상기 환원제가 상기 내부 파이프 (4) 및 상기 유동 배리어 (5) 중 적어도 하나로부터 하류에서 상기 부분 스트림들이 합쳐지는 영역에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사되는 단계를 포함하고,
    상기 환원제는 배기 가스의 유동 방향으로 상기 유동 배리어 (5) 의 가상 연장 영역에 배열되는 적어도 하나의 중앙 노즐 (8), 및 배기 가스의 유동 방향으로 상기 내부 파이프 (4) 의 가상 연장 영역에 배열되는 다수의 외부 노즐들 (9) 중 적어도 하나에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관 (20) 의 배기 가스 스트림으로 환원제를 도입시키는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    환원제는 상기 배기 가스 스트림의 중간에서 상기 소음 감쇠기 (1) 의 반경 방향으로 있는 위치에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사되는, 내연 기관 (20) 의 배기 가스 스트림으로 환원제를 도입시키는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    환원제는 상기 부분 스트림들 사이에서 상기 소음 감쇠기 (1) 의 반경 방향으로 있는 다수의 위치들에서 상기 배기 가스 스트림 내로 분사되는, 내연 기관 (20) 의 배기 가스 스트림으로 환원제를 도입시키는 방법.
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