KR20010090608A - 환원제를 함유하는 유동 가스에 압력을 가하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

자체 벽에 개구(2)들을 구비하여 구성된 공급 덕트를 포함하며, 상기 개구들을 통해 공급 덕트 내로 배치된 반응제를 유동되는 가스에 공급할 수 있는, 반응제 특히 환원제를 함유한 유동 가스, 특히 배기 가스에 압력을 가하기 위한 장치가 제안된다. 상기 장치는 공급 덕트(1)의 개구(2)들의 상류에는 드로틀이 배열되는 것을 특징으로 한다.

Description

환원제를 함유하는 유동 가스에 압력을 가하기 위한 장치{DEVICE FOR IMPINGING A FLOWING GAS WITH A REACTANT}

차량의 유해 물질, 특히 배기 가스 내의 질소를 감소시키기 위해 촉매 컨버터 기술은 폭넓게 발전되어 왔다. 환원제 촉매 컨버터는 특히 우수한 것으로 증명되었다.

배기 가스 처리를 위한 장치로서 예를 들어 유럽 특허 제0 381 236호에 시스템이 공지되어 있고, 상기 시스템에서, 환원제로서 암모니아 또는 요소가 배기 가스에 공급된다. 이런 공지된 시스템에서, 환원제는 분사 밸브를 통해 예비 혼합 챔버로 분사되고, 상기 혼합 챔버는 환원제 촉매 컨버터로 안내되는 배기 가스관에 합류된다. 환원제 촉매 컨버터로 안내되는 엔진의 배기관 부분에 환원제를 투입하기 위한 이런 유형의 장치에서, 예비 챔버는 배기관에 연결되는 환원제 라인을 형성한다.

환원제의 일부가 혼합 챔버 또는 혼합 구간에 분사됨에도 불구하고 벽에는 막(film)이 형성된다. 상기 장치에서 제공되는 분무관을 사용하면 만곡 영역에는-특히 환원제 량이 적을 때- 막이 균일하지 못하게 파손된다. 이는 덕트 만곡부의 내부 및 외부 영역에서 환원제를 운반하기 위해 제공되는 공기, 배기 가스 또는 다른 운반 요소의 다양한 유동 속도가 형성됨으로서 발생된다. 따라서, 시스템의 전체 작동 영역에 환원제를 양호하고 균일하게 분배하는 것은 보장되지 않는다. 그 결과로 촉매 컨버터에서의 더 양호하지 못한 변환비가 야기된다.

독일 특허 제196 25 447호에는 엔진의 배기 가스 처리를 위한 장치가 공지되어 있는데, 상기 장치에서, 하류에 연결된 환원제 촉매 컨버터의 활성화를 위해, 환원제로서 연료가 측정 밸브를 통해 측정되고 증발 장치(evaporator)를 통해 배기 밸브에 제공된다. 증발 장치는, 가열 플러그를 구비하며 단부측 관통 개구를 갖는 금속 커버이며, 증발된 환원제는 상기 개구를 통해, 유동되는 배기 가스로 안내된다. 상기 시스템에서, 환원제를 증발시키기 위해 열적(thermal)으로는 지원되나, 이러한 해결책은 기술적으로 비용이 많이들고, 환원제의 가열 및 증발을 위해 많은 에너지가 요구된다.

본 발명은 청구항 제1항의 상위 개념에 따른, 반응제 특히 환원제를 함유하는 유동 가스, 특히 배기 가스에 압력을 가하는(impinging) 장치에 관한 것이다.

이하에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 양호한 실시예의 측면 개략도이다.

도2는 도1의 영역 X의 확대 단면도이다.

본 발명의 목적은 반응제, 특히 환원제를 함유하는 유동 가스, 특히 배기 가스에 압력을 가하기 위한 장치를 제공하고, 이에 의해 양호한 에어로졸(aerosol) 형성이, 가능한 넓은 특성 영역에서 발생됨으로서 환원 시스템의 전체 효율, 특히 촉매 시스템의 효율이 좋아지고, 예를 들어 NOx 방출을 감소시키는 것이다.

이런 목적은 청구 범위 제1항의 특징부에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 장치에 의해, 종래 해결책에 반해 반응제 또는 환원제를 함유하는 유동 가스, 특히, 배기 가스에 압력을 더 일정하게 가하는 것이 가능하다. 본 발명에 따라 보장된, 반응제 또는 환원제의 더 일정한 분배는 예를 들어 컨버터 시스템에서 비교적 적은 환원제 량이 공급될 때도 종래 시스템에 반해 촉매적으로 처리되는 배기 가스는 실질적으로 상당히 양호한 전환비를 가능케 한다.

본 발명에 따른 장치의 유익한 구성들은 종속 청구항의 대상이다.

본 발명에 따른 장치의 특히 유익한 구성에 따르면, 환원제의 일정한 분배를 위한 수단은 덕트 내에 배치된 셔터 또는 드로틀로서 구성된다. 이런 유형의 셔터 또는 드로틀은 값이 매우 싸게 제공될 수 있고, 환원제의 공급 또는 측정 덕트의 소정의 위치에 간단한 방법으로 설치 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 유익한 개선에 따르면 공급 덕트는, 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 영역 및 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 평행으로 연장되는 제2 영역을 가지며, 개구들은 제2 영역의 덕트 벽부의 일 부분에 형성되고, 상기 개구를 통해 반응제는 공급 덕트로부터 유동 가스에 제공되고, 반응제를 일정하게 분배하기 위한 수단은 상기 부분의 상류에 직접 배치될 수 있다. 이런 방식으로 형성된 공급 덕트는 배기 가스가 유동되는 배기관 라인에 간단하게 배치 가능하다. 환원제의 공급은 예를 들어 배기 가스 시스템에서, 예를 들어 압력 공기가 제공되는 실용 자동차에서 달성된다. 즉, 공급하기 위한 환원제는 압력 공기에 의해 공급 덕트를 통해 운반된다. 이는 특히, 환원제 량이 적을 때 공급 덕트의 만곡 지점(공급 덕트의 제1 영역과 제2 영역 사이의 전환부)에서 다양한 유동 속도에 의해 환원제 막의 일정하지 않은 파손을 야기시킨다. 종래에는, 환원제가 공급 덕트 단부에서 개구의 일부로부터만 방출되어, 이에 의해 시스템의 전체 영역에 대한 양호하며 일정한 분배가 보장되지 못했다. 본 발명에 따르면, 막의 일정하지 않은 파손은, 예를 들어 셔터나 드로틀을 사용하여 환원제가 분사관의 중심에 다시 집중되도록 함으로써 보상되고, 이로써 환원제는 상술된 압력 공기에 의해 방출 보어를 통해 에어로졸로서 일정하게 유동 배기 가스에 제공될 수 있다.

덕트 주연부에 일정하게 개구들이 제공되는 것은 유익하다. 이와같이 일정하게 배열된 개구들과 반응제의 일정한 분배를 위한 수단이 함께 작용함으로써 반응제를 함유한 유동 가스에 특히 일정하게 압력을 가할 수 있게된다.

도1은 엔진으로부터 환원제 컨버터로 배기 가스가 유입되는 배기관 부분(1)의 벽이 도시된다. 배기 가스의 유동 방향은 화살표(P)로 표시된다. 배기관(10)으로는 공급 덕트(1)가 연결되며, 환원제는 상기 덕트를 통해 (도시되지 않은) 환원제 챔버로부터 배기관 부분으로 제공될 수 있다. 환원제로서는 탄화수소에 부가적으로 예를 들어 분사 노즐, 기화 장치 또는 다른 조절 장치를 통해 공급 덕트로 제공 될 수 있는 예를 들어, 디젤 연료 등, 특히 요소 수용액이 고려된다.

그 외에도, 공급 라인(1)은 배기관 내에, 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 영역(1a)과, 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 평행으로 연장되는 제2 영역(1b)과, 영역(1a, 1b)들을 연결시키는 만곡 영역(1c)을 갖는다. 공급 덕트의 영역(1b)은 배기관에 대해 양호하게 중심에 놓이며, 적어도 배기관 내의 배기 가스 유동 방향에 일치하는 방향으로 연장된다.

공급 덕트(1)의 하류 단부에는 도2에 확대 도시된 X로 표시된 부분이 구성된다. 상기 영역(X)에서 공급 덕트(1)는 덕트부(1b)의 벽의 주연부에 형성된 다수의 개구(2)들을 포함하며, 상기 개구들로부터 환원제가 공급 덕트(1)로부터 배기관으로 유동될 수 있다. 상기 개구(2)들로부터 하류 방향으로, 중심 드로틀 개구(3a)를 구비한 드로틀(3)이 배열된다. 개구(2)들과 연동하는 상기 드로틀(3)의 기능은 이하에서 설명된다.

공급 덕트(1)는 예를 들어 나사(11)에 의해 배기관의 벽(10)에 고정된다.

종래 기술에서 제공된 분무관을 사용함으로서, 만곡 영역에는 -특히 환원제 량이 적을 때- 막이 일정하지 않게 파손된다. 이는 덕트 만곡부의 내부 및 외부 영역에서 환원제를 운반하기 위해 제공되는 공기, 배기 가스 또는 다른 운반 요소의 다양한 유동 속도가 형성됨으로서 발생된다. 따라서, 시스템의 전체 작동 영역에 환원제를 양호하고 균일하게 분배하는 것은 보장되지 않는다. 그 결과로서 촉매 컨버터에서의 더 양호하지 못한 변환비가 제공된다.

드로틀(3)은 분사 덕트의 중심에 막을 집중시키기 위해 사용되는데, 이를 통해 벽의 중단된 막의 효율은 보상될 수 있다. 덕트(1)의 중심부 내에서 드로틀(3)에 의해 집중된 환원제는 드로틀의 중심 개구(3a)를 통해 상술된 압력 공기에 의해 압착되고, 이는 환원제를 개구(2)에 일정한 압력으로 가할 수 있게한다.

드로틀(3)을 이용함으로서 에어로졸 형성의 질은 종래의 해결책에 반해 상당히 개선되었고, 이로써 시스템의 전체 효율, 즉 NOx 환원은 종래 해결책에 반해 개선될 수 있는 것을 알 수 있다. 상기 시스템은 개구의 배열, 크기 및 수에 대한 변수, 그리고 드로틀(3)의 중심적인 개구(3a)의 크기에 대한 변수에 따라 다양한 요구 또는 다양한 엔진에 장착될 수 있다.

Claims (4)

1. 자체 벽에 개구(2)들을 구비하여 구성된 공급 덕트를 포함하며, 상기 개구들을 통해 공급 덕트 내로 공급된 반응제를 유동되는 가스에 공급할 수 있는, 반응제, 특히 환원제를 함유한 유동 가스, 특히 배기 가스에 압력을 가하기 위한 장치에 있어서,

   공급 덕트(1)의 개구(2)들의 상류에는 드로틀이 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 공급 라인(1)은 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 제1 영역(1a)과, 유동되는 가스의 유동 방향에 대해 실질적으로 평행으로 연장되는 제2 영역(1b)을 포함하고, 상기 개구(2)는 제2 영역(1b)의 부분(X) 내에 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공급 덕트(1)의 주연부 둘레에 일정하게 분배되는 다수의 개구(2)가 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 드로틀(3)은 덕트(1)에 대해 중심적인 드로틀 개구(3a)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.