KR20140121480A - 배기 정화용 장치 - Google Patents

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클라우스 물레르-하아스
롤프 브뤽크
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에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
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Abstract

본 발명은 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 포함한, 본 장치(1)에 관한 것이다. 파이프라인 부분은 유입구 단부(3)와, 유출구 단부(5)와, 선형 부분(30)과, 상기 선형 부분(30)에서 액체 첨가제(특히 요소/수 용액)용 부가 장치(7)를 설치하기 위해 개구(31)를 구비한 돌출부(17)를 구비하고, 이 경우 상기 돌출부(17)는 높이(32) 및 연장부(33)을 구비하고 상기 연장부(33)는 상기 높이(32)의 적어도 2배 만큼 크다. 더욱이, 각각의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 적어도 하나의 허니콤 몸체가 유입구 단부(3) 및 유출구 단부(5)에 배치되며, 상기 개구(31)의 중심 축선(34)이 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체 중 하나의 허니콤 몸체 쪽으로 정위된다.

Description

배기 정화용 장치{Device for exhaust purification}
본 발명은 배기 가스 정화용 장치에 관한 것이다. 상기 배기 가스 정화용 장치는 내연 기관의 배기 가스의 정화를 위해 배기 가스 처리 장치에 통합될 수 있는 배기 가스 정화 모듈이다. 상기 배기 가스 정화 모듈은 액체 첨가제를 배기 가스 유동 내로 계량하기 위한 계량 장치를 포함한다.
특히 자동차 분야에서, 내연 기관의 배기 가스의 정화를 위하여, 액체 첨가제가 배기 가스에 공급되는 배기 가스 처리 방법이 통상적으로 사용된다. 특히 통상적으로 사용된 배기 가스 처리 방법은 SCR(selective catalytic reduction) 방법이며, 상기 SCR 방법에서 배기 가스의 질소 산화물 화합물은 환원제를 사용하여 감소된다. 암모니아는 종종 환원제로서 사용된다. 암모니아는 통상적으로 암모니아 그 자체가 아닌 암모니아를 형성하도록 변환될 수 있는 환원제 전구체 용액의 형태로 자동차에 저장된다. 변환은 이러한 목적을 위해 특히 제공된 반응기에 있어서 배기 가스가 존재하는 배기 시스템 내에서 및/또는 상기 배기 시스템 외측에서 실행될 수 있다.
환원제 전구체 용액이 탱크에 저장되고 그리고 이송 유닛에 의하여 배기 가스 처리 장치에 공급될 수 있다. 특히 통상적으로 사용된 환원제 전구체 용액은 액체 요소-수 용액이며, 이러한 요소-수 용액은 32.5%의 요소 함유량을 갖는 상표명 AdBlue®로 판매되고 있다. 환원제 및/또한 환원제 전구체 모두가 이에 따라 첨가제일 수 있다.
한 타입의 인젝터나 또는 한 타입의 노즐이 액체 첨가제를 배기 가스 유동 내로 계량하기 위해 사용될 수 있다. 액체 첨가제가 배기 가스 유동 내로 계량되는 동안에, 배기 가스 유동에서의 액체 첨가제의 분해 생성물의 분배와 상기 액체 첨가제의 분배를 가능한 일정하게 달성하고자 한다. 배기 가스 유동에서의 우수한 분배는 배기 가스 내의 환원제 전구체 용액의 변환에 특히 유리하다. 특히, 배기 가스 유동이 변환을 위해 사용되는 상태에서, 상기 변환은 이후 열 작용(열 분해(thermolysis))에 의해 두드러지게 발생한다.
더욱이, 계량 장치에서 통상적으로 사용되는 밸브나 또는 노즐은 온도에 민감하다. 예를 들면, 액체 첨가제의 계량을 제어하는 전기 작동식 솔레노이드 밸브는 배기 가스 유동의 열에 의해 용이하게 손상될 수 있다. 따라서, 배기 가스 처리 장치는 이에 따라 계량 장치에서의 온도가 사전결정된 한계의 온도를 초과하지 않도록 설계되는 것이 바람직하다.
더욱이, 계량 장치의 구역에서의 액체 첨가제의 퇴적물이 상당히 중요하다. 특히 요소-수 용액이 액체 첨가제로서 사용된다면, 요소는 계량 장치상에 및/또는 계량 장치의 구역에서의 배기 가스 라인에 고체 결정질의 퇴적물을 형성할 수 있다. 상기 퇴적물은 첫째로 계량 장치의 차단을 야기시킬 수 있고, 이에 따라 계량이 방해된다. 더욱이, 이러한 퇴적물은 갑자기 그리고 이후에 고체 파티클처럼 떨어질 수 있게 되며, 유동 방향에서 보았을 경우 계량 장치의 하류에 배치된 배기 가스 처리 구성요소에 손상을 야기시킨다.
더욱이, 계량 장치가 자동차나 또는 작업 기기로 가능한 저렴한 방식으로 통합될 수 있다. 특히, 필요하다면 또한 개장 세트(retrofit set)를 통해서, 차량의 저 볼륨의 생산 운전(low-volume production run)에서도(예를 들면, 특화된 기계 및 다용도 차량의 분야에서), 배기 가스 처리 장치로의 계량 장치의 저렴한 통합이 가능한 것이 바람직하다.
이를 시발점으로 하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 강조된 기술적 문제점을 해결하거나 또는 적어도 경감시키는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 배기 가스 처리 장치에 대한 액체 첨가제용 계량 장치를 포함한 특히 유리한 장치를 특정하는 것이며, 상기 장치는 특히 상기 배기 가스 처리 장치에서 SCR 방법을 실행하는데 적당하거나 쓸모 있다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징부에 따른 장치에 의해 달성된다. 장치의 다른 유리한 실시예가 종속 청구항에서 특정된다. 청구범위에서 개별적으로 특정된 특징이 임의의 요구되는 과학기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 합쳐질 수 있고 그리고 본 발명의 다른 여러 실시예가 특정된 상태에서, 실시예로서 기재된 예시적인 사실에 의해 보충될 수 있다.
본 발명은 배기 가스 유동을 위한 파이프라인 부분을 구비한 장치에 관한 것이며, 상기 파이프라인 부분은 유입구 단부와, 유출구 단부와, 직선형 부분과, 상기 직선형 부분에서 액체 첨가제용 계량 장치의 설치를 위해 개구를 구비한 돌기부를 구비하고, 여기서 상기 돌기부는 높이 및 연장부를 갖고, 상기 연장부는 상기 높이의 적어도 2배 만큼 크고, 그리고 또한, 각각의 경우에 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체는 유입구 단부에 그리고 유출구 단부에 배치되며, 여기서 개구의 중심 축선은 디스크 형상의 허니콤 몸체 중 하나의 허니콤 몸체 쪽으로 향하게 된다. 개구의 중심 축선은 바람직하게는 디스크 형상의 허니콤 몸체 중 하나의 허니콤 몸체쪽으로 중앙으로 향하게 된다. 본 발명에서, "중앙으로(centrally)"라는 표현은 중심 축선이 허니콤 몸체의 면에서의 표면의 20 % 보다 작은 표면을 커버하는 구역에서 상기 허니콤 몸체를 교차한다는 것을 의미하며, 여기서 상기 구역은 대략적으로 원형 형태로, 면의 표면의 중심에 배치된다.
본 발명에 있어서 유출구 단부에서 및/또는 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체가 파이프라인 부분의 종단부(termination)를 형성하는 것이 바람직하다.
본 장치는 배기 가스 처리 장치에 또는 배기 시스템에 (소급되게(retroactively)) 삽입되거나 통합될 수 있는 배기 가스 정화 구성요소 또는 배기 가스 정화 모듈이다. 배기 시스템은 배기 가스의 정화를 위해 내연 기관에 사용되는 모든 모듈 및 구성요소 전체이다. 따라서, 유입구 단부 및 유출구 단부가 배기 라인의 부분에 각각 연결될 수 있다. 파이프라인 부분은 바람직하게는 라인 부분의 연결을 위한 연결 수단을 양 단부에서 구비한다. 상기 연결 수단은 바람직하게는 파이프라인 부분과 배기 라인의 또 다른 부분 사이에 용접된 연결부를 형성하기 위한 수단일 수 있다. 이러한 연결 수단은 예를 들면, 파이프라인 부분의 림(rim)에 의해 형성될 수 있다. 용접된 연결부를 형성하기 위한 수단은 또한 파이프라인 부분의 림 상에 경사진 엣지를 포함할 수 있고, 상기 경사진 엣지는 파이프 부분을 배기 라인의 인접한 부분과 연결하기 위해 V-형태의 용접된 시임(seam)의 형성을 가능하게 한다. 또한 연결 수단이 플랜지 연결 방식으로 형성될 수 있거나 또는 플러그-인(plug-in) 연결 방식으로 형성될 수 있다.
파이프라인 부분은 특히 직선형 부분(파이프라인 부분의 선형-뻗어있는 부분)에서 원통형 형태를 갖는 것이 바람직하다. 파이프라인 부분은 바람직하게는 직경을 갖는 원형 단면 영역을 갖는다. 원형 단면 영역 및 원형 형태는 바람직하게는 기본 형상을 형성한다. 파이프라인 부분은 상기 기본 형상으로부터 벗어나는 광폭부, 수축부, 돌기부, 톱니형상부(indentation)를 구비할 수 있다.
더욱이, 직선형 부분에, 액체 첨가제용 계량 장치의 설치를 위한 개구를 구비한 (정확하게) 하나의 돌기부가 제공되고, 여기서 상기 돌기부는 높이와 연장부를 갖고, 그리고 상기 연장부는 상기 높이의 적어도 2배 만큼 크다. 따라서, 측면에서 보았을 경우, 돌기부는 예각 삼각형의 외관을 갖고, 이 경우 개구가 짧은 카테투스(cathetus)에 제공된다. 돌기부를 특정하기 위하여, 파이프라인 부분은 개념적으로 원통형 직선형 부분과 "이에 장착된" 돌기부로 나뉘어질 수 있어, 상기 돌기부의 기하학적 크기는 상기 원통형 직선형 부분을 참조하여 용이하게 결정될 수 있다. 이 경우, 첨가제가 가능한 작은(shallow) 각도에서 및/또는 가능한 유입구 구역을 넓혀서 원통형 직선형 부분으로 계량되는게 유리하다. 이에 따라, 계량된 첨가제용 펼쳐지는 볼륨(spreading volume)이 또한 돌기부에 제공되고, 상기 펼쳐지는 볼륨은 배기 가스 유동에 과도하게 노출되지 않고 그리고 이에 따라 돌기부에서 요구되는 분무 패턴의 형성에 또한 덜 영향을 미치게 된다. 따라서 (파이프라인 부분의 연장부의 방향에 평행한) 돌기부의 연장부가 적어도 2의 계수만큼, 특히 2.5의 계수만큼 또는 3의 계수 만큼까지도 (연장부에 수직한) 돌기부의 높이보다 더 클 수 있게 이 경우 사전형성된다. 이후, 여러 상황하에서, 역 유동 상태가 돌기부에서 발생할 수 있고, 상기 돌기부가 연장부 상에서 첨가제로 더 이상 충전될 수 없고, 및/또는 상기 장치의 치수가 배기 시스템으로의 (소급적) 설치에 매우 크기 때문에, 계수는 더욱이 일반적으로 4.5의 값을 초과할 수 없다고 알려져 있다.
유입구 단부 및 유출구 단부 각각은 파이프라인 부분의 (개방) 면 측을 형성한다. 각각의 경우에 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 유입구 단부 및/또는 유출구 단부에 가깝게 배치되거나 또는 그 높이가 같게 맞춰지도록 배치된다. 유입구 단부를 통해 진입하는 배기 가스 유동은 디스크 형상의 허니콤 몸체를 유입구 단부에서 통과한다. 배기 가스 유동이 파이프라인 부분을 통과하게 될 때, 유출구 단부를 통해 파이프라인 부분을 빠져나온다. 유입구 단부와 유출구 단부 사이의 파이프 라인 부분 내에, 배기 가스 유동을 위한 유동 방향이 추정될 수 있다. 계량 장치가 유동 방향에서 보았을 경우에 유입구의 하류 및 유출구 단부의 상류에 배치된다.
계량 장치는 바람직하게는 액체 첨가제의 계량 제어를 위한 인젝터 및/또는 액체 첨가제의 원자화용 노즐을 구비할 수 있다. 계량 장치의 노즐은 원뿔형 분무를 통해 돌기부 및/또는 배기 가스 유동에 액체 첨가제를 분배하도록 설계되는 것이 바람직하다. 상기 원뿔형 분무는 예를 들면, 5°와 40° 사이의 개구 각도를 가지며, 이 경우 계량 장치의 중앙 위치가 추정될 수 있다. 계량 장치에 배치된 인젝터로의 열의 유동을 감소시키기 위한 수단이 또한 상기 계량 장치 상에 배치되는 것이 유리하다. 상기 수단은 예를 들면, 열 차폐 플레이트, 및/또는 냉각 리브(cooling rib)나 액체-타입의 냉각 기기를 포함할 수 있다.
이를 위하여, 돌기부는 계량 장치의 고정을 위해 사용되는 개구를 포함한다. 상기 개구가 돌기부의 (지역의(areal)) 플랭크에 배치될 수 있고, 이 경우 상기 플랭크 및 마주하여 위치된 허니콤 몸체가 각도를 형성한다. 이에 따라 계량 장치의 계량 방향이 작은 각도에서 허니콤 몸체의 중앙 쪽으로 향하게 된다(point)는 것이 보장된다. 본 발명에서, 계량 방향은 일반적으로 개구의 중심 축선에 대응한다. 계량 방향이나 또는 중심 축선은 유동 방향으로 정위되거나 또는 상기 유동방향에 반대로 정위될 수 있다.
본 장치의 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가, 그리고 바람직하게는 본 장치의 모든 디스크 형상의 허니콤 몸체가 금속 포일을 포함한다. 디스크 형상의 허니콤 몸체가 코일링되고, 감기고 및/또는 스택되는 금속 포일로 이루어지는 것이 바람직하다. 허니콤 몸체는 바람직하게는 S-형태의 형상(소위, S 형태)으로 감긴 금속 포일의 스택으로 만들어진다. 다중 스택이 사용된다면, 이들 스택은 서로 인접하여 배치될 수 있고, U자-형태의 기기 및/또는 V자-형태의 기기처럼 서로 감길 수 있고, 그리고 하우징에 삽입될 수 있다(소위 SM 형태). 이들 구성은 통상적으로 스택의 모든 단부가 (달리 말하자면, 하우징에 대해 지지되는) 외측으로 향하게 되고, 반면에 굽힘부(s, v, u)가 내측에 위치된다는 일반적인 현상을 갖는다. 스택에 있어서, 주름진 금속 포일 및 매끈한 금속 포일이 교호의 방식으로 존재하고, 상기 포일은 각각의 경우에 허니콤 몸체의 채널의 경계를 형성하는 경우가 바람직하다. 채널의 벽부는 (상기 채널의 프로파일 방향으로 고정부가 없고 및/또는 평탄하고) 매끈할 수 있고 및/또는 (또한 집합적으로 구조체라 함) 배기 가스용 전환 표면, 구멍, 블레이드, 및/또는 돌출부를 구비할 수 있다. 이에 따라 디스크 형상의 허니콤 몸체를 통과하는 배기 가스 유동이 (예를 들면, 유동 속도, 구성요소 유동 방향, 온도 및/또는 등과 관련하여) 균일화될 수 있고 및/또는 혼합될 수 있다.
유입구 단부에서의 및/또는 유출구 단부에서의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 유동을 균일화시키기 위해 먼저 사용될 수 있다. 이러한 구성은 배기 가스 처리 장치 내의 다른 구성요소로부터의 실질적인 영향이 없는 상태에서 액체 첨가제를 배기 가스 유동에 공급하기 위한 계량 장치를 가능하게 한다. 디스크 형상의 허니콤 몸체가 바람직하게는 최대 가능한 정도로, 배기 가스 유동에 존재하는 소용돌이를 분쇄하고, 따라서 첨가제가 계량되는 구역에서의 정의된 유동 조건을 보장한다. 유출구 단부에서의 (매끈한) 디스크 형상의 허니콤 몸체가 액체 첨가제와 혼합되는 유출 배기 가스 유동을 균일화시킨다. 디스크 형상의 허니콤 몸체는 허니콤 몸체의 중심에 놓인 허니콤 몸체 축선을 갖는다. 허니콤 몸체의 채널은 바람직하게는 허니콤 몸체 축선에 평행하게 뻗어있다. 허니콤 몸체 축선과 계량 방향 사이에 바람직하게는 0°와 90°[도] 사이의 충돌 각도(impingement angle), 특히 0 도와 45 도 사이의 충돌 각도가 형성된다. 따라서, 상기 각도가 바람직하게는 또한 허니콤 몸체 축선과 원뿔형 분무의 중심 축선 사이에 존재한다.
적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체는 또한 전기 가열기로 실행될 수 있다. 이 경우 허니콤 몸체의 벽부의 적어도 한 부분이 전류의 규칙적인 흐름에 의해 가로질러지고 이에 따라서 전기 저항에 의해 가열되는 것이 바람직하다. 필요하다면, 디스크 형상의 허니콤 몸체는 또한 서로 독립적으로 기동될 수 있거나 기동될 수 없는 다중 구역을 구비할 수 있다. 액체 첨가제가 분배되는 허니콤 몸체가 전기 가열기로써 실행되는 것이 적어도 바람직하다.
본 장치는 유입구 단부에서 또는 유출구 단부에서, 두 개의 디스크 형상의 허니콤 몸체 중 적어도 하나의 몸체가 원추형 형태를 갖는다면 특히 유리하다.
이는 특히 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 원추와 같은 방식으로 구성된다는 것을 의미한다. 본 발명에서, 채널의 폭은 이와 같이 원추형 방식으로 넓혀지거나 좁혀질 수 있다. 더욱이, 또한 이러한 경우에, 채널의 벽부가 (채널의 프로파일 방향으로 고정부가 없고 및/또는 평탄하고) 매끈할 수 있고 및/또는 (또한 집합적으로 구조체라고 함) 배기 가스용 전환 표면, 구멍, 블레이드 및/또는 돌출부를 구비할 수 있는 것이 가능하다. 적어도 액체 첨가제가 분배되는 디스크 형상의 허니콤 몸체가 원추의 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 원추형으로 형성된 허니콤 몸체나 또는 허니콤 몸체의 채널이 광폭이거나 협폭인지의 여부는 본 장치를 통한 배기 가스 유동의 방향에 기초하여 결정된다.
허니콤 몸체가 유출구 단부에서 원추 형상을 가지면 특히 유리하다. 계량 장치에 의해 공급된 액체 첨가제는 유출구 단부에서 허니콤 몸체상에 충돌된다. 원추 형상 때문에, 허니콤 몸체의 채널 벽부 상에 충돌하는 액체 첨가제의 가능성과, 그곳에서의 증발이 증가된다. 블레이드나 전환 표면이 또한 액체 첨가제의 충돌 가능성을 증대시키며, 이 경우, 이후에, 증발이 또한 블레이드나 또는 전환 표면에서 특히 발생한다.
노즐이 계량 장치와 유입구 단부에서의 디스크 형상의 허니콤 몸체 사이의 파이프라인 부분에 제공된다면 본 장치는 더욱 유리하며, 상기 노즐에 의하여 배기 가스 유동이 상기 파이프라인 부분에서 중앙으로 촛점 맞춰진다. 상기 타입의 노즐이 예를 들면 파이프라인 부분에 삽입된 연속의 협폭의 관형 구성요소로써 형성될 수 있다. 이처럼 촛점이 맞춰진 배기 가스 유동이 특히 효과적인 방식으로 계량 장치에 의해 공급된 액체 첨가제를 흡수한다.
기재된 장치에 의하여, 배기 가스 정화 모듈은 상이한 배기 가스 처리 장치에 통합될 수 있도록 제공된다. 배기 가스 처리 장치로의 상기 배기 가스 정화 모듈의 통합을 위하여, 특히 계량 장치의 구역에서 나타나는 배기 가스 유동이 설계적 특성과 별개로 반드시 고려되지 않은 경우가 있다. 기재된 장치에 의하여, 유동에서의 액체 첨가제의 분배와 액체 첨가제의 계량이 바람직하게는 인접하는 구성요소와 독립적으로 발생한다. 특히, 배기 가스 처리 장치 하류 및/또는 상류에 위치된 상이한 구성요소에 계량 장치를 개별적으로 적용할 필요가 없다. 또한, 유동 방향에서 보았을 경우 기재된 장치의 하류에 배치된 배기 가스 처리 장치의 구성요소가 액체 첨가제의 계량과 무관하게 설계될 수 있다.
기재된 장치는 유입구 단부로부터 유출구 단부까지의 파이프라인 부분의 길이가 상기 파이프라인 부분의 직경의 2 배 이상이고, 5 배 이하에 대응하면 특히 유리하다. 직경은 파이프라인 부분의 길이부 내내 보았을 경우 주된 직경(돌기부의 높이가 없음)이라 할 수 있으며 - 이는 또한 "주요 직경(primary diameter)"이라고도 한다. 파이프라인 부분의 선택된 길이에 의하여, 먼저 배기 가스 유동에서의 액체 첨가제의 일정한 분배를 보장할 수 있다. 다른 한편으로, 본 장치가 배기 가스 처리 장치에 용이하게 (소급되게도) 통합될 수 있도록 본 장치의 구조적인 길이가 충분히 작다. 배기 가스 처리 장치의 직경이 (자동차 공학 분야에서) 50 mm [밀리미터]와 200 mm 사이, 특히 바람직하게는 60 mm와 130 mm 사이인 것이 바람직하다.
계량 장치는 유입 단부 이후에, 바람직하게는 적어도 100 mm의 유입 길이 이후에 파이프라인에 배치된다. 유입 길이는 유입구 단부에서의 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체의 유출구 표면과 파이프라인 부분을 통한 가상의 (수직한) 부분 평면 사이의 거리를 나타내고, 상기 부분에서 평면은 계량 장치 및 상기 계량 장치에서의 파이프라인 부분으로의 액체 첨가제용 특히 유입구 지점에 위치된다. 유동 방향에서 상기 가상의 부분 평면으로부터 나아가는, 바람직하게는 유출구 단부의 또는 다른 한 디스크 형상의 허니콤 몸체의 유입구 표면에 대해 적어도 100 mm의 유출 길이가 존재한다.
더욱이 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 유입구 단부에서 20 cpsi 내지 200 cpsi (평방 인치 당 채널)의 채널 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체에서의 채널 밀도의 범위가 바람직하게는 40 cpsi 내지 100 cpsi이다. 100 cpsi는 평방 센티미터 당 15.5 채널의 채널 밀도에 대응한다. 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체의 이러한 선택된 채널 밀도에 의하여, 계량 장치에 의한 액체 첨가제의 계량은 상기 장치의 유동 방향에서 상류에 위치된 배기 가스 정화 구성요소로부터의 영향 없이 발생할 수 있도록, 본 장치에 진입하는 배기 가스 유동의 적당한 균일화를 달성할 수 있다.
이와 같이 바람직하게는 유출구 단부에서 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 20 cpsi (평방 인치 당 채널) 내지 200 cpsi의 채널 밀도, 그러나 40 내지 100 cpsi의 채널 밀도를 갖는다.
본 장치는, 파이프라인 부분의 단면이 적어도 부분적으로 오프셋되는 유동 정렬 부분을, 상기 파이프라인 부분이 유출구 단부와 상기 유출구 단부에서의 디스크 형상의 허니콤 몸체 사이에서 구비된다면 더욱 유리하다. 이 경우, 배기 가스 유동이 유동 정렬 부분을 통해 유동함에 따라 정렬된다. 오프셋 단면은 파이프라인 부분의 원통형 기본 형상으로부터 나아가 보았을 경우 오프셋된다. 오프셋 단면은 원통형 기본 형상의 단면과 관련하여 적어도 부분적으로 오프셋된다. 오프셋 단면의 폭은 또한 원통형 기본 형상의 단면과 관련하여 넓혀지거나 또는 좁혀질 수 있다.
이러한 실시예에 있어서, 유출구 단부에서의 허니콤 몸체는 상기 유출구 단부에 직접적으로 배치되지 않지만; 대신, 유동 정렬 부분은 유출구 단부와 허니콤 몸체 사이의 상기 유출구 단부에 위치된다. 특히 바람직한 일 실시예에 있어서, 유동 정렬 부분은 본 장치의 유출구 단부가 상기 장치의 유입구 단부와 정렬되도록 형성된다. 유동 정렬 부분은 특히 유출구 단부에서의 허니콤 몸체가 (파이프 축선에 대해 경사 각도를 갖게) 경사지게 배치된다면 및/또는 파이프라인 부분의 원통형 기본 형상과 관련하여 오프셋되도록 제공된다. 이후, 유입구 단부와 유출구 단부의 정렬된 기기가 유동 정렬 부분에 의해 복구될 수 있다.
유동 정렬 부분은 적어도 하나의 돌출부 및 적어도 하나의 리세스를 구비할 수 있다. 돌출부는 파이프라인 부분의 내부 공간의 크기 감소를 발생시키는 상기 파이프라인 부분의 벽부의 구역을 의미한다. 유출구 단부를 통해 파이프라인 부분을 조사하면, 돌출부가 상기 파이프라인 부분 내에서 보여진다. 돌출부에 의하여 파이프라인 부분의 폭이 적어도 구역에서 좁아지게 된다. 돌출부는 상기 돌출부가 원통형 기본 형상이나 또는 유출구 단부에 대해 파이프라인 부분으로 돌출하는 돌출부 높이 만큼 형성된다. 리세스는 파이프라인 부분의 내부 공간의 크기의 증가를 발생시키는 상기 파이프라인 부분의 구역을 의미한다. 유출구 단부를 통해 파이프라인 부분을 조사하면, 리세스가 파이프라인 부분 외측에서 보여진다. 리세스는 상기 리세스가 원통형 기본 형상이나 또는 유출구 단부에 대해 파이프라인 부분외측으로 돌출하는 리세스 깊이만큼 형성될 수 있다.
유동 정렬 부분에서, 리세스가 계량 장치에 마주한 파이프라인 부분에 배치되는, 반면에 돌출부가 계량 장치의 측(side)에 배치되는 경우가 바람직하다. 이와 같이, 유출구 단부에서 배기 가스 유동의 특히 일정한 정렬이 달성되고, 여기서 특히 수개의 소용돌이가 배기 가스 유동에서 발생된다.
또 다른 실시예에 있어서, 유동 정렬 부분에서, 각각의 경우에 적어도 하나의 리세스 및 적어도 하나의 돌출부가 계량 장치에 마주한 파이프라인 부분 상에 그리고 또한 상기 계량 장치의 측 상에 배치된다. 파이프라인 부분의 벽부가 이후 바람직하게는 기복 형태를 갖는다. 특히 유출구 단부에서 허니콤 몸체가 파이프라인 부분의 파이프 축선과 관련하여 경사 각도로 (경사지게)로 배치된다면, 배기 가스 유동은 기복 형태를 갖는 적당하게 구성된 돌출부 및 리세스에 의해 균일화될 수 있다. 기복 형태가 이후 유출구 단부에서 허니콤 몸체의 경사 각도에 마주하여 향하게 되는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 블레이드는 또한 유동 정렬 부분의 구역에서 파이프라인 부분에 배치될 수 있다. 블레이드는 돌출부 및/또는 리세스의 작용(effect)에 도움이 될 수 있고 그리고 유출구 단부에서 배기 가스 유동의 균일화를 향상시킬 수 있다. 특히, 블레이드는 계량 장치와 마주하게 배치된 본 장치의 측로부터 파이프라인 부분으로 돌출할 수 있다. 블레이드는 바람직하게는 만곡된 표면을 가지며, 상기 만곡된 표면에 의하여 배기 가스 유동이 전환된다.
정렬 부분은 바람직하게는 파이프라인 부분의 직경의 절반보다 더 작은 길이에 대응하는 부분 길이를 갖는다. 정렬 부분의 이러한 길이에 의하여, 본 장치의 특히 컴팩트한 구성이 실현될 수 있다. 동시에, 정렬 부분에서의 배기 가스 유동의 효과적인 정렬은 돌출부 및 리세스가 적당한 방식으로 설계된다면 가능하게 된다.
본 장치는 파이프라인 부분의 직경이 계량 장치와 유입구 단부에서의 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체 사이의 광폭의 부분에서 원추 방식으로 넓어진다면 더욱 유리하다. 직경의 광폭이 동시에 파이프라인 부분의 단면 영역의 광폭을 동시에 야기한다. 광폭의 부분에 있어서, 단면 영역은 바람직하게는 파이프라인 부분의 단면 영역과 관련하여 50% 내지 100% 만큼 광폭이 된다. 원추형 광폭의 하류의 파이프라인 부분의 직경이 바람직하게는 파이프라인 부분의 주요 직경에 대응한다. 유입구 단부에서의 직경이 이에 따라 주요 직경과 관련하여 바람직하게 감소된다. 원추형 광폭의 결과로서, 배기 가스 유동은 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체의 하류에서 느리게 된다. 이와 같이, 통과 유동 속도가 감소될 수 있고, 그리고 첨가제의 계량을 위한 배기 가스의 잔류 시간은 증가될 수 있으며, 이 경우 동시에, 첨가제의 분배에 덜 영향을 미치는 것이 달성될 수 있다.
유입구 단부의 하류 원추형 광폭에 더하여, 파이프라인 부분의 원추형 협폭이 유출구 단부 자체에서 또는 유출구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체의 상류에 제공될 수 있다.
본 장치는 파이프라인 부분이 계량 장치와 유출구 단부 사이에서, 10° 내지 45° [도]의 각도를 갖는 굽힘부를 갖는다면 더욱 유리하다. 상기 타입의 굽힘부는 파이프라인 부분을 통과하는 배기 가스 유동을 전환한다. 이러한 구성은 파이프라인 부분의 단면 영역 내내 배기 가스 유동에서의 압력 차이를 발생시키고, 이는 배기 가스 유동에서의 액체 첨가제의 유리한 분배를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 상기 타입의 굽힘부와 최종 압력 차이에 의하여, 배기 가스 유동이 계량 장치의 방향으로 가압될 수 있거나 또는 횡단 유동이 배기 가스에서 발생될 수 있다. 이와 같이, 계량된 액체 첨가제가 파이프라인 부분의 전체 단면상에서 배기 가스 유동에 분배된다. 유출구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체에 의하여, 굽힘부에 의해 발생된 소용돌이나, 또는 상기 굽힘부에 의해 배기 가스 유동에서 발생된 압력 분배가 다시 적어도 부분적으로 제거될 수 있고, 이에 따라 기재된 장치가 통합되는 배기 가스 처리 장치의 하류 구성요소가 이에 따라 상당하게 영향을 받지 않는다.
본 장치는 파이프라인 부분이 계량 장치와 굽힘부 사이에서 선형 부분을 갖는 것이 더욱 바람직하다. (또한 직선형 부분의 구성부(constituent part) 또는 세장형 부분일 수 있는) 상기 타입의 선형 부분은 파이프라인 부분의 주요 직경의 적어도 절반 그리고 많아야 3 배에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 상기 타입의 선형 부분이 한 타입의 혼합 경로를 형성하고 상기 혼합 경로에서 배기 가스 유동 및 첨가제가 (가능한 완벽하게) 혼합될 수 있다.
본 장치는 계량 장치가 계량 방향을 형성하고 그리고 상기 계량 방향이 디스크 형상의 허니콤 몸체와 관련하여 90°보다 작은 액체 첨가제용 충돌 각도를 사전형성한다면 더욱 유리하다. 충돌 각도는 바람직하게는 60°보다 작고 특히 바람직하게는 30°보다 작다.
충돌 각도는 (유출구 단부에서 또는 유입구 단부에서) 디스크 형상의 허니콤 몸체와 관련하여 연직 방향과 계량 방향 사이의 각도를 의미한다. 이에 따라, 계량 방향과 디스크 형상의 허니콤 몸체의 표면(이러한 표면은 상기 허니콤 몸체와 관련하여 연직 방향에 직각이다) 사이에서 60° 보다 큰 각도가 바람직하게 형성된다. 이러한 구성은 첨가제가 허니콤 몸체의 중앙에 대해 비교적 긴 경로를 갖고 작은(shallow) 각도로 파이프라인 부분으로 계량될 수 있게 한다.
계량 장치는 바람직하게는 노즐 및/또는 인젝터를 갖는다. 상기 인젝터는 바람직하게는 설치 축선을 갖는다. 계량 방향은 전형적으로 노즐의 또는 인젝터의 상기 설치 축선에 대응한다. 설치 축선 (또는 설치 축선에 제공된 개구의 중심 축선) 그리고 계량 방향은 바람직하게는 또한 계량 장치의 원뿔형 분무의 중심선이나 또는 축선에 대응한다. 계량 장치에 의해 계량된 액체 첨가제는 유출구 단부에 위치된 디스크 형상의 허니콤 몸체상에 충돌될 수 있다. 이를 위하여, 유출구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체와 계량 장치 사이의 거리는 배기 가스 유동과 계량 장치의 분무 특성에 따른 방식으로 반드시 적당하게 구성되어야 한다.
배기 가스 유동에서 (그리고 유출구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체상에 충돌시) 액체 첨가제의 일정한 분배를 보장하기 위하여, 30°보다 작은, 바람직하게는 15°보다 작은 그리고 특히 바람직하게는 10°보다 작은 상기 기재된 충돌 각도가 계량 장치의 계량 방향과 디스크 형상의 허니콤 몸체 사이에 존재하는 것이 유리하다.
본 장치는 중심 축선이 나아가게 되는 쪽의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 파이프라인 부분의 파이프 축선에 대해 경사 각도로 배치된다면 또한 유리하다. 달리 말하자면, 이는 또한 예를 들면, 디스크 형상의 허니콤 몸체가 경사 각도만큼 파이프 축선에 대해 경사진다는 것을 의미한다. 경사의 각도는 바람직하게는 2°와 30° 사이, 바람직하게는 5°와 30° 사이, 그리고 특히 바람직하게는 10°와 30° 사이이다.
경사 각도와 충돌 각도는 함께 개구의 중심 축선이나 또는 계량 방향과 파이프 축선 사이의 총 각도를 형성한다.
본 장치는 (각각, 유출구 단부에서의 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체 및/또는 유입구 단부에서) 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체가 파이프라인 부분의 (주요) 직경의 20% 보다 작은 허니콤 몸체 길이를 갖는다면 더욱 유리하다. 두 개의 디스크 형상의 허니콤 몸체의 길이는 바람직하게는 50 mm 보다 작고, 바람직하게는 40 mm 보다 작으며 특히 바람직하게는 30 mm 보다 작다. 따라서, 첫째로 장치에 진입하는 유동의 요구되는 균일화 및/또는 상기 장치를 빠져나오는 유동의 요구되는 균일화가 얻어질 수 있게 달성될 수 있다. 둘째로, 허니콤 몸체의 유동 저항은 이러한 특히 짧은 설계에 의해 감소된다.
디스크 형상의 허니콤 몸체는 활성 코팅을 각각 가질 수 있다. 예를 들면 (유동 방향에서 계량된 첨가제의 경우에), 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체는 배기 가스 성분을 연소하고 배기 가스 유동의 온도를 증가시키기 위한 목적의 촉매 활성 코팅(산화 촉매 변환기)을 구비할 수 있다. 증가된 온도에 의하여, 액체 첨가제의 이후 변환이 향상된다. 유출구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체는 바람직하게는 환원제가 (유동 방향에서) 계량된다면 가수분해 활성 코팅을 구비한다. 특히, 환원제 전구체 용액 (그리고 특히 바람직하게는 요소-수 용액)의 경우에, 이는 배기 가스 유동 방향에서 보여지는 바와 같이 하류에 위치된 배기 가스 정화 구성요소에서, 예를 들면, SCR 공정을 실행하기 위하여 사용될 수 있는 암모니아로 액체 첨가제가 변환되는 상기 가수분해 코팅에 의해 달성될 수 있다. 첨가제가 유동 방향과 반대로 계량된다면, (또한) 유입구 단부에서 허니콤 몸체가 가수분해 활성 코팅을 (부분적으로) 구비할 수 있다.
또한 배기 가스를 조정하기 위한 또 다른 수단이 유입구 단부와 유출구 단부 사이의 장치에 제공될 수 있다. 예를 들면, 정적 혼합 부재가 유출구 단부에 인접하여 및/또는 계량 장치의 바로 상류 및/또는 상기 계량 장치의 바로 하류에 제공될 수 있다. 상기 타입의 혼합 부재는 예를 들면, 가이드 플레이트로부터 구성될 수 있으며, 상기 가이드 플레이트는 배기 가스 유동에 소용돌이를 유도하고 이에 따라서 상기 배기 가스 유동에서의 액체 첨가제의 집중 분배에 기여한다. 이와 같이 정적 혼합 부재가 채널 벽부를 구비한 (디스크-형태의) 허니콤 몸체로 형성될 수 있으며, 상기 채널 벽부는 구멍(특히 인접한 채널을 연결하는 다수의 구멍) 및/또는 채널로 돌출한 가이드 블레이드를 구비한다.
본 발명은 내연 기관과 상기 내연 기관의 배기 가스의 정화를 위한 배기 가스 처리 장치를 구비한 자동차에서 특히 사용되며, 여기서 배기 가스 처리 장치가 본 발명에 따른 적어도 하나의 장치를 구비한다. 본 발명에서, 본 장치는 특히 상기 기재된 연결 수단에 의해 (기밀 및 영구적인 방식으로) 인접하는 배기 라인에 고정된다.
본 발명 및 기술분야는 도면을 기초로 아래에서 더욱 상세하게 설명되어 있다. 도면은 특히 바람직한 예시적인 실시예를 나타내고 있지만, 그러나 본 발명이 이러한 실시예만으로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 특히, 도면과 도시된 부분이 단지 개략적으로 나타내어져 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 제 1 실시예의 장치의 도면이고,
도 2는 제 2 실시예의 장치의 도면이고,
도 3은 제 3 실시예의 장치의 도면이고,
도 4는 제 4 실시예의 장치의 도면이고,
도 5는 제 5 실시예의 장치의 도면이고,
도 6은 상기 타입의 장치를 구비한 자동차의 도면이고,
도 7은 장치용 파이프라인 부분을 나타낸 도면이고,
도 8은 제 6 실시예의 장치의 도면이고,
도 9는 제 7 실시예의 장치의 도면이며,
도 10은 제 8 실시예의 장치의 도면이다.
도 1 내지 도 5 각각은 상이한 실시예의 기재된 장치(1)를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 5에서 대응하는 특징부가 본 명세서에서 먼저 함께 설명되어 있다. 도 1 내지 도 5 각각은 배기 가스 유동을 위한 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1)를 나타내고 있으며, 상기 파이프라인 부분은 유입구 단부(3) 및 유출구 단부(5)를 구비한다. 유입구 단부(3)에서, 배기 가스 유동(4)은 장치(1)에 진입할 수 있고, 상기 배기 가스 유동이 유출구 단부(5)에서 다시 상기 장치(1)를 빠져나온다. 각각의 경우에 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 유입구 단부(3)에 그리고 유출구 단부(5)에 배치되며, 액체 첨가제용 계량 장치(7)가 파이프라인 부분(2)의 돌기부(17)에서, 상기 유입구 단부(3)와 상기 유출구 단부(5) 사이에 배치된다.
서로 관련하여 장치(1)의 다양한 구성요소의 다양한 기하학적 관계가 도 1 및 도 2에 설명되어 있다. 상기 설명은 또한 도 3 내지 도 5에 적용될 수 있고, 본 명세서에서 함께 먼저 기재되어 있다. 본 장치(1) 및 파이프라인 부분(2) 각각은 길이(8) 및 직경(9)을 갖는다. 유입구 단부(3)에서 그리고 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 각각은 허니콤 몸체 길이(20)를 갖는다. 파이프라인 부분(2)은 파이프 축선(26)을 갖는다. 계량 장치(1)가 유입구 단부(3)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 하류에 배치되어, 파이프 축선(26)과 관련하여 유입 길이(24)만큼 그로부터 분리된다. 계량 장치(7)가 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)에 뒤따라, 파이프 축선(26)을 따라서 유출 길이 만큼 그로부터 분리된다. 여러 실시예의 기재된 장치(1)가 굽힘부(11)를 갖는 파이프라인 부분(2)을 구비한다. 상기 굽힘부(11)는 도 2에서의 실시예로써 설명된다. 굽힘부(11)는 바람직하게는 각도(12)를 갖는다. 굽힘부(11)가 킨크(kink)에 의해 도 2 에 나타나 있다. 굽힘부(11)는 또한 유입 단부(3)에서의 파이프라인 부분(2)의 제 1 방향과 유출 단부(5)에서의 파이프라인 부분(2)의 제 2 방향 사이에서의 연속의 변이부일 수 있다.
또한 돌기부(17)가 파이프라인 부분(2)의 직선형 부분(30)에 배치되는 사항이 도 1에 도시되어 있다. 돌기부(17)는 연장부(33)를 넘어 뻗어있다. 연장부(33)는 또한 돌기부(17)의 길이라는 것을 알 수 있을 것이다. 돌기부(17)는 또한 높이(32)를 갖는다. 돌기부(17)는 높이(32)를 넘어 파이프라인 부분(2)의 기본 형상을 넘어 돌출한다. 돌기부(17)는 개구(31)를 갖는 플랭크(35)를 구비한다. 계량 장치(7)는 개구(31)에 삽입된다. 개구(31)는 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 쪽으로 중앙으로 향한 중심 방향(34)을 갖는다. 중심 축선(34)은 바람직하게는 계량 장치(7)의 축선(14)과 계량 장치(7)의 계량 방향(15)에 대응한다.
도 1은 계량 장치(7)가 축선(14)을 구비하고 그리고 상기 계량 장치(7)가 그 축선(14)을 통해, 계량 방향(15)을 형성한다는 것을 예시적으로 나타내고 있다. 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)와 관련하여 연직 방향과 상기 계량 방향(15) 사이에 충돌 각도(16)가 형성된다. 상기 충돌 각도(16)가 바람직하게는 90°보다 작고, 바람직하게는 60°보다 작으며 특히 바람직하게는 30°보다 작다. 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)와 관련된 연직 방향이 파이프 축선(26)에 평행할 필요가 없다. 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 경사(36)의 각도만큼 파이프 축선(26)에 대해 경사질 수 있다. 함께 부가된 경사(36)의 각도 및 충돌 각도(16)는 파이프 축선(26)과 계량 방향(15)이나 축선(14) 사이에 총 각도(37)를 형성한다. 유출구 단부에서 허니콤 몸체에 대해 예시적으로 본 명세서에서 설명된 각도 관계는 또한 축선(14)이나 계량 방향(15), 및 중심 축선(34)이 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 쪽으로 향하지 않지만 그러나 장치(1)의 유입구 단부(3)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 쪽으로 향하게 적용되도록 적용될 수 있다.
도 2는 파이프라인 부분(2)이 굽힘부(11)를 구비한 경우의 파이프 축선(26)의 상황을 나타낸 도면이다. 파이프 축선(26)은 바람직하게는 파이프라인 부분(2)의 중심선을 형성한다.
도 1 및 도 2는 계량 장치(7)가 파이프라인 부분(2)에 배치되는 위치가 어떻게 결정되는지를 나타낸 도면이다. 상기 기재된 유입 길이(24) 및 유출 길이(25)가 관련되어 형성된 계량 장치(7)의 지점은 액체 첨가제가 파이프라인 부분(2)이나 또는 상기 파이프라인 부분(2)에서의 배기 가스 유동(4)에 진입하는 지점인 것이 바람직하다. 상기 지점은 바람직하게는 파이프 축선(26)에 수직인 평면에 놓인다. 유입 길이(24) 및 유출 길이(25)는 상기 가상의 평면과 관련하여 결정되는 것이 바람직하다.
도 3은 계량 장치(7)와 축선(14)에 의해 형성된 계량 방향(15) 및 상기 계량 장치(7)의 상기 축선(14)이 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)와 관련하여 연직 방향에 대해 충돌 각도(16)로 정위되는 것을 예시적으로 나타내고 있다. 더욱이, 도 3은 파이프라인 부분(2)의 광폭의 부분(10)을 나타내고 있으며, 상기 광폭의 부분에서 파이프라인 부분(2), 또는 상기 파이프라인 부분(2)의 직경의 폭이 넓어진다. 광폭의 부분(10)은 원추형 형태를 갖고 그리고 배기 가스 유동(4)의 방향에서 보았을 경우, 계량 장치(7)의 상류 그리고 유입구 단부에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 하류에 배치된다.
디스크 형상의 허니콤 몸체(6)는 계량 장치(7)의 하류에 위치되거나 또한 원추형 형태(39)를 갖는다. 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 채널(4)은 배기 가스 유동의 방향에서 광폭이 되고 그리고 구조체(41)(예를 들면, 가이드 블레이드 및/또는 구멍의 형태로)를 구비한다. 더욱이, 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)에는 전기 가열기(38)가 설치되고 상기 전기 가열기는 필요에 따라 기동/비기동될 수 있다. 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 이와 같이 코팅될 수 있다.
도 4는 선형 부분(13)이 파이프라인 부분(2)의 굽힘부(11)와 계량 장치(7)사이에 배치될 수 있음을 나타내고 있으며, 상기 선형 부분은 배기 가스 유동(4) 및 액체 첨가제용 혼합 경로로 작용할 수 있다.
도 5는 배기 가스 정화를 위한 다른 구성요소가 유입구 단부(3)에서 그리고 유출구 단부(5)에서 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)에 더하여 장치(1)에 배치될 수 있음을 나타낸 도면이다. 본 명세서에서, 도면은 예시적으로, 배기 가스 유동(4)의 방향에서 보았을 경우에 계량 장치(7)의 하류에 모두 배치된 가수분해 촉매 변환기(19) 및 정적 혼합기(18)를 나타내고 있다.
장치의 도시된 실시예에 있어서, 상기 기재된 바와 같이, 채널 벽부에서의 전환 표면, 구멍, 블레이드, 및/또는 돌출부를 구비한 허니콤 몸체 및/또는 혼합기는 일반적으로 또한 유출구 단부(5)에 (최종 구성요소처럼) 위치될 수 있다.
도 6은 내연 기관(22) 및 배기 가스 처리 장치(23)를 구비한 자동차(21)를 나타낸 도면이다. 장치(1)는 배기 가스 정화 모듈처럼, 배기 가스 처리 장치(23)에 통합된다. 장치(1)의 계량 장치(본 명세서에서 상세하게 설명되지 않았음)에 탱크(28)로부터의 액체 첨가제가 라인(29)을 통해 공급된다. SCR 촉매 변환기(27)는 부가적으로 배기 가스 처리 장치(23)에 제공된다. 환원제 전구체 용액 및 특히 수성 요소 용액이 바람직하게는 장치(1)에 의하여 액체 첨가제처럼 배기 가스 처리 장치(23)로 공급된다. 상기 환원제 전구체 용액으로써, 또는 상기 환원제 전구체 용액에 기초하여 배기 가스 처리 장치에 형성된 암모니아로써, SCR 공정이 내연 기관(22)의 배기 가스를 정화하기 위한 목적의 SCR 촉매 변환기(27)에서 발생할 수 있다.
도 7은 3 차원의 개략적인 시점으로 기재된 장치용 파이프라인 부분(2)을 나타낸 도면이다. 도면은 직선형 부분(30)에서 파이프라인 부분(2) 상의 돌기부(17)를 나타낸 도면이다. 돌기부(17)는 높이(32) 및 연장부(33)를 갖고, 상기 연장부(33)는 상기 돌기부(17)의 길이를 사전형성한다. 돌기부(17) 때문에, 플랭크(35)는 상기 돌기부(17)에서의 파이프라인 부분(2)에 형성된다. 개구(31)가 플랭크(35) 상에서 파이프라인 부분(2)에 제공된다. 개구(31)는 중심 축선(34)을 갖는다.
도 8은 도 3에 도시된 장치(1)의 수정도이다. 대부분의 특징부가 도 3에 도시된 실시예에 대응한다. 계량 장치(7)의 하류에 위치된 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 또한 원추형 형태(39)를 갖는다. 그러나, 여기서, 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 채널(40)은 배기 가스 유동(4)의 방향으로 협폭이고 그리고 (선택적으로) (예를 들면, 가이드 블레이드 및/또는 구멍의 형태로) 구조체(41)를 구비한다. 도 3과 정확하게 동일한 방식으로, 허니콤 몸체(6)는 가열기(38) 및 코팅을 구비할 수 있다.
도 9 및 도 10은 두 개의 다른 실시예의 장치(1)를 나타낸 도면이다. 상기 장치(1) 각각은 또한 배기 가스 유동(4)을 위한 파이프 축선(26)을 갖는 파이프라인 부분(2)을 구비한다. 파이프라인 부분(2)은 유입구 단부(3)로부터 유출구 단부(5)까지 뻗어있다. 각각의 경우에 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 유입구 단부(3)에 그리고 유출구 단부(5)에 배치된다. 허니콤 몸체(6) 사이에, 파이프라인 부분은 돌기부(17)를 구비하고 상기 돌기부 상에 액체 첨가제용 계량 장치(7)가 배치된다. 계량 장치(7)는 계량 방향(15)으로 파이프라인 부분(2)에 액체 첨가제를 분무하고, 이 경우 상기 계량 방향(15)은 유출구 단부(5)에서 허니콤 몸체(6) 쪽으로 나아간다. 유출구 단부(5)에서의 허니콤 몸체(6)는 파이프 축선(26)과 관련하여, 경사(36)의 각도로 경사져 배치된다. 유출구 단부(5) 자체와 상기 유출구 단부(5)에서의 허니콤 몸체(6) 사이에, 파이프라인 부분(2)은 또한 유동 정렬 부분(47)을 갖는다.
유동 정렬 부분(47)은, 상기 배기 가스 유동이 파이프 축선(26)에 실질적으로 평행한 파이프라인 부분(2)을 다시 빠져나오도록, 경사진 허니콤 몸체(6)를 빠져나오는 배기 가스 유동(4)을 정렬시키기 위해 사용된다. 유동 정렬 부분(47)에 있어서, 파이프라인 부분(2)은 상기 파이프라인 부분(2)의 원통형 기본 형상(49)의 단면(53)과 관련하여 오프셋되는 단면(53)을 갖는다. 여기서, 단면(53)은 배기 가스가 통과해 자유롭게 유동할 수 있는 파이프라인 부분(2)의 단면 영역을 의미한다. 오프셋 단면(53)을 형성하기 위하여, 유동 정렬 부분(47)은 돌출부(42) 및 리세스(43)를 구비한다. 돌출부(42) 각각은 파이프라인 부분(2)의 원통형 기본 형상(49)으로부터 진행하는 돌출부 높이(45)만큼 상기 파이프라인 부분(2)으로 돌출한다. 리세스(43) 각각은 파이프라인 부분(2)의 원통형 기본 형상(49)으로부터 진행하는 리세스 깊이(45)만큼 상기 파이프라인 부분(2) 외측으로 돌출한다. 유동 정렬 부분(47)은 부분 길이(50)를 갖는다.
도 9에 따른 실시예에 있어서, 유동 정렬 부분(47)에서, 각각의 경우에 하나의 돌출부(42) 및 하나의 리세스(44)가 계량 장치(7)에서의 장치(1)의 상부면 및 또한 (상기 계량 장치(7) 반대쪽) 상기 본 장치(1)의 하부면 모두에 제공된다. 파이프라인 부분(2)은 따라서 유동 정렬 부분(47)에서 기복 형태(48)를 갖는다. 여기서 기복 형태(48)가 계량 장치(7)에 마주하게, 유출구 단부(5)에서 허니콤 몸체(6)의 경사 각도(36)에 마주하게 나아가게 되는 것이 화살표 51에 의해 나타나 있다.
도 10에 따른 실시예에 있어서, 돌출부(42)는 계량 장치(7)에서 장치(1)의 상부면에 제공되나, 반면에 리세스(43)는 상기 계량 장치(7) 반대쪽, 바닥면에 제공된다. 더욱이, 도 10에 있어서, 블레이드(46)가 또한 유동 정렬 부분(47)에 제공되고, 상기 블레이드에 의하여 배기 가스 유동(4)의 정렬이 도움이 된다. 도 10에서의 장치(1)의 실시예에서 보여질 수 있는 부가적인 특징은 유입구 단부(3)에서 허니콤 몸체(6)의 하류 배기 가스 유동(4)에 촛점이 맞춰지는 노즐(52)이다.
노즐(52)은 기본적으로 또한 도입부에서 설명된 본 발명의 목적이 이와 같이 달성될 수 있는 상태에서, 유입구 단부(3)에서의 제 1 허니콤 몸체(6)에 대한 대안으로서 (교체를 위해) 사용될 수 있다. 따라서, 상기 구성은 또한 제안된 장치의 구성의 여러 모든 특징과 합쳐질 수 있고 그리고 알려진 장치와 관련하여 독립적인 향상을 이룬다.
기재된 장치는 액체 첨가제용 공급 장치가 아무 문제 없이 배기 가스 처리 장치에 사용될 수 있게 한다. 기재된 장치는 배기 가스 정화 시스템의 다른 구성요소의 설계가 공급 장치와 조화하여 반드시 구성될 필요가 없지만, 대신, 배기 가스 질량 유동이 유입구 단부에 진입하는 자동-수용식 시스템으로서 기재된 장치가 처리될 수 있고, 상기 배기 가스 질량 유동은 상기 배기 가스 질량 유동이 이후 액체 첨가제를 수용한 상태에서, 유출구 단부에서 다시 상기 장치를 빠져나오기 때문에, 다용도 차량의 작은 생산 운전에 특히 유리하다. 본 장치 내의 내부 유동 상태를 고려할 필요가 없다.
결론적으로, 또한 도면에 도시된 특징부의 특정 조합은 일반적으로 필수요건이 아니며, 필요하다면 상이한 도면의 특징부가 서로 합쳐질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이에 대한 유일한 예외는 위에서 명백하게 언급한 경우이거나 또는 당업자에게 필수적이라는 것이 자명한 경우이다.
1 장치 2 파이프라인 부분
3 유입구 단부 4 배기 가스 유동
5 유출구 단부 6 디스크 형상의 허니콤 몸체
7 계량 장치 8 길이
9 직경 10 광폭의 부분
11 굽힘부 12 각도
13 선형 부분 14 축선
15 계량 방향 16 충돌 각도
17 돌기부 18 정적 혼합기
19 가수분해 촉매 변환기 20 허니콤 몸체 길이
21 자동차 22 내연 기관
23 배기 가스 처리 장치 24 유입 길이
25 유출 길이 26 파이프 축선
27 SCR 촉매 변환기 28 탱크
29 라인 30 직선형 부분
31 개구 32 높이
33 연장부 34 중심 축선
35 플랭크 36 경사 각도
37 총 각도 38 가열기
39 원추형 형태 40 채널
41 구조체 42 돌출부
43 리세스 44 돌출부 높이
45 리세스 깊이 46 블레이드
47 유동 정렬 부분 48 기복부
49 원통형 기본 형상 50 부분 길이
51 화살표 52 노즐
53 단면

Claims (12)

  1. 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1)로서,
    상기 파이프라인 부분은 유입구 단부(3)와, 유출구 단부(5)와, 직선형 부분(30)과, 상기 직선형 부분(30)에서 액체 첨가제용 계량 장치(7)의 설치를 위한 개구(31)를 구비한 돌기부(17)를 구비하고, 상기 돌기부(17)는 높이(32) 및 연장부(33)를 갖고, 그리고 상기 연장부(33)는 상기 높이(32)의 적어도 2배 만큼 크며, 더욱이, 각각의 경우에 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 상기 유입구 단부(3) 및 상기 유출구 단부(5)에 배치되고, 상기 개구(31)의 중심 축선(34)은 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 중 하나의 허니콤 몸체 쪽으로 나아가게 되는 장치(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    두 개의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 중 적어도 하나의 허니콤 몸체가 상기 유입구 단부(3)에서 또는 상기 유출구 단부(5)에서 원추형 형태를 갖는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 계량 장치(7)와, 상기 유입구 단부(3)에서의 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 사이의 상기 파이프라인 부분(2)에 노즐이 제공되고, 상기 노즐에 의하여, 상기 배기 가스 유동(4)이 상기 파이프라인 부분(2)에서 중앙으로 촛점이 맞춰지는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입구 단부(3)로부터 상기 유출구 단부(5)까지의 상기 파이프라인 부분(2)의 길이(8)가 상기 파이프라인 부분(2)의 직경(9)의 2 배보다 더 크고 5 배보다 더 작은, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입구 단부(3)에서 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)의 채널 밀도가 20 cpsi (평방 인치 당 채널) 내지 200 cpsi 사이에 속하는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  6. 청구항 1 내기 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프라인 부분(2)은 상기 유출구 단부(5)와, 상기 유출구 단부(5)에서의 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 사이에서, 상기 파이프라인 부분(2)의 상기 단면(53)이 적어도 부분적으로 오프셋되는 유동 정렬 부분(47)을 갖는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프라인 부분(2)의 직경(9)은 상기 계량 장치(7)와, 상기 유입구 단부(3)에서의 적어도 하나의 디스크 형상의 허니콤 몸체(6) 사이의 광폭의 부분(10)에서 원추형 방식으로 광폭이 되는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프라인 부분(2)은 10°와 45°사이의 각도(12)를 갖는 굽힘부(11)를 상기 유출구 단부(5)와 상기 계량 장치(7)사이에서 구비하는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계량 장치(7)는 계량 방향(15)을 형성하고 그리고 상기 계량 방향(15)은 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)와 관련하여 90° 보다 작은 액체 첨가제용 충돌 각도(16)를 사전결정하는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 축선(34)이 나아가게 되는 쪽의 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 상기 파이프라인 부분(2)의 파이프 축선(26)과 관련하여 경사 각도(36)로 배치되는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 디스크 형상의 허니콤 몸체(6)가 상기 파이프라인 부분(2)의 직경(9)의 30 % 보다 작은 허니콤 몸체 길이(20)를 갖는, 배기 가스 유동(4)용 파이프라인 부분(2)을 구비한 장치(1).
  12. 내연 기관(22)과, 상기 내연 기관(22)의 배기 가스를 정화하기 위한 배기 가스 처리 장치(23)를 구비한 자동차(21)로서, 상기 배기 가스 처리 장치(23)는 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나 장치(1)를 구비하는 자동차(21).
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