KR20150064111A - 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환원제, 특히 요소(urea)를 위한 주입 모듈(1)을 갖는 내연 엔진용 배기 가스 정화 장치(2)에 관한 것으로, 이 배기 가스 정화 장치는 주 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 가지며, 그 주 챔버(4) 안에는 혼합 관(5)이 계량 챔버(6)의 하류에 배치되어 있고, 환원제가 적어도 하나의 주입 장치(11)를 통해 계량 챔버 안으로 주입되며, 배기 가스를 위한 상기 주입 모듈(1)은 주 챔버(4) 안으로 들어가는 적어도 하나의 제 1 입구(8) 및 혼합 관(5)으로부터 나가는 적어도 하나의 제 1 출구(7b)를 갖는다. 가능한 한 간단하고 공간 절약적인 방식으로 높은 배기 가스 질을 얻기 위해, 계량 챔버(6)는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 입구(12)를 가지며, 상기 주 챔버(4)는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 출구(9)를 가지며, 주 챔버(4)는 계량 챔버(6) 및 혼합 관(5)의 내부(5a)로부터 기밀하게 분리되어 있다,

Description

배기 가스 정화 장치{EXHAUST GAS CLEANING DEVICE}
본 발명은, 환원제, 특히 요소(urea)를 위한 주입 모듈을 갖는 내연 엔진용 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로, 이 배기 가스 정화 장치는 주 챔버를 포함하는 하우징을 가지며, 그 주 챔버 안에는 혼합 관이 계량 챔버의 하류에 배치되어 있고, 환원제가 적어도 하나의 주입 장치를 통해 상기 계량 챔버 안으로 주입되며, 배기 가스를 위한 상기 주입 모듈은 주 챔버 안으로 들어가는 적어도 하나의 제 1 입구 및 혼합 관으로부터 나가는 적어도 하나의 제 1 출구를 갖는다.
내연 엔진용 배기 가스 정화 장치가 GB 2 645 151 A1 에 알려져 있는데, 이 정화 장치는 하우징을 포함하고, 이 하우징 안에는 입자 필터 및 계량 챔버가 있으며, 주입 장치가 그 계량 챔버 안으로 이어져 있다. 상기 하우징은 주 챔버에 걸쳐 있으며, 그 주 챔버 안에는 혼합 관이 계량 챔버와 배기 가스 출구 사이에 배치되어 있다. 상기 하우징은 배기 가스 입구를 더 포함한다. 이 경우, 유입하는 배기 가스는 적어도 부분적으로 혼합 관 주위를 흐르게 된다.
WO 2011/087 550 A2 에는 내연 엔진을 위한 배기 가스 후처리 모듈이 개시되어 있는데, 이 모듈은 복수의 입구를 포함하고, 환원제를 위한 주입 장치가 혼합 관의 시작부에 배치되어 있다. 그 혼합 관은 모듈의 하우징 안에 수용되며, 또한 SCR 촉매 컨버터(SCR; selective catalytic reduction)가 하우징 안에서 혼합 관의 양 측에 배치되어 있다. 배기 가스는 확산기형 입구를 통과하여 혼합 관 안으로 유입하고 이어서 180°방향 전환 후에 SCR 촉매 컨버터에 도달하게 되며, 이 컨버터로부터 배기 가스는 하우징 내 혼합 관의 외부 측면을 따라 흘러 그 하우징에 있는 유동 출구로 가게 된다. 입구와 출구는 모듈의 동일한 단부측에 배치된다. 상기 배치 구성은 다량의 설치 공간을 필요로 한다. 환원제가 혼합된 후에 혼합 관은 배기 가스에 의해서만 둘러싸이기 때문에, 바람직하지 않은 작동 조건(예컨대, 저부하)의 경우에, 과도하게 낮은 벽 온도로 인해 혼합 관 내부에 퇴적물이 생길 수 있다.
WO 2010/078052 A1 에는, 하우징 안에 배치되는 환원제용 계량 장치를 갖는 내연 엔진용 배기 가스 후처리 장치가 개시되어 있다. 그 하우징은 배기 가스를 위한 입구와 출구를 포함하며, 배기 가스는 입구를 통해 하우징에 공급되고, 그 하우징 안에 배치되어 있는 필터 기판을 관류한 후에 유동 혼합기에 도달하게 되며, 이 유동 혼합기에서는 환원제가 상기 계량 장치를 통해 배기 가스에 추가된다. 환원제와 혼합된 배기 가스는 그런 다음에 중앙 출구를 통해 다시 하우징으로부터 유출된다. 주 챔버와 혼합 관의 기밀한 분리가 제공되지 않는다. 유사한 배기 가스 정화 장치가 WO 2006/014129 A1 및 DE 10 2008 048 796 A1 에 알려져 있다.
본 발명의 목적은 간단하고 컴팩트한 방식으로 환원제의 신속한 증발을 보장하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 계량 챔버는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 입구를 가지며 주 챔버는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 출구를 가지며 주 챔버는 계량 챔버 및 혼합 관의 내부로부터 분리되어 있는 구성으로 달성된다. 주 챔버는 계량 챔버로부터 완전히 분리되어 있으므로, 고온의 배기 가스가 혼합 관 주위를 최적으로 흐르게 되며, 공지된 장치에서 보다 더 잘 가열된다. 이렇게 해서, 주입된 환원제의 더 신속한 증발이 일어나게 되며 혼합 관 내부의 퇴적물이 방지된다.
이 경우 바람직하게는, 적어도 하나의 분리벽이 주 챔버와 계량 챔버 사이에 배치된다. 계량 챔버와 주 챔버 사이의 그 분리 벽은, 고온의 배기 가스가 직접 주 챔버로부터 계량 챔버 안으로 유입하는 것을 방지한다. 오히려, 배기 가스는 혼합 관 주위를 흐른 후에, 별도로 제공되어 있는 제 2 출구를 통해 주 챔버에서 나가게 된다. 이 경우, 상기 주 챔버가 주입 모듈의 길이 방향 대칭면에 대해 다른 측면면에 배치되는 적어도 2개의 제 2 출구를 갖는 것이 특히 유리하다.
이 경우, 적어도 2개의 입구가 제공되고 이들 입구는 주입 모듈의 길이 방향 대칭면에 대해 다른 측면들에 배치되는 것이 특히 유리하다. 적어도 하나의 주입 장치, 바람직하게는 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 주입 장치가 상기 길이 방향 대칭면의 영역에서 계량 챔버 안으로 이어져 있을 수 있다. 이 경우, 다용도 차량 분야의 통상적인 주입 장치가 사용될 수 있다.
혼합 관에 대한 최적의 가열을 이루기 위해, 상기 주 챔버는 혼합 관의 측면을 대부분, 바람직하게는 완전히 에워싸게 된다.
혼합 관의 축선의 길이 방향으로 볼 때 혼합 관 및 주 챔버는 원형, 타원형, 직사각형 또는 다른 가능한 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 배기 가스 정화 장치는 모듈형 구성을 갖는 것이 특히 유리하다. 이렇게 해서 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 적어도 하나의 연결 모듈이 바람직하게는 주입 모듈의 일 측에서 그 주입 모듈에 플랜지 결합되어 있고, 그 연결 모듈이 주 챔버의 제 2 출구와 계량 챔버의 제 2 입구의 유동 연결을 이루게 된다. 연결 모듈은 적어도 하나의 촉매 컨버터, 바람직하게는 디젤 산화 촉매 컨버터 및/또는 적어도 하나의 입자 필터를 포함할 수 있다. 연결 모듈은 주 챔버와 계량 챔버의 유동 연결을 이룬다. 이 경우, 주 챔버에서 오는 배기 가스는 제 2 출구를 통해 연결 모듈 안으로 가게 되고, 여기에 제공되어 있을 수 있는 산화 촉매 컨버터 및/또는 입자 필터를 관류하게 되며, 계속해서 계량 챔버의 제 2 입구로 가게 된다. 이 경우, 주입 모듈의 길이 방향 대칭면을 기준으로 볼 때, 연결 모듈은 각 경우 주입 모듈의 각 측면에 플랜지 결합될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 적어도 하나의 촉매 컨버터, 바람직하게는 SCR 촉매 컨버터를 갖는 적어도 하나의 촉매 컨버터 모듈이 혼합 관의 제 1 출구에 연결된다.
고온의 엔진 배기 가스가 혼합 관 주위를 흐르도록 그 혼합 관의 제 1 부분이 주입 모듈 안에 위치되어 있어, 모든 작동 조건에서 높은 벽 온도가 유지된다. 높은 온도로 인해, 환원제의 신속한 증발이 일어나게 되며 혼합 관 안에서 생기는 퇴적물이 더 적게 된다.
고온의 배기 가스는 이 경우 주 챔버 안으로 직접 전달되어 혼합 관을 가열하게 된다. 그런 다음, 배기 가스는 다시 주 챔버에서 나가 연결 모듈을 지나 주입 모듈의 계량 챔버에 도달하게 되며, 여기서 환원제가 계량된다. 촉매 컨버터 모듈의 SCR 촉매 컨버터에 배기 가스가 공급되기 전에, 환원제의 완전한 증발이 혼합 관 안에서 이루어질 수 있다.
배기 가스가 환원제 주입을 위한 계량 챔버 안으로 대칭적으로 유입함으로써, 환원제의 증발 및 그 환원제와의 혼합이 촉진된다. 따라서, 추가적인 혼합기가 생략될 수 있고/있거나 혼합 관의 전체 길이가 더 짧게 될 수 있다. 이렇게 해서, 보다 컴팩트한 구성이 가능하게 된다.
모듈형 구성으로 인해, 동일한 설계가 다양한 용도에 사용될 수 있는데, 예컨대 정치식 엔진 또는 선박용으로 사용될 수 있다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명을 더 자세히 설명하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 배기 가스 정화 장치의 주입 모듈을 사시도로 나타낸 것이다.
도 2 는 제 2 실시 형태에 따른 주입 모듈을 사시도로 나타낸 것이다.
도 3 은 도 1 의 주입 모듈을 도 4 의 Ⅲ - Ⅲ 선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 4 는 주입 모듈을 도 5 의 Ⅳ - Ⅳ 선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 5 는 주입 모듈을 도 4 의 V - V 선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 6 ∼ 10 각각은 도 3 과 유사한 실시 형태에 따른 주입 모듈을 다른 단면으로 나타낸 것이다.
도 11 ∼ 13 은 다양한 실시 형태에 따른 배기 가스 정화 장치를 도 5 와 유사한 단면으로 나타낸 것이다.
도 1 ∼ 10 은 예컨대 정치되어 사용되거나 선박에 사용되는 내연 엔진, 특히 대형 엔진을 위한 배기 가스 정화 장치(2)의 계량 모듈(1)을 나타낸다. 이 계량 모듈(1)은 하우징(3)을 포함하고, 이 하우징은 주 챔버(4)를 에워싼다. 혼합 관(5)이 주 챔버(4)에 배치되어 있는데, 그 혼합 관(5)은 계량 챔버(6)에서 시작되며, 이 계량 챔버는 혼합 관 입구(7a)에 연결되어 있다. 혼합 관(5)은 제 1 출구(7b)를 포함하고, 혼합 관(5)의 내부(5a)는 주 챔버(4)로부터 분리되어 있다. 혼합 관(5)의 재킷(5b)은 주 챔버(4)에 의해 완전히 에워싸여 있다. 주 챔버(4)는 계량 모듈(1)의 하측면(3a)에서 적어도 하나의 제 1 입구(8)를 포함하고, 또한 계량 모듈(1)의 양 측면(3b, 3c)에서는 제 2 출구(9)를 포함한다. 주 챔버(4)는 적어도 하나의 분리 벽(10)에 의해 계량 챔버(6)로부터 기밀하게 분리되어 있다.
질소 산화물을 위한 환원제, 예컨대 요소(urea)를 위한 적어도 하나의 주입 장치(11)가 계량 챔버(6) 안으로 이어져 있다. 이 계량 챔버(6)는 각 측면(3b, 3c)에서 배기 가스를 위한 제 2 입구(12)를 갖는다.
계량 장치(1)는 길이 방향 대칭면(ε)에 대해 본질적으로 대칭적으로 되어 있으며, 그 대칭면은 혼합 관(5)의 길이 방향 축선(5')을 포함한다.
길이 방향 축선(5')의 길이 방향으로 볼 때, 하우징(3), 특히 주 챔버(4)는 도 3, 8, 9 및 10 에서 보는 바와 같이 직사각형 또는 정사각형 단면을 갖는다. 그러나, 상기 하우징 또는 주 챔버는 원형 단면(도 6) 또는 타원형 단면(도 7)을 가질 수도 있다. 혼합 관(5)도 원형 단면(도 3, 6, 7 및 9)에 추가적으로 직사각형 단면(도 8) 또는 타원형 단면(도 10)을 가질 수 있다.
도 11 은 연결 모듈(13)이 계량 모듈(1)의 두 측면 각각에 플랜지 결합되어 있는 일 실시 형태를 나타낸다. 각 연결 모듈(13)은, 주 챔버(4)의 제 2 출구(9)와 계량 챔버(6)의 제 2 입구(12) 사이의 유동 연결을 이룬다. 연결 모듈(13)은 예컨대 도 12 에서 보는 바와 같이 출구 개구(9)의 영역에서 디젤 산화 촉매 컨버터(DOC)를 포함할 수 있다. 또한, 디젤 입자 필터(DPF)가 연결 모듈(13)에 배치될 수 있다(도 13 참조).
도 11 ∼ 13 에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 촉매 컨버터 모듈(14)이 혼합 관(5)의 제 1 출구(7b)에 플랜지 결합될 수 있는데, 촉매 컨버터 모듈(14)은 다중 SCR 촉매 컨버터를 포함할 수 있다. 촉매 컨버터 모듈(14)은 혼합 관(5)으로부터 연장되어 있는 다른 혼합 관(15)를 내부에서 갖고 있다.
계량 챔버(6)는 도 1 및 5 에 도시되어 있는 바와 같이 용접 부품으로 형성될 수 있다. 이 용접 부품에 대한 대안으로, 계량 챔버(6)는 주조될 수도 있다(도 2 참조).
하나 또는 다수의 주입 장치(11)가 계량 챔버(6) 안으로 이어져 있을 수 있다.
배기 가스의 경로는 도 3 ∼ 7 및 도 11 ∼ 13 에서 화살표로 나타나 있다. 내연 엔진의 터보 과급기(미도시)에서 오는 배기 가스는 하우징(3)의 하측면(3a)에 있는 배기 가스 라인(16) 및 제 1 입구(8)를 지나 주 챔버(4) 안으로 유입하고 그 안에 있는 혼합 관(5)의 재킷(5b) 주위를 흐르게 된다. 이렇게 해서 혼합 관(5)이 가열된다. 배기 가스는 혼합 관(5) 주위를 흐른 후에, 측방의 제 2 출구(9)를 통해 나가 연결 모듈(13) 안으로 들어가게 되며, 그리고 (선택적으로, 산화 촉매 컨버터(DOC) 및/또는 입자 필터(DPF)를 통과하여) 제 2 입구(12)를 지나 계량 챔버(6)에 도달하게 되며, 여기서 환원제가 주입 장치(11)를 통해 주입된다. 배기 가스는 주입 장치(11)를 통해 주입된 환원제와 함께 계량 챔버(6) 밖으로 유출되어 혼합 관(5) 안으로 들어가게 되며, 이 혼합 관(5)의 높은 벽 온도 때문에 그 혼합 관 안에서 환원제의 신속한 증발이 일어나게 된다. 배기 가스는 제 1 출구(7b)를 통해 계량 모듈(1)에서 나가, 연결된 촉매 컨버터 모듈(14)의 다른 혼합 관(15)에 도달하게 된다. 배기 가스는 그 다른 혼합 관(15)을 떠난 후에 SCR 촉매 컨버터(SCR)를 관류하고 그런 다음에 배출 라인(더 자세하게는 나타나 있지 않음)을 통해 배기 가스 후처리 장치(2)에서 나가게 된다.
배기 가스가 이렇게 계량 챔버(6) 안으로 대칭적으로 유입함으로써, 환원제와 배기 가스 사이의 신속한 혼합이 가능하게 된다.
고온의 엔진 배기 가스가 혼합 관(5) 주위를 흐르도록 그 혼합 관(5)이 계량 모듈(1) 안에 위치되어 있어, 모든 작동 조건에서 높은 벽 온도가 유지된다. 혼합 관(5)의 높은 벽 온도 때문에, 환원제의 신속한 증발이 일어나게 되며 그래서 혼합 관(5) 안에서 생기는 퇴적물이 더 적게 된다.
배기 가스가 계량 챔버(6) 안으로 대칭적으로 유입하여 양호한 혼합이 이루어지기 때문에, 추가적인 혼합기 및 이로 인한 압력 손실과 더 높은 비용이 회피될 수 있고, 또한 동시에 촉매 컨버터 모듈(14) 내에 있는 상기 다른 혼합 관(15)의 길이가 비교적 짧게 유지될 수 있다. 다용도 차량의 전형적인 요소 주입 장치가 상기 주입 장치(11)로서 사용될 수 있다.
배기 가스 정화 장치(2)의 모듈형 구성으로 인해, 동일한 설계가 다양한 용도에 사용될 수 있는데, 예컨대 비 젠 세트(non-gen set)(비도로용), 젠 세트(정치식 엔진) 및 선박용으로 사용될 수 있다.
내연 엔진의 배기 가스는 주 챔버(4) 안으로 이어져 있는 별도의 배기 가스 라인(16)을 통해 안내된다. 주 챔버(4) 안으로 들어가는 제 1 입구(8)는 요건 및 설치 공간에 따라 유연하게 될 수 있다. 예컨대, 인라인 엔진에 대해서는 단일의 제 1 입구(8)가 사용될 수 있고, 또는 V-형 엔진에 대해서는 서로 별개인 2개의 제 1 입구(미도시)가 사용될 수 있다.
산화 촉매 컨버터(DOC) 및 입자 필터(DPF)를 갖는 경우에, 도 1 에 점선으로 나타나 있는 바와 같이, 디젤 입자 필터 재생을 위한 하나 이상의 HC 계량 장치(17)가 제 1 입구(8)의 상류에서 배기 가스 라인(16)에 선택적으로 배치될 수 있다. 주 챔버(4)에서 나가는 제 2 출구(9)는 양 측면(3b, 3c)에 배치되어 있어, 계량 챔버(6) 안에서 대칭 유동이 가능하게 된다. 그러나, 그에 대한 대안으로, 주 챔버(4)에서 나가는, 예컨대 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 개구를 갖는 제 2 출구의 유연한 설계도 가능하다.
상기 주입 장치(11)는 계량 챔버(6)에 직접 체결될 수 있거나, 또는 계량 챔버(6) 상에 주입 모듈(11a)로서 설치될 수 있다(도 1 및 2 참조). 요건에 따라, 하나, 둘, 셋, 넷 또는 그 이상의 주입 장치(11)가 사용될 수 있다.
상기 계량 챔버(6)의 설계 때문에, 다용도 차량 분야의 비용 효과적이고 대량 생산되는 주입 장치(11)가 사용될 수 있다. 이 경우 그 계량은 압축 공기의 보조 없이 수행된다. 그러나, 예컨대 선박 엔진으로부터의 추가적인 압축 공기 보조를 받는 주입 장치도 사용할 수 있다.
혼합 관(5)은 주 챔버(4) 안에 통합되어 있고 고온의 엔진 배기 가스가 모든 작동 조건에서 그 혼합 관 주위를 흐르게 된다. 균일한 주변 유동을 얻기 위해서는, 혼합 관(5)을 중앙에 위치시키는 것이 유리하다. 그러나, 그에 대한 대안으로, 편심 배치도 원리적으로 가능하다.
열팽창을 보상하기 위해, 상기 촉매 컨버터 모듈(14)은 예컨대 보상기(18)를 통해 혼합 관(5)의 제 1 출구(7b)에 체결될 수 있다.
제조 비용을 줄이기 위해, 동일한 계량 모듈(1)이 다양한 용도로 사용될 수 있다. 이렇게 해서 피스 카운트(piece count)가 증가되고 또한 제조비가 더 적게 된다.

Claims (10)

  1. 환원제, 특히 요소(urea)를 위한 주입 모듈(1)을 갖는 내연 엔진용 배기 가스 정화 장치(2)로서,
    상기 배기 가스 정화 장치는 주 챔버(4)를 포함하는 하우징(3)을 가지며, 그 주 챔버(4) 안에는 혼합 관(5)이 계량 챔버(6)의 하류에 배치되어 있고, 환원제가 적어도 하나의 주입 장치(11)를 통해 상기 계량 챔버 안으로 주입되며, 배기 가스를 위한 상기 주입 모듈(1)은 주 챔버(4) 안으로 들어가는 적어도 하나의 제 1 입구(8) 및 혼합 관(5)으로부터 나가는 적어도 하나의 제 1 출구(7b)를 가지며,
    상기 계량 챔버(6)는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 입구(12)를 가지며, 상기 주 챔버(4)는 배기 가스를 위한 적어도 하나의 제 2 출구(9)를 가지며, 주 챔버(4)는 계량 챔버(6) 및 혼합 관(5)의 내부(5a)로부터 기밀하게 분리되어 있는 내연 엔진용 배기 가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 챔버(4)는 적어도 하나의 분리 벽(10)에 의해 상기 계량 챔버(6)로부터 분리되어 있는 배기 가스 정화 장치(2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주 챔버(4)는 주입 모듈(1)의 길이 방향 대칭면(ε)에 대해 하우징(3)의 다른 측면(3b, 3c)에 배치되는 적어도 2개의 제 2 출구(9)를 갖는 배기 가스 정화 장치(2).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계량 챔버(6)는 주입 모듈(1)의 길이 방향 대칭면(ε)에 대해 하우징(3)의 다른 측면(3b, 3c)에 배치되는 적어도 2개의 제 2 입구(12)를 갖는 배기 가스 정화 장치(2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 챔버(4)는 혼합 관(5)의 측면(5b)을 바람직하게는 대부분, 특히 바람직하게는 완전히 에워싸는 배기 가스 정화 장치(2).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 연결 모듈(13)이 바람직하게는 주입 모듈(1)의 일 측에서 그 주입 모듈(1)에 플랜지 결합되어 있고, 상기 연결 모듈(13)은 주 챔버(4)의 상기 제 2 출구(9)와 계량 챔버(6)의 제 2 입구(12)의 유동 연결을 이루며, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 연결 모듈(13)이 각 경우 주입 모듈(1)의 길이 방향 대칭면(ε)에 대해 하우징(3)의 다른 측면(3b, 3c)에 배치되는 배기 가스 정화 장치(2).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결 모듈(13)은 적어도 하나의 촉매 컨버터, 바람직하게는 산화 촉매 컨버터(DOC) 및/또는 적어도 하나의 입자 필터(DPF)를 포함하는 배기 가스 정화 장치(2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 촉매 컨버터, 바람직하게는 적어도 하나의 SCR 촉매 컨버터(SCR)를 갖는 적어도 하나의 촉매 컨버터 모듈(14)이 상기 제 1 출구(7b)에 연결되어 있는 배기 가스 정화 장치(2).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이 방향 대칭면(ε)의 영역에서 적어도 하나의 주입 장치(11)가 계량 챔버(6) 안으로 이어져 있는 배기 가스 정화 장치(2).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 관(5) 및/또는 주 챔버(4)는 원형, 타원형 또는 직사각형 단면을 갖는 배기 가스 정화 장치(2).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10837337B2 (en) 2016-08-16 2020-11-17 Vitesco Technologies GmbH Component of an exhaust gas system and method for exhaust gas after-treatment

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9103252B2 (en) 2013-03-15 2015-08-11 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular exhaust treatment system
US20150315948A1 (en) * 2015-07-14 2015-11-05 Caterpillar Inc. Modular aftertreatment assembly
US10287950B2 (en) 2015-11-03 2019-05-14 Progress Rail Locomotive Inc. Housing member for enclosing aftertreatment module of engine
CN107178413A (zh) * 2017-07-27 2017-09-19 天纳克(苏州)排放系统有限公司 发动机排气后处理封装及应用
CN107255043A (zh) * 2017-07-27 2017-10-17 天纳克(苏州)排放系统有限公司 发动机排气后处理封装及应用
GB2582073B (en) * 2017-10-20 2022-08-24 Cummins Emission Solutions Inc Aftertreatment system for mixing a reductant in an exhaust gas flowing therethrough
GB2601979B (en) * 2017-10-20 2023-01-04 Cummins Emission Solutions Inc Aftertreatment system for mixing a reductant in an exhaust gas flowing therethrough
CN110337324B (zh) * 2018-01-16 2021-12-21 康明斯排放处理公司 用于后处理系统的分解室
CN111852625B (zh) * 2019-04-29 2022-05-17 大宇造船海洋株式会社 用于船舶的scr的尿素溶液制造装置和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002083A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Daimler Ag 排気混合装置
EP2465602A2 (en) * 2010-12-14 2012-06-20 Proventia Emission Control Oy Method and device for exhaust gas cleaning

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187778A (zh) * 1995-06-28 1998-07-15 西门子公司 用于催化净化由燃烧装置所排出的废气的方法与设备
SE528119C2 (sv) * 2004-08-06 2006-09-05 Scania Cv Ab Arrangemang för att tillföra ett medium till en avgasledning hos en förbränningsmotor
KR100863433B1 (ko) * 2007-05-10 2008-10-16 현대자동차주식회사 차량의 배기 시스템용 선택적 촉매 환원 장치
DE102008048796A1 (de) * 2008-09-24 2010-03-25 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasreinigungssystem für Dieselmotoren
GB2465151A (en) * 2008-11-05 2010-05-12 Agco Sa Engine exhaust treatment unit
EP2358982B1 (en) 2008-12-17 2017-11-08 Donaldson Company, Inc. Flow device for an exhaust system
US8596049B2 (en) * 2009-12-22 2013-12-03 Caterpillar Inc. Exhaust system having an aftertreatment module
DE102010021438B4 (de) * 2010-05-25 2014-01-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Abgasnachbehandlungsvorrichtung
WO2011163395A1 (en) 2010-06-22 2011-12-29 Donaldson Company, Inc. Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012002083A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Daimler Ag 排気混合装置
EP2465602A2 (en) * 2010-12-14 2012-06-20 Proventia Emission Control Oy Method and device for exhaust gas cleaning

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10837337B2 (en) 2016-08-16 2020-11-17 Vitesco Technologies GmbH Component of an exhaust gas system and method for exhaust gas after-treatment

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Publication number Publication date
AT15067U3 (de) 2017-10-15
CN104755715B (zh) 2017-09-08
EP2904228A1 (de) 2015-08-12
US20150238901A1 (en) 2015-08-27
EP2904228B1 (de) 2017-12-13
AT513474A1 (de) 2014-04-15
CN104755715A (zh) 2015-07-01
US9764285B2 (en) 2017-09-19
KR102103233B1 (ko) 2020-04-23
WO2014056877A1 (de) 2014-04-17
AT15067U2 (de) 2016-12-15

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