KR20180010160A - A mixing device for an exhaust gas aftertreatment system, exhaust gas aftertreatment system, and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 배기 가스 후처리 시스템을 위한 혼합 장치, 내연 기관의 배기 가스 후처리 시스템, 및 배기 가스 후처리 시스템을 갖는 내연 기관에 관한 것이다.The present invention relates to a mixing apparatus for an exhaust gas aftertreatment system, an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine, and an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment system.
예를 들어 발전소들에서 사용되는 고정형 내연 기관들 내에서의 연소 프로세스들에서, 그리고 예를 들어 선박들 상에 사용되는 비고정형 내연 기관들 내에서의 연소 프로세스들에서, 질소 산화물들이 발생하며, 이러한 질소 산화물들은 전형적으로, 석탄, 천연 석탄, 갈탄, 광유, 중유, 디젤 연료와 같은, 황-함유의, 화석 연료들의 연소에서 발생한다. 따라서, 배기 가스 후처리 시스템들이 그러한 내연 기관들에 할당되며, 그러한 시스템들은, 내연기관을 떠나는 배기 가스의 정화를 위해, 특히 탈질화를 위해 역할을 한다.For example, in combustion processes in fixed internal combustion engines used in power plants and in combustion processes in non-fixed internal combustion engines used, for example, on ships, nitrogen oxides are generated, Nitrogen oxides typically arise from the combustion of sulfur-containing, fossil fuels such as coal, natural coal, lignite, mineral oil, heavy oil, diesel fuel. Thus, exhaust aftertreatment systems are assigned to such internal combustion engines, and such systems serve for the purification of exhaust gases leaving the internal combustion engine, in particular for denitrification.
소위 SCR 촉매 컨버터들이 주로, 실무적으로 공지된 배기 가스 후처리 시스템들에서 배기 가스 내의 질소 산화물들의 환원을 위해 사용된다. SCR 촉매 컨버터에서, 질소 산화물의 선택적 촉매 환원이 일어나며, 암모니아(NH3)가, 질소 산화물의 환원을 위한 환원제로서 요구된다. 이를 위해, 예를 들어 요소 또는 별개의 카르바미드(carbamide)와 같은, 암모니아 전구체 물질이, SCR 촉매 컨버터의 상류에서 액체 형태로 배기 가스 내로 도입되며, 암모니아 전구체 물질은, SCR 촉매 컨버터의 상류에서 배기 가스와 혼합되며 그리고 환원제로 전달된다. 이를 위해, 실무에 따르면, 혼합 및 분해 섹션이, 암모니아 전구체 물질의 도입 장치와 SCR 촉매 컨버터 사이에 제공된다.The so-called SCR catalytic converters are mainly used for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas in exhaust gas after-treatment systems known in the art. In the SCR catalytic converter, selective catalytic reduction of nitrogen oxides takes place, and ammonia (NH 3 ) is required as a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides. For this purpose, an ammonia precursor material, for example an element or a separate carbamide, is introduced into the exhaust gas in liquid form upstream of the SCR catalytic converter and the ammonia precursor material is introduced upstream of the SCR catalytic converter Mixed with the exhaust gas and transferred to the reducing agent. To this end, according to practice, a mixing and decomposition section is provided between the introduction device of the ammonia precursor material and the SCR catalytic converter.
비록 배기 가스 후처리, 특히 질소 산화물 환원이 이미, SCR 촉매 컨버터를 포함하는, 실무에서 공지된 배기 가스 후처리 시스템들에 의해, 성공적으로 일어날 수 있지만, 배기 가스 후처리 시스템들을 더 개선할 필요가 있다. 특히, 필요성은, 콤팩트한 구조적 형태와 함께 저소음 배기 가스 후처리를 가능하게 하는 것으로 이루어진다. Although exhaust gas after-treatment, especially nitrogen oxides reduction, has already been successfully achieved by exhaust-gas treatment systems known in the art, including SCR catalytic converters, there is a need to further improve the exhaust gas aftertreatment systems have. In particular, the need consists in enabling a low noise exhaust gas aftertreatment with a compact structural form.
이로부터 진행되어, 본 발명은, 콤팩트한 구조적 형태와 함께 저소음 배기 가스 후처리를 가능하게 하는, 배기 가스 후처리 시스템을 위한 신규의 혼합 장치, 배기 가스 후처리 시스템 및 배기 가스 후처리 시스템을 갖는 내연 기관을 제공하는 것에 대한 문제점에 기초하게 된다.Having thus been described, the present invention is directed to a novel mixing apparatus, an exhaust aftertreatment system and an exhaust aftertreatment system for an exhaust aftertreatment system which enables a low noise exhaust aftertreatment with a compact structural form Based on the problem of providing an internal combustion engine.
이러한 문제점은, 청구항 1에 따른 혼합 장치에 의해 해소된다. 본 발명에 따르면, 소음기가, 혼합 및 분해 섹션의 구역에서 배기 가스 공급 라인과 연관된다. 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 가능하게 이루어질 수 있다.This problem is solved by the mixing apparatus according to claim 1. According to the invention, a muffler is associated with the exhaust gas feed line in the region of the mixing and decomposition section. In addition to the compact structural form, a low-noise exhaust gas after-treatment can be made possible.
바람직하게, 혼합 및 분해 섹션을 형성하는 배기 가스 공급 라인의 부분 및 소음기, 또는 별개로 배기 가스 공급 라인 및 소음기는, 공통 조립체를 형성하기 위해 조합된다. 특히 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 가능하게 이루어질 수 있다.Preferably, the portion of the exhaust gas supply line forming the mixing and decomposing section and the silencer, or separately the exhaust gas supply line and silencer, are combined to form a common assembly. Particularly in a compact structural form, a low noise exhaust gas post-treatment can be made possible.
유리한 다른 개선예에 따르면, 소음기는, 개별적으로 적어도 하나의 개구를 통해 배기 가스 공급 라인과 연결되는, 여러 개의 소음기 챔버를 구비한다. 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 가능하게 이루어질 수 있다.According to another advantageous refinement, the silencer has several silencer chambers which are individually connected to the exhaust gas supply line through at least one opening. In addition to the compact structural form, a low-noise exhaust gas after-treatment can be made possible.
다른 유리한 추가적인 개선예에 따르면, 소음기의 제1 소음기 챔버가 적어도 제1 개구를 통해 배기 가스 공급 라인에 연결되고, 및/또는 소음기의 제2 소음기 챔버가 적어도 제2 개구를 통해 배기 가스 공급 라인에 연결되며, 도입 장치의 상류에 배열되는 상기 또는 각각의 개구의 거리가, 도입 장치의 구역에서의 배기 가스 라인의 직경의 최대 3배이며, 그리고 도입 장치의 하류에 배열되는 상기 또는 각각의 개구의 거리가, 도입 장치의 구역에서의 배기 가스 공급 라인의 직경의 최대 1배 또는 적어도 2배이다. 혼합 및 분해 섹션의 구역에서, 그의 도입 장치로부터의 거리는, 도입 장치의 구역에서의 배기 가스 공급 라인의 직경의 1배 내지 도입 장치의 구역에서의 배기 가스 공급 라인의 직경의 2배 사이에 대응하고, 소음기의 소음기 챔버들이 그를 통해 배기 가스 공급 라인과 연결되는, 개구들이 형성되지 않는다. 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 가능하게 이루어질 수 있다. 특히, 예를 들어 요소와 같은, 환원제의 액체 전구체 물질은, 소음기 챔버들을 배기 가스 공급 라인에 연결하는 개구들의 구역 내로 도달하며, 그리고 이러한 개구들을 차단하거나 또는 별개로 막는다.According to another advantageous further refinement, the first muffler chamber of the muffler is connected to the exhaust gas feed line through at least the first opening, and / or the second muffler chamber of the muffler is connected to the exhaust gas feed line through at least the second opening The distance of the or each opening arranged upstream of the introducing device is at most three times the diameter of the exhaust gas line in the region of the introducing device and the distance of the or each opening arranged downstream of the introducing device The distance is at most 1 or at least 2 times the diameter of the exhaust gas feed line in the region of the introducing device. In the region of the mixing and decomposition section, the distance from its introduction device corresponds to between the diameter of the exhaust gas supply line in the region of the introduction device and twice the diameter of the exhaust gas supply line in the region of the introduction device , No muffler chambers of the silencer are connected therethrough to the exhaust gas supply line, no openings are formed. In addition to the compact structural form, a low-noise exhaust gas after-treatment can be made possible. In particular, a liquid precursor material of a reducing agent, such as, for example, a reductant, reaches into the zone of openings connecting the silencer chambers to the exhaust gas supply line and blocks or otherwise blocks these openings.
바람직하게, 소음기의 제3 소음기 챔버가, 적어도 제3 개구를 통해, 도입 장치의 상류에서 배기 가스 공급 라인에 연결된다. 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 가능하게 이루어질 수 있다. 도입 장치로부터의 혼합 및 분해 섹션의 단부의 거리는 유리하게, 도입 장치의 구역에서의 배기 가스 라인의 직경의 2배 내지 6배 사이이다. Preferably, the third muffler chamber of the silencer is connected to the exhaust gas supply line, at least upstream of the introduction device, through the third opening. In addition to the compact structural form, a low-noise exhaust gas after-treatment can be made possible. The distance of the end of the mixing and decomposing section from the introducing device is advantageously between two and six times the diameter of the exhaust line in the region of the introducing device.
본 발명에 따른 배기 가스 후처리 시스템이, 청구항 11에 한정된다.An exhaust gas after-treatment system according to the present invention is defined in
본 발명에 따른 내연 기관이, 청구항 14에서 한정된다.An internal combustion engine according to the present invention is defined in
본 발명의 바람직한 다른 개선예들이, 종속 청구항들 및 뒤따르는 설명으로부터 드러난다. Other preferred and advantageous refinements of the invention are apparent from the dependent claims and the ensuing description.
본 발명의 예시적인 실시예들이, 도면에 의해, 도면에 제한되지 않는 가운데, 더욱 상세하게 설명된다. 본 명세서에 도시되는 도면들에서:
도 1은, 본 발명에 따른 배기 가스 후처리 시스템을 갖는 내연 기관의 개략적 사시도이며; 그리고
도 2는, 본 발명에 따른 혼합 장치의 구역에서의, 도 1의 배기 가스 후처리 시스템의 상세도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Exemplary embodiments of the invention are described in more detail, by way of non-limitative example, with reference to the drawings, in which: FIG. In the drawings depicted herein,
1 is a schematic perspective view of an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment system according to the present invention; And
2 is a detailed view of the exhaust aftertreatment system of FIG. 1 in the region of the mixing apparatus according to the present invention;
본 발명은, 내연 기관의, 예를 들어 발전소 내의 고정형 내연 기관 또는 선박 상에 사용되는 비고정형 내연 기관의, 배기 가스 후처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, for example a stationary internal combustion engine in a power plant or a non-fixed internal combustion engine used on a ship.
특히, 본 발명은, 바람직하게 2-행정 선박용 디젤 내연 기관으로서 실시되는, 중유 또는 잔유를 사용하여 작동되는 선박용 디젤 내연 기관의 SCR 배기 가스 후처리 시스템에 관한 것이다. In particular, the present invention relates to a SCR exhaust aftertreatment system for marine diesel internal combustion engines operated with heavy oil or residue, preferably as a two-stroke marine diesel internal combustion engine.
도 1은, 배기 가스 과급 시스템(2) 및 배기 가스 후처리 시스템(3)을 갖는 내연 기관(1)의 구조를 도시한다.1 shows the structure of an internal combustion engine 1 having an exhaust
내연 기관(1)은, 비-고정형 또는 고정형 내연 기관, 특히 비-고정형 방식으로 작동되는 선박용 내연 기관일 수 있다. 내연 기관(1)의 실린더(4)를 떠나는 배기 가스는, 내연 기관(1)으로 공급되는 충전 공기를 압축하기 위한 배기 가스의 열 에너지로부터 기계적 에너지를 획득하도록 하기 위해, 배기 가스 과급 시스템(2) 내에서 사용된다.The internal combustion engine 1 may be a non-fixed or stationary internal combustion engine, particularly a marine internal combustion engine operated in a non-fixed manner. The exhaust gas leaving the
따라서, 도 1은, 적어도 하나의 배기 가스 터보 차저(5)를 포함하는, 배기 가스 과급 시스템(2)을 갖는 내연 기관(1)을 도시한다. 내연 기관(1)의 실린더들(4)을 떠나는 배기 가스는, 배기 가스 터보 차저(5)의 터빈(6)을 통해 유동하며 그리고 터빈 내부에서 팽창되고, 여기에서 획득되는 에너지는, 충전 공기를 압축하기 위해 배기 가스 터보 차저(5)의 압축기(미도시)에서 사용된다. 내연 기관(1)은, 고압 터보 차저 및 저압 터보 차저를 갖는 2-단 배기 가스 과급 시스템(2)을 구비할 수 있다. Thus, Figure 1 shows an internal combustion engine 1 having an exhaust
배기 가스 과급 시스템(2)에 부가하여, 내연 기관(1)은 SCR 배기 가스 후처리 시스템을 포함한다. 배기 가스 후처리 시스템(3)은 바람직하게, 내연 기관(1)의 실린더들(4)과 배기 가스 과급 시스템(2) 사이에 연결되며, 따라서, 내연 기관(1)의 실린더들(4)을 떠나는 배기 가스가 그에 따라, 우선 배기 가스 후처리 시스템(3)을 통해 그리고 바로 이어서 배기 가스 과급 시스템(2)을 통해 유도되도록 한다.In addition to the exhaust
도 1은, 내연 기관(1)의 실린더들(4)로부터 출발하는 배기 가스가 그를 통해 반응기 챔버(10) 내에 배열되는 SCR 촉매 컨버터의 방향으로 안내될 수 있는, 배기 가스 공급 라인(8)을 도시한다. 부가적으로, 도 1은, SCR 촉매 컨버터(9)로부터 배기 가스 터보 차저(5)의 터빈(6)의 방향으로의 배기 가스의 방출을 위해 역할을 하는, 배기 가스 방출 라인(11)을 도시한다.1 shows an exhaust
도 1의 내연 기관(1)은, 모든 실린더(4)를 위한 공통적인 배기 가스 수집기(7)를 구비한다. 내연 기관(1)의 실린더들(4)을 떠나는 배기 가스는, 배기 가스 수집기(7)로부터 출발하여, 배기 가스 공급 라인(8)을 통해, 배기 가스 후처리 시스템(3)의, 말하자면 개별적인 반응기 챔버(10) 및 개별적인 SCR 촉매 컨버터(9)의 방향으로, 그리고 배기 가스 후처리 시스템(3)의 하류에서, 배기 가스 과급 시스템(2)의 배기 가스 터보 차저(5)를 통해, 유도될 수 있다. The internal combustion engine 1 of FIG. 1 has a common
반응기 챔버(10)로 그리고 그에 따라 반응기 챔버(10) 내에 배치되는 SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기 가스 공급 라인(8) 및 반응기 챔버(10)로부터 그리고 그에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 멀어지게 이어지는 배기 가스 방출 라인(11)은, 또는 배기 가스 수집기(7) 및 배기 가스 방출 라인(11)은, 차단 요소가 자체에 통합되는, 우회로(미도시)를 통해 연결되는 것이 바람직하다. 폐쇄된 차단 요소에 의해, 우회로는 폐쇄되며, 따라서 배기 가스가 우회로를 통해 유동할 수 없다. 이 경우, 한편으로 차단 장치가 개방될 때, 배기 가스는, 우회로를 통해, 그리고 말하자면, 반응기 챔버(10) 및 반응기 챔버 내에 배치되는 SCR 촉매 컨버터(9)를 우회하여, 배기-가스 공급 라인(8)으로부터 배기-가스 방출 라인(11) 내로 직접적으로, 유동할 수 있다.The exhaust
도입 장치(12)가 배기 가스 후처리 시스템(3)의 배기 가스 공급 라인(8)과 연관되고, 그러한 도입 장치를 통해, 환원제의 전구체 물질이, 말하자면 카르바미드 또는 별개의 요소와 같은 암모니아 전구체 물질이, 배기 가스 흐름 내로 도입될 수 있다. 환원제의 전구체 물질은, 배기 가스와 혼합되며 그리고 실제 환원제 암모니아(NH3)로 분해되고, 환원제는, SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에서 규정된 방식으로 배기 가스의 질소 산화물들을 변환하기 위해 요구된다. 배기 가스 후처리 시스템(3)의 도입 장치(12)는 바람직하게, 암모니아 전구체 물질이 이를 통해 배기 가스 공급 라인(8) 내부의 배기 가스 유동 내로 분사될 수 있는, 분사 노즐이다. 도 2는, 배기 가스 공급 라인(8)의 구역에서 배기 가스 흐름 내로의 환원제의 전구체 물질의 주입을, 원뿔형 표지(13)로 예시한다.It will be appreciated that the introducing
배기 가스의 유동 방향에서 볼 때, 도입 장치(12)의 하류에 그리고 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에 놓이는, 배기 가스 후처리 시스템(3)의 또는 별개의 배기 가스 공급 라인(8)의 섹션은, 혼합 및 분해 섹션(14)으로 지정된다. 특히, 배기 가스 공급 라인(8)은, 도입 장치(12)의 하류에, 그 내부에서 환원제의 전구체 물질이 환원제로 분해되며 그리고 배기 가스가 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에서 환원제와 혼합될 수 있는, 혼합 및 분해 섹션(14)을 제공한다. A section of the exhaust
도입 장치(12) 및 배기 가스 공급 라인(8)은, 말하자면 도입 장치(12)의 하류에서 연장되는 혼합 및 분해 섹션(14)을 제공하는 배기 가스 공급 라인(8)의 부분이, 환원제의 전구체 물질의 환원제로의 분해 및 배기 가스 내로 도입 장치(12)를 통해 도입되는 환원제의 배기 가스와의 혼합을 위해 역할을 하는, 배기 가스 후처리 시스템(3)의 혼합 장치의 조립체들이다. The
소음기(21)가, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서 배기 가스 공급 라인(8)과 연관된다. 혼합 및 분해 섹션(14) 및 소음기(21)는, 그에 따라 공간적으로 통합된다. 그로 인해, 콤팩트한 구조적 형태와 더불어, 저소음 배기 가스 후처리가 보장될 수 있다. 소음기(21)는 바람직하게, 여러 개의 소음기 챔버(22, 23, 24)를 구비한다. 각각의 소음기 챔버(22, 23, 24)는, 개별적으로 적어도 하나의 개구(25, 26, 27)를 통해, 배기 가스 공급 라인(8)과 연결된다. A
도 2에 따르면, 제1 소음기 챔버(22)가, 도입 장치(12)의 상류에서, 적어도 하나의 개구(25)를 통해 연결되도록 배열된다. 소음기(21)의 제2 소음기 챔버(23)가, 도입 장치(12)의 하류의 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서, 적어도 하나의 다른 개구(26)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결된다. 상기 또는 각 제1 개구(26)의 도입 장치(12)로부터의 거리(X1)가, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경(d)의 최대 1배에 대응한다.According to Fig. 2, the
부가적으로, 도 2에 따르면, 소음기(21)의 제3 소음기 챔버(24)가, 후속하여 도입 장치(12)의 하류의 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서, 적어도 하나의 다른 개구(27)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결된다. 상기 또는 각 제2 개구(27)의 도입 장치(12)로부터의 거리는, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경(d)의 최소 2배에 대응한다.In addition, according to FIG. 2, the
도입 장치(12)로부터의 거리가, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 1배 내지 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 2배 사이에 대응하는, 혼합 및 분해 섹션의 구역(14) 내에, 소음기(21)의 소음기 챔버들(23, 24)이 그를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는, 개구들이 형성되지 않는다. 거리(X1)의 하류에 그리고 거리(X2)의 상류에 그에 따라, 소음기(21)의 소음기 챔버들이 그를 통해 배기 가스 공급 라인(8)과 연결되는, 그러한 개구들이 형성되지 않는다. The distance from the introducing
소음기(21)의 소음기 챔버들(22, 23, 24)을 배기 가스 공급 라인(8)에 연결하는 개구들(25, 26, 27)의 상기한 위치 설정을 통해, 개구들(25, 26, 27)의 구역 내로 도달하며 그리고 이러한 개구들을 차단하는, 액체 환원제 전구체 물질이 없는 것, 그에 따라 액체 요소가 없는 것이, 보장될 수 있다.26 and 27 connecting the
거리(X1)까지에서, 환원제 전구체 물질의 액적들이 제1 개구들(26)의 구역 내로 도달할 수 없다. 환원제 전구체 물질은, 그에 따라 요소는, 늦어도 거리(X2)에서 암모니아(NH3) 및 Co2로 분해되며, 따라서 거리(X2)의 하류에 또한, 액체 환원제 전구체 물질이 개구들(27)을 막는 위험이 존재하지 않는다. Up to the distance Xl, droplets of the reducing agent precursor material can not reach into the region of the
소음기(21)는, 헬름홀츠 공진기 및/또는 λ/4-공진기 및/또는 흡수 소음기로서 실시된다. 흡수 소음기는 부가적으로, 유리 섬유 또는 세라믹 섬유와 같은, 흡음 재료로 충진된다.The
혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서 개구들(26, 27)을 통해 도입 장치(12) 하류에서 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는 소음기 챔버들(23, 24)이, λ/4-공진기들로서 실시되며, 이에 반하여 도입 장치(12)의 상류에서 개구(25)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는 소음기 챔버(22)가 헬름홀츠 공진기로 실시되도록, 준비가 이루어질 수 있다. 비록 이것이 바람직하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 모든 소음기 챔버들이, λ/4-공진기들 또는 헬름홀츠 공진기들 또는 흡수 공진기들로서 실시될 수 있다. 더불어, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서 도입 장치(12) 하류에서 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는 소음기 챔버들(23, 24)이, 헬름홀츠 공진기들 또는 흡수 소음기들로서 실시될 수 있으며, 개구(25)를 통해 도입 장치(12)의 상류에서 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는 소음기 챔버(22)가 λ/4-공진기 또는 흡수 소음기로서 실시될 수 있다. The
부가적으로, 배기 가스 라인(8) 내에, 단면 도약(cross-sectional jump)을 초래하는, 그로 인해 소음 방출의 추가적인 감소가 가능하게 되는, 부속품들(18a, 18b)을 제공하는 것이 유리한 것으로 판명되었다. 가장 단순한 경우에, 부속품들은, 평면형 방식(18a)으로, 그러나 또한 경사형 방식(18b)으로 배열되거나 또는 실시될 수 있는, 플레이트들이며, 부가적으로 이들은, 주된 유동 방향에 대해 상이한 각도로 정렬될 수 있다. 부속품들은, 도입 장치(12)의 상류에 및/또는 도입 장치(12)의 구역에서 배기 가스 공급 라인(8)의 직경(d)의 2배에 대응하는 거리에 배열될 수 있다. In addition, it has proven advantageous to provide accessories 18a, 18b in the
소음기(21) 및 배기 가스 공급 라인(8)은, 말하자면 도 2에서 소음기(21)가 배열되는 구역에서 배기 가스 공급 라인(8)의 적어도 그러한 부분들은, 바람직하게, 공통 조립체로 조합되며 그리고 그에 따라 구조적 요소에 통합된다. 이는, 특히 콤팩트한 구조적 형태를 위해 유리하다.At least those parts of the exhaust
바람직하게, 배기 가스 수집기(7)는, 혼합 및 분해 섹션(14)과 함께 또는 개별적으로 배기 가스 공급 라인(8) 및 소음기(21)와 함께, 공통 조립체로 조합된다. 여기서, 도 1에 도시된 실시예에 따라, 배기 가스의 유동 방향에서 볼 때 적어도 부분적으로 혼합 및 분해 섹션(14)을 형성하는 배기 가스 공급 라인(8)이 배기 가스 수집기(7) 후방에서 동축으로 배열되며, 따라서 배기 가스가, 혼합 및 분해 섹션(14)의 배기 가스 수집기(7)부터 출발하여, 편향 없는 방식으로 공급되는 것이 가능하도록 하는, 준비가 이루어진다.The
도 1에서, 배기 가스는 따라서, 단지 실린더측 배기 가스 개구 지점들(16)의 구역에서 배기 가스 수집기(7) 내로 진입할 때 및 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에서 배기 가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)의 구역에서 반응기 챔버(10)로 진입할 때에만, 편향을 겪는다. 이는, 저소음 배기 가스 후처리를 보장하는데 유리하다.1, the exhaust gas thus flows into the exhaust
도 1 및 도 2는, 배기 가스의 유동을 화살표들(17)로 예시한다. 배기 가스(17)가 실린더측 배기 가스 개구 지점들(16)의 구역에서 대략 90° 또는 거의 90° 만큼 편향되며 그리고 배기 가스 수집기(7) 내로 유동하는 것이, 도 1로부터 확인될 수 있다. 배기 가스 수집기(7)로부터 진행하여, 배기 가스는, 반응기 챔버(10)의 구역으로 개방되는, 배기 가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)까지 편향 없는 방식으로 유동한다. 배기 가스 공급 라인(8)의 이러한 단부(15)의 구역에서, 배기 가스는, 대략 180° 또는 거의 180° 만큼 유동 편향을 겪게 되고, 이러한 유동 편향 이후에, 배기 가스는, SCR 촉매 컨버터(9)를 통해 유도된다.1 and 2 illustrate the flow of the exhaust gas with
배기 가스 공급 라인(8)은, 하류측 단부(15)에서 반응기 챔버(10) 내로 개방된다. 바람직한 실시예에 따르면, 배기 가스 공급 라인(8)은, 확산기(18)의 형태를 갖도록, 자체의 하류측 단부(15)의 구역에서 깔때기형 방식으로 확대된다. 그로 인해, 배기 가스 공급 라인(8)의 유동 단면적이 하류측 단부(15)의 구역에서 증가하고, 여기서, 배기 가스의 유동 방향에서 볼 때, 배기 가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)의 확산기(18)의 상류에서, 자체의 유동 단면적이 먼저 감소되도록 하는 준비가 이루어질 수 있다.The exhaust
배기 가스 공급 라인(8) 및 배기 가스 방출 라인(11)은, 반응기 챔버(10)의 공통 제1 측면(19)에서 연계된다. 여기에서, 배기 가스 공급 라인(8)은, 이러한 제1 측면(19)으로부터 시작하여, 배기 가스 공급 라인의 하류측 단부(15)가 반응기 챔버(10)의 제1 측면(19) 반대편에 놓이는 반응기 챔버(10)의 제2 측면(20)에 인접하게 위치하게 되는 방식으로, 반응기 챔버(10) 내로 연장된다. 배기 가스 공급 라인(8)은 촉매 컨버터(9)를 관통한다.The exhaust
배기 가스 방출 라인(11)은, 제1 측면에서 반응기 챔버(10) 내로 개방된다. 배기 가스 공급 라인(8)을 통해 공급되는 배기 가스는, 배기 가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15) 반대편에 놓이는, 반응기 챔버(10)의 제2 측면(20)의 구역에서 편향되고, 이어서 SCR 촉매 컨버터(9)를 통해 그리고 후속적으로 배기 가스 방출 라인(11)의 구역 내로 제1 측면(19)을 통해 유동한다. 배기 가스 방출 라인(11)은, 부분적으로 외측에서, 바람직하게 동심형으로, 반응기 챔버(10)의 제1 측면(19) 근처에서, 배기 가스 공급 라인(8)을 둘러싼다.The exhaust emission line (11) opens into the reactor chamber (10) on the first side. The exhaust gas supplied through the exhaust
도 1의 예시적 실시예에서, 배기 가스 수집기(7), 혼합 및 분해 섹션(14), 배기 가스 공급 라인(8) 및 부가적으로 소음기(21)를 또한 제공하는 공통 조립체는, 배기 가스 수집기(7)로부터 진행하는 배기 가스가 혼합 및 분해 섹션(14)으로 편향 없는 방식으로 공급되는 것을 가능하게 하도록 실시된다. 이상에서 진술된 바와 같이, 이것은 바람직하다. 다른 한편, 배기 가스가, 배기 가스 수집기(7)로부터 시작하여 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역 내로 그리고 그에 따라 배기 가스 공급 라인(8)의 구역 내로의 자체의 유동 시, 말하자면 배기 가스 수집기(7)로부터 배기 가스 공급 라인(8) 내로 그리고 그에 따라 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역 내로의 전달 시에, 한번의, 말하자면 바람직하게 최대 90°만큼의, 편향을 겪는, 예시적 실시예들이 또한 가능하다. 내연 기관 상에서의 설치 공간의 이유로 인해, 배기 가스의 복수의 편향이 필요한 경우, 본 발명의 관점에서, 배기 가스 수집기(7), 배기 가스 공급 라인(8), 혼합 및 분해 섹션(14) 및 소음기(21)를 제공하는 조립체는, 배기 가스 수집기(7)로부터 나오는 배기 가스가, 최대 3번의 편향 또는 최대 270°의 배기 가스 수집기(7)와 혼합 및 분해 섹션(14) 사이에서의 편향을 동반하는 가운데, 바람직하게 최대 2번의 편향 또는 최대 180°의 배기 가스 수집기(7)와 혼합 및 분해 섹션(14) 사이에서의 편향을 동반하는 가운데, 혼합 및 분해 섹션(14)으로 공급되도록 하는 방식으로, 실시되도록 제공된다. 그러나, 최대 90°의 배기 가스 수집기(7)와 혼합 및 분해 섹션(14) 사이에서의 배기 가스의 편향이 바람직하다. 1, a common assembly that also provides an
배기 가스 수집기(7)로부터 나오는 배기 가스의 혼합 및 분해 섹션(14)의 방향으로의 편향 없는 공급이, 가장 바람직하다.The supply of the exhaust gas from the
배기 가스 수집기(7), 혼합 및 분해 섹션(14), 및 소음기(21)를 형성하는 공통 조립체는 바람직하게, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)로부터 가장 멀게 놓이는, 개별적인 배기 가스 수집기(7) 내로의 실린더측 배기 가스 개구 지점(16)과, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10) 사이의 거리가, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)로부터 가장 멀게 놓이는, 배기 가스 수집기(7) 내로의 개별적인 실린더측 배기 가스 개구 지점(16)과, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)에 가장 가깝게 놓이는, 배기 가스 수집기(7) 내로의 실린더측 배기 가스 개구 지점(16) 사이의 거리의, 최대 4배, 바람직하게 최대 3배, 특히 바람직하게 최대 2배에 대응하도록 하는 방식으로 구성된다. The common assembly forming the
도시된 예시적인 실시예에서, 반응기 챔버(10) 및 그에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)는, 배기 가스 터보 차저(5)의 상류의 배기 가스 유동 측부 상에 배열된다. 반응기 챔버(10) 및 그에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)는, 배기 가스 터보 차저의 하류의 배기 가스 유동 측부 상에 배열되는 것이, 또한 가능하다. 더불어, 반응기 챔버(10) 및 그에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)는, 고압 배기 가스 터보 차저와 저압 배기 가스 터보 차저 사이의 배기 가스 유동 측부 상에 연결되는 것이, 가능하다.In the illustrated exemplary embodiment, the
이상의 상세 설명은, 잔유(residual oil)에 의해, 또는 중유 또는 그 밖에 천연 가스에 의해 작동되는, 2-행정 내연 기관에서의 사용을 위해 특히 적당하다. 그러나, 본 발명은 또한 4-행정 내연 기관들에서 사용될 수 있다.The above detailed description is particularly suitable for use in a two-stroke internal combustion engine operated by residual oil or by heavy oil or other natural gas. However, the present invention can also be used in 4-stroke internal combustion engines.
1: 내연 기관
2: 배기 가스 과급 시스템
3: 배기 가스 후처리 시스템
4: 실린더
5: 배기 가스 터보 차저
6: 터빈
7: 배기 가스 수집기
8: 배기 가스 공급 라인
8a: 부분
8b: 부분
9: SCR 촉매 컨버터
10: 반응기 챔버
11: 배기 가스 방출 라인
12: 도입 장치
13: 분사 원뿔 표지
14: 혼합 및 분해 섹션
15: 단부
16: 배기 가스 개구 지점
17: 유동
18: 확산기
19: 측면
20: 측면
21: 소음기
22: 소음기 챔버
23: 소음기 챔버
24: 소음기 챔버
25: 개구
26: 개구
27: 개구1: Internal combustion engine 2: Exhaust gas supercharging system
3: Exhaust gas aftertreatment system 4: Cylinder
5: Exhaust gas turbocharger 6: Turbine
7: exhaust gas collector 8: exhaust gas supply line
8a: part 8b: part
9: SCR catalytic converter 10: reactor chamber
11: exhaust gas emission line 12: introduction device
13: Dispersion cone cover 14: Mixing and decomposition section
15: end portion 16: exhaust gas opening point
17: Flow 18: Diffuser
19: Side 20: Side
21: silencer 22: silencer chamber
23: silencer chamber 24: silencer chamber
25: opening 26: opening
27: opening
Claims (18)
소음기(21)가, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서 배기 가스 공급 라인(8)과 연관되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.To mix the precursor material of the reducing agent, that is to say the ammonia precursor material, in particular the urea, with the exhaust gas, with the exhaust gas feed line 8 leading to the catalytic converter, in particular to the SCR catalytic converter 9, A mixing device for an exhaust gas aftertreatment system, in particular for an SCR exhaust aftertreatment system, the exhaust gas feed line comprising an exhaust gas supply line (8) for introducing the precursor material of the reducing agent into the exhaust gas Is arranged downstream of the individual introducing device 12 for mixing the exhaust gas with the precursor material of the reducing agent and for decomposing the precursor material into the reducing agent, by the introduction device 12, and upstream of the catalytic converter, Wherein the exhaust gas is introduced by the mixing and decomposing section (14) provided by an exhaust gas supply line (8)
Characterized in that a silencer (21) is associated with the exhaust gas supply line (8) in the region of the mixing and decomposition section (14).
소음기(21)는, 개별적으로 적어도 하나의 개구(25, 26, 27)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)과 연결되는, 적어도 하나의 소음기 챔버(22, 23, 24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.The method according to claim 1,
The silencer 21 is characterized by having at least one silencer chamber 22, 23, 24 connected to the exhaust gas supply line 8 via at least one opening 25, 26, Lt; / RTI >
소음기(21)의 적어도 하나의 소음기 챔버(22, 23, 24)는, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역에서 적어도 하나의 개구(25, 26, 27)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되고, 개구(25, 26, 27)는, 도입 장치(12)의 상류에 또는 도입 장치(12)의 구역에 또는 도입 장치(12)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.3. The method of claim 2,
The at least one silencer chamber 22, 23, 24 of the muffler 21 is connected to the exhaust gas supply line 8 through at least one opening 25, 26, 27 in the region of the mixing and dissociating section 14 Characterized in that the openings (25,26,27) are arranged upstream of the introduction device (12) or in the region of the introduction device (12) or downstream of the introduction device (12).
적어도 하나의 소음기 챔버(23, 24)가, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역 내의 도입 장치(12)의 하류에서 적어도 하나의 개구(26, 27)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되고, 도입 장치(12)로부터 개구(26, 27)의 거리는, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 최대 1배에 또는 최소 2배에 대응하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.The method of claim 3,
At least one silencer chamber 23, 24 is connected to the exhaust gas supply line 8 via at least one opening 26, 27 downstream of the introduction device 12 in the region of the mixing and decomposition section 14 And the distance from the introducing device 12 to the openings 26 and 27 corresponds to at most 1 or at least 2 times the diameter of the exhaust gas supply line 8 in the region of the introducing device 12 Lt; / RTI >
소음기(21)의 적어도 제2 소음기 챔버(23, 24)가, 혼합 및 분해 섹션(14)의 구역 내의 도입 장치(12)의 하류에서 적어도 제2 개구(27)를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되고, 도입 장치(12)로부터 상기 또는 각 개구(27)의 거리는, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 최대 1배에 또는 최소 2배에 대응하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
At least the second silencer chamber 23 of the silencer 21 is connected to the exhaust gas supply line 8 through at least the second opening 27 downstream of the introduction device 12 in the region of the mixing and dissolving section 14, And the distance from the introducing device 12 to the or each opening 27 corresponds to at most 1 or at least 2 times the diameter of the exhaust gas supply line 8 in the region of the introducing device 12 And the mixing device.
도입 장치(12)로부터의 거리가, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 1배 내지 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 2배 사이에 대응하는, 혼합 및 분해 섹션의 구역(14) 내에, 소음기(21)의 소음기 챔버들(23, 24)이 그를 통해 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는, 개구들이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.6. The method according to any one of claims 2 to 5,
The distance from the introducing device 12 is set to be from one time the diameter of the exhaust gas supply line 8 in the region of the introduction device 12 to the diameter of the exhaust gas supply line 8 in the region of the introduction device 12. [ In which the muffler chambers 23 and 24 of the muffler 21 are connected to the exhaust gas feed line 8 through the mixing and decomposing section of the muffler 21, And wherein the mixing device is configured to mix and mix.
소음기(21)의 제3 소음기 챔버(22)가, 적어도 제3 개구(25)를 통해, 도입 장치(12)의 상류에서 배기 가스 공급 라인(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.7. The method according to any one of claims 2 to 6,
Characterized in that the third silencer chamber (22) of the silencer (21) is connected to the exhaust gas supply line (8) at least upstream of the introduction device (12) through at least the third opening (25).
소음기(21)는, 헬름홀츠 공진기 및/또는 λ/4-공진기 및/또는 흡수 소음기를 형성하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the silencer (21) forms a Helmholtz resonator and / or a? / 4-resonator and / or an absorption silencer.
소음기(21)의 적어도 하나의 소음기 챔버(22, 23, 24)는, λ/4-공진기를 형성하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.8. The method of claim 7,
Characterized in that at least one silencer chamber (22, 23, 24) of the muffler (21) forms a? / 4-resonator.
소음기(21)의 적어도 하나의 소음기 챔버(22, 23, 24)는, 헬름홀츠 공진기를 형성하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.9. The method according to claim 7 or 8,
Characterized in that at least one silencer chamber (22, 23, 24) of the silencer (21) forms a Helmholtz resonator.
소음기(21)의 적어도 하나의 소음기 챔버(22, 23, 24)는, 흡수 소음기를 형성하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
Characterized in that at least one silencer chamber (22, 23, 24) of the silencer (21) forms an absorption silencer.
혼합 장치의 구역에서 배기 가스 공급 라인(8) 내부에 단면 도약을 제공하기 위한 적어도 하나의 장치(18a, 18b)가 배열되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.11. The method according to any one of claims 7 to 10,
Characterized in that at least one device (18a, 18b) is arranged in the zone of the mixing device for providing a cross-sectional jump in the exhaust gas supply line (8).
적어도 장치(18a, 18b)는 도입 장치(12)의 상류 또는 하류에 단면 도약의 제공을 위해 배열되고, 장치(18a, 18b)가 도입 장치의 하류에 단면 도약의 제공을 위해 배열되는 경우, 단면 도약의 제공을 위한 장치(18a, 18b)의 도입 장치(12)로부터의 거리는, 도입 장치(12)의 구역에서의 배기 가스 공급 라인(8)의 직경의 최소 2배에 대응하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치. 13. The method of claim 12,
At least the devices 18a and 18b are arranged for the provision of a cross-sectional jump upstream or downstream of the introduction device 12 and when the devices 18a and 18b are arranged for the provision of a cross- The distance from the introduction device 12 of the devices 18a and 18b for providing the jump corresponds to at least twice the diameter of the exhaust gas supply line 8 in the region of the introduction device 12. [ Mixing device.
혼합 및 분해 섹션(14)과 소음기(21) 또는 배기 가스 공급 라인(8)과 소음기(21)는, 공통 조립체로 조합되는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Characterized in that the mixing and dissolving section (14) and the silencer (21) or the exhaust gas supply line (8) and the silencer (21) are combined into a common assembly.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 혼합 장치에 의해 특징지어지는 것인 배기 가스 후처리 시스템. At least one catalytic converter 9, in particular an SCR catalytic converter, arranged in the reactor chamber 10, an exhaust gas supply line 8 leading to the reactor chamber 10 and an exhaust gas discharge line 8 extending from the reactor chamber 10, (3) for an internal combustion engine (1), in particular for an internal combustion engine, which is operated by an intermediate or residual oil, characterized in that the exhaust gas treatment system (11)
11. An exhaust aftertreatment system characterized by the mixing device according to any one of the preceding claims.
혼합 및 분해 섹션(14) 그리고 소음기(21)와 함께 공통 조립체로 조합되는, 배기 가스 수집기(7)에 의해 특징지어지는 것인 배기 가스 후처리 시스템.16. The method of claim 15,
Characterized by an exhaust gas collector (7), which is combined with a mixing and dissolving section (14) and a silencer (21) in a common assembly.
공통 조립체는, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)로부터 가장 멀게 놓이는, 배기 가스 수집기(7) 내로의 실린더측 배기 가스 개구 지점(16)과, 각각의 SCR 촉매 컨버터(9) 또는 각각의 반응기 챔버(10) 사이의 거리가, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)로부터 가장 멀게 놓이는, 배기 가스 수집기(7) 내로의 개별적인 실린더측 배기 가스 개구 지점(16)과, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)에 가장 가깝게 놓이는, 배기 가스 수집기(7) 내로의 실린더측 배기 가스 개구 지점(16) 사이의 거리의, 최대 4배, 바람직하게 최대 3배, 특히 바람직하게 최대 2배에 대응하도록 실시되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 시스템. 17. The method according to claim 15 or 16,
The common assembly includes a cylinder side exhaust gas opening point 16 into the exhaust gas collector 7 located farthest from the SCR catalytic converter 9 or the reactor chamber 10 and a respective one of the SCR catalytic converter 9, Side exhaust gas opening point 16 into the exhaust gas collector 7 which is located farthest from the SCR catalytic converter 9 or the reactor chamber 10 and the individual cylinder side exhaust gas opening point 16 into the exhaust gas collector 7, Of the distance between the cylinder side exhaust gas opening point 16 into the exhaust gas collector 7 which is closest to the converter 9 or to the reactor chamber 10 is at most 4 times, preferably at most 3 times, And the exhaust gas aftertreatment system is implemented so as to correspond to a maximum of two times.
배기 가스는, 개별적인 배기 가스 수집기(7)로부터 나와서, 배기 가스 후처리 시스템(3)을 통해 그리고, 배기 가스 후처리 시스템(3) 하류에서, 내연 기관(1)의 배기 가스 과급 시스템(2)의 적어도 하나의 배기 가스 터보 차저(5)를 통해, 유도될 수 있는 것인, 내연 기관. An internal combustion engine (1) comprising: a plurality of cylinders (4); at least one common exhaust gas collector for a group of cylinders (4); and an exhaust aftertreatment according to any one of claims 12 to 14 A system (3), comprising:
Exhaust gas exits the individual exhaust gas collector 7 and flows through the exhaust gas aftertreatment system 3 and downstream of the exhaust gas aftertreatment system 3 to the exhaust gas supercharging system 2 of the internal combustion engine 1, Through at least one exhaust gas turbocharger (5) of the internal combustion engine.
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