KR20180057638A - Swirl-mixed exhaust gas post-treatment box and system - Google Patents

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Abstract

엔진 배기가스를 처리하기 위한 후처리 박스는 제1 내지 제3 챔버, 각각 제1 챔버에 배기가스 스트림 및 배기가스 처리 유체를 유입시키기 위한 배기가스 유입 부재 및 처리 유체 유입 부재, 및 제2 챔버를 통해 연장되며 제3 챔버 내로 개방되는 관형 처리 보조 요소를 포함한다. 배기가스 유입 부재는 배기가스 스트림의 스월 운동이 제1 챔버 내에 발생되게 하는 배향으로 배치되며, 처리 유체 유입 부재는 처리 유체가 스월 배기가스 스트림 내로 흐르며 그 안에서 혼합되게 하는 배향으로 배치된다. 배기가스 후처리 시스템은 이와 같은 후처리 박스 및 처리 유체 분사 장치를 포함한다.A post-treatment box for treating engine exhaust gas includes first to third chambers, an exhaust gas inlet member and a process fluid inlet member for introducing an exhaust gas stream and an exhaust gas treatment fluid to the first chamber, respectively, and a second chamber And opens into the third chamber. The exhaust gas inlet member is disposed in an orientation such that swirl motion of the exhaust gas stream is generated within the first chamber and the process fluid inlet member is disposed in an orientation such that the process fluid flows into the swirl exhaust gas stream and is mixed therein. The exhaust aftertreatment system includes such a post-treatment box and a treatment fluid injection device.

Description

스월 혼합형 배기가스 후처리 박스 및 시스템Swirl-mixed exhaust gas post-treatment box and system

본 발명은 엔진, 특히 디젤 엔진으로부터 토출되는 배기가스를 처리하기 위한 후처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a post-treatment system for treating exhaust gas discharged from an engine, particularly a diesel engine.

엔진의 배기가스는 유해 성분을 포함한다. 배기가스 내의 유해 성분의 배출량을 감소시키기 위해, 한편으론, 유해 성분의 발생을 억제하도록 엔진 기술을 지속적으로 개선하며 향상시키고, 다른 한편으론 배기가스 내의 유해 성분의 양을 감소시키도록 적절한 후처리 기술을 선택한다.The exhaust gas of the engine contains harmful components. In order to reduce the emission amount of the harmful components in the exhaust gas, on the one hand, an appropriate aftertreatment technique is required to continuously improve and improve the engine technology to suppress the generation of harmful components, and on the other hand, .

예를 들어, 선택적 촉매 환원(SCR)은 디젤 엔진의 배기가스 내의 질소산화물(NOx)의 양을 50% 이상 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 통상의 SCR 모듈은 고온 배기가스에 우레아 수용액을 분사한다. 우레아 용액은 반응제로 사용될 수 있는 NH3를 발생시키기 위해 배기가스 스트림 내에서 원자화되며 증발된다. NH3는 촉매의 도움으로 산소 및 질소산화물과 반응하여, 무해한 이산화탄소, 질소, 및 물을 형성한다.For example, selective catalytic reduction (SCR) can be used to reduce the amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust of diesel engines by more than 50%. A typical SCR module injects a urea aqueous solution into a hot exhaust gas. The urea solution is atomized and evaporated in the exhaust gas stream to produce NH 3 , which can be used as a reactant. NH 3 reacts with oxygen and nitrogen oxides with the aid of a catalyst to form harmless carbon dioxide, nitrogen, and water.

종래 기술에 따르면, SCR 모듈은 일반적으로 엔진의 배기관에 조립된다. 우레아 용액의 증발 속도를 증가시키기 위해, 정적 혼합기가 배기관 내에 배치될 수 있다. 우레아 용액은 정적 혼합기와 부딪히고, 그에 따라 우레아 용액의 액적은 보다 신속히 증발될 수 있는 더 작은 크기로 분해된다. 정적 혼합기는 또한 배기관 내에서 더 작은 우레아 용액 액적 및 배기가스의 혼합물의 난류를 발생시킬 수 있고, 이는 추가로 우레아 용액의 신속한 증발을 초래한다. 우레아 용액이 완전히 증발되어 질소산화물과 반응하기 위해, SCR 모듈은 배기관의 선단부까지 충분히 기다란 위치에 장착되어야 한다. 이는 커다란 장착 공간을 필요로 한다.According to the prior art, the SCR module is generally assembled to the exhaust pipe of the engine. To increase the rate of evaporation of the urea solution, a static mixer can be placed in the exhaust. The urea solution collides with the static mixer and thereby decomposes to a smaller size that can evaporate faster than the droplets of the urea solution. The static mixer can also generate turbulence in the exhaust tube of a mixture of smaller urea solution droplets and exhaust gases, which in turn leads to rapid evaporation of the urea solution. In order for the urea solution to fully evaporate and react with the nitrogen oxides, the SCR module should be mounted in a sufficiently long position to the tip of the exhaust pipe. This requires a large mounting space.

감소된 길이를 갖는 박스형 SCR 모듈이 최근 몇 년간 개발되었다. 우레아 용액 및 배기가스는 여러 번 방향이 바뀌는 경로를 따라 박스형 SCR 모듈 내에서 혼합된다. 그러나, 박스형 SCR 모듈의 크기 및 혼합도를 동시에 최적화할 여지가 여전히 존재한다.Boxed SCR modules with reduced length have been developed in recent years. The urea solution and the exhaust gas are mixed in the boxed SCR module along a path that changes several times. However, there is still room for simultaneously optimizing the size and blend of the boxed SCR module.

본 발명의 목적은 감소된 크기 및 증가된 혼합도를 갖는 엔진 배기가스용 배기가스 후처리 시스템을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an exhaust gas aftertreatment system for engine exhaust with reduced size and increased mixing.

이를 위해, 일 양태에서, 본 발명은, 엔진 배기가스를 처리하기 위한 후처리 박스에 있어서:To this end, in one aspect, the present invention provides a post-treatment box for treating engine exhaust gas, comprising:

제1 챔버, 제1 챔버 아래의 제2 챔버, 및 제2 챔버 옆의 제3 챔버를 정의하되, 제2 챔버는 개구를 갖는 분리판에 의해 제1 챔버로부터 분리되고, 제3 챔버는 제2 챔버로부터 분리되지만 제2 챔버와 여전히 유체 소통되는 것인 케이싱;Defining a first chamber, a second chamber beneath the first chamber, and a third chamber beside the second chamber, wherein the second chamber is separated from the first chamber by a separation plate having an opening, and the third chamber is separated from the second chamber by a second A casing separate from the chamber but still in fluid communication with the second chamber;

각각 제1 챔버에 배기가스 스트림 및 배기가스 처리 유체를 유입시키기 위해 케이싱에 장착되는 배기가스 유입 부재 및 처리 유체 유입 부재; 및An exhaust gas inlet member and a process fluid inlet member mounted in the casing for introducing an exhaust gas stream and an exhaust gas treatment fluid into the first chamber, respectively; And

제2 챔버를 통해 연장되며 제3 챔버 내로 개방되는 관형 처리 보조 요소를 포함하고;A tubular processing auxiliary element extending through the second chamber and opening into the third chamber;

배기가스 유입 부재는 배기가스 스트림의 스월 운동이 제1 챔버 내에 발생되게 하는 배향으로 배치되며;The exhaust gas inlet member is disposed in an orientation such that swirl motion of the exhaust gas stream is generated within the first chamber;

처리 유체 유입 부재는 배기가스 처리 유체가 스월 배기가스 스트림 내로 흐르며 그 안에서 혼합되게 하는 배향으로 배치되는, 후처리 박스를 제공한다.Processing fluid inlet member is disposed in an orientation such that the exhaust gas treating fluid flows into the swirl exhaust gas stream and is mixed therein.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 처리 유체 유입 부재는 그 개구에서 제1 챔버에 대한 분사 방향을 정의하되, 분사 방향은 처리 유체 유입 부재 전방에서 배기가스의 유동 방향에 수직인 제1 방향 성분 및 처리 유체 유입 부재 전방에서 배기가스의 유동 방향을 따른 제2 방향 성분을 갖는다.According to a possible embodiment of the invention, the treatment fluid inflow member defines a spray direction for the first chamber at its opening, the spray direction being directed in a first direction perpendicular to the flow direction of the exhaust gas in front of the treatment fluid inflow member And a second direction component along the flow direction of the exhaust gas in front of the treatment fluid inflow member.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 배기가스는 다층으로 제1 챔버 내에서 소용돌이치고, 처리 유체 유입 부재는 스월 유동의 상층들, 특히 최상층에 대향하게 하는 높이에 위치한다.According to a possible embodiment of the present invention, the exhaust gas swirls in the first chamber in multiple layers, and the treatment fluid inflow member is located at a level to face the upper layers of the swirl flow, especially the uppermost layer.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 배기가스 유입 부재 및 처리 유체 유입 부재는 서로 인접하게 배치되되, 각각은 실질적으로 수평 중심축을 가지고, 분리판은 또한 실질적으로 수평이다.According to a possible embodiment of the present invention, the exhaust gas inlet member and the process fluid inlet member are disposed adjacent to each other, each having a substantially horizontal central axis, and the separator plate is also substantially horizontal.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 개구는 원형 구멍이며, 배기가스 유입 부재의 중심축은 개구의 반경 방향으로 개구의 중심으로부터 오프셋된다.According to a possible embodiment of the invention, the opening is a circular hole, and the central axis of the exhaust gas inflow member is offset from the center of the opening in the radial direction of the opening.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 배기가스 유입 부재 및 처리 유체 유입 부재는 둘 다 케이싱의 상부벽에 인접하게 배치된다.According to an embodiment of the present invention, both the exhaust gas inflow member and the process fluid inflow member are disposed adjacent to the upper wall of the casing.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 목표 성분은 NOx를 포함하고, 배기가스 처리 유체는 우레아 수용액이며, 처리 보조 요소는 촉매가 배치되는 선택적 촉매 환원 컨버터이다.According to a possible embodiment of the present invention, the target component comprises NOx, the exhaust gas treating fluid is an aqueous urea solution, and the treatment auxiliary component is a selective catalytic reduction converter in which the catalyst is disposed.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 제3 챔버는 추가 분리판에 의해 제2 챔버로부터 분리되되, 추가 분리판은 제3 챔버와 제2 챔버 사이의 유체 소통을 형성하기 위한 천공을 가지고 형성된다.According to a possible embodiment of the invention, the third chamber is separated from the second chamber by an additional separator plate, the additional separator plate having a perforation for forming fluid communication between the third chamber and the second chamber do.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 제3 챔버는 제1 및 제2 챔버 둘 다의 옆에 배치되며, 추가 분리판에 의해 제1 및 제2 챔버로부터 분리되되, 추가 분리판은 밀봉 방식으로 제1 챔버로부터 제3 챔버를 분리하는 제1 부분, 및 제2 챔버로부터 제3 챔버를 분리하는 제2 부분을 구비하고, 제2 부분은 제3 챔버와 제2 챔버 사이의 유체 소통을 형성하기 위한 천공을 가지고 형성된다.According to a possible embodiment of the invention, the third chamber is arranged next to both the first and second chambers and is separated from the first and second chambers by a further separating plate, And a second portion separating the third chamber from the second chamber and the second portion forming a fluid communication between the third chamber and the second chamber, Lt; / RTI >

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 분리판은 추가 분리판에 수직이며 이에 연결되되, 추가 분리판의 제1 및 제2 부분은 분리판과 추가 분리판 사이의 연결에 의해 분리된다.According to a possible embodiment of the invention, the separation plate is perpendicular to and connected to the additional separation plate, wherein the first and second portions of the additional separation plate are separated by a connection between the separation plate and the additional separation plate.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 추가 분리판은 추가로 처리 보조 요소의 일부가 지지되는 제1 장착공을 가지고 형성되며, 케이싱의 벽부는 처리 보조 요소의 다른 일부가 지지되는 제2 장착공을 가지고 형성된다.According to a possible embodiment of the invention, the additional separating plate is further formed with a first mounting hole in which a part of the processing auxiliary element is supported, and the wall portion of the casing is provided with a second mounting It is formed with a ball.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 후처리 박스는 처리 보조 요소의 다른 일부에 연결되는 토출구 끼움 부재, 및 토출구 끼움 부재에 결합되며 처리 보조 요소의 중심축으로부터 비스듬히 배치되는 토출관을 추가로 포함한다.According to a possible embodiment of the invention, the post-treatment box further comprises a discharge port member connected to the other part of the processing auxiliary element, and a discharge pipe connected to the discharge port member and arranged obliquely from the central axis of the processing auxiliary element .

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 후처리 박스는 토출구 끼움 부재 내의 목표 성분의 농도를 감지하기 위해 토출구 끼움 부재에 장착되는 목표 성분 센서를 추가로 포함한다.According to a possible embodiment of the present invention, the post-treatment box further comprises a target component sensor mounted on the discharge port member for sensing the concentration of the target component in the discharge port member.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 후처리 박스는 제1 챔버 내의 유입 배기가스의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 추가로 포함한다.According to a possible embodiment of the invention, the post-treatment box further comprises a temperature sensor for sensing the temperature of the incoming exhaust gas in the first chamber.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 후처리 박스는 스월 유동을 형성하도록 배기가스를 지향시키기 위해 제1 챔버 내에 배치되는 하나 이상의 유동 편향기를 추가로 포함한다.According to a possible embodiment of the invention, the post-treatment box further comprises at least one flow deflector disposed in the first chamber for directing the exhaust gas to form a swirl flow.

다른 양태에서, 본 발명은 전술한 후처리 박스, 및 처리 유체 유입 부재를 통해 후처리 박스에 조립되는 처리 유체 분사 장치를 포함하는 배기가스 후처리 시스템을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an exhaust aftertreatment system comprising a post-treatment box as described above and a treatment fluid injection device that is assembled in a post-treatment box through a treatment fluid inflow member.

본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따르면, 처리 유체 분사 장치는 처리 유체 투여 모듈을 포함한다.According to a possible embodiment of the invention, the treatment fluid injection device comprises a treatment fluid administration module.

본 발명에 따르면, 배기가스 후처리 시스템을 위한 박스 설계는 조밀하다. 한편, 배기가스 처리 유체와 배기가스의 혼합도가 스월 운동에 의해 증가된다.According to the present invention, the box design for the exhaust after treatment system is dense. On the other hand, the mixing degree of the exhaust gas treating fluid and the exhaust gas is increased by the swirl motion.

본 발명의 전술한 양태 및 다른 양태는 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해되며 인정될 것이다.
도 1은 본 발명의 있을 수 있는 구현예에 따른 후처리 박스의 전방 단면도이다.
도 2는 후처리 박스의 부분 절개 평면도이다.
도 3은 후처리 박스의 우측면도이다.
도 4는 후처리 박스의 수직 분리판의 전면도이다.
도 5는 후처리 박스의 스월 혼합 챔버 내의 배기가스의 유동을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 스월 혼합 챔버 내의 배기가스 처리 유체의 유동을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 후처리 박스 내의 배기가스 및 배기가스 처리 유체의 혼합물의 유동을 개략적으로 도시한 수직도이다.
The foregoing and other aspects of the invention will be more fully understood and appreciated from the following detailed description, when read in conjunction with the drawings.
1 is a front cross-sectional view of a post-treatment box according to an embodiment of the present invention.
2 is a partial cutaway plan view of the post-treatment box.
3 is a right side view of the post-treatment box.
4 is a front view of the vertical separation plate of the post-treatment box.
5 is a plan view schematically illustrating the flow of exhaust gas in the swirl mixing chamber of the post-treatment box.
6 is a plan view schematically illustrating the flow of the exhaust gas treating fluid in the swirl mixing chamber.
7 is a vertical view schematically showing the flow of a mixture of exhaust gas and exhaust gas treating fluid in a post-treatment box.

본 발명은 전반적으로 엔진 배기가스용 배기가스 후처리 시스템에 관한 것으로, 배기가스 후처리 시스템은 배기가스 스트림에 배기가스 처리 유체를 분사하도록 구성되고, 그에 따라 배기가스 처리 유체는 배기가스와 혼합되며, 배기가스 내의 적어도 하나의 목표(아마도 유해) 성분의 양을 감소시키도록 배기가스에 작용한다.The present invention generally relates to an exhaust gas aftertreatment system for engine exhaust, wherein the exhaust gas aftertreatment system is configured to inject an exhaust gas treatment fluid into the exhaust gas stream, such that the exhaust gas treatment fluid is mixed with the exhaust gas , And acts on the exhaust gas to reduce the amount of at least one target (possibly harmful) component in the exhaust gas.

본 개시의 맥락에서, 엔진은 디젤, 가솔린, 및 천연 가스처럼 임의의 유형의 연료를 사용하는 내연기관일 수 있다. 감소될 배기가스 내의 목표 성분은 배기가스 처리 유체가 작용할 수 있는 임의의 성분일 수 있다. 배기가스 처리 유체는 예를 들어 물리 작용 및/또는 화학 반응에 의해 감소될 목표 성분에 작용할 수 있는 임의의 유체일 수 있다. 배기가스 처리 유체는 액체, 기체, 또는 이들의 혼합물, 예를 들어 용매 내의 용질의 용액의 형태일 수 있다. 목표 성분에 대한 배기가스 처리 유체의 작용을 달성하거나 증진하기 위해, 처리 보조 요소가 구비될 수 있다. 처리 보조 요소는 배기가스 처리 유체 및 배기가스의 혼합물에 물리적 및/또는 화학적 보조 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 처리 보조 요소는 촉매, 가열 요소, 방사선 에미터 등일 수 있다.In the context of this disclosure, the engine may be an internal combustion engine using any type of fuel, such as diesel, gasoline, and natural gas. The target component in the exhaust gas to be reduced may be any component that the exhaust gas treatment fluid can act on. The exhaust gas treatment fluid may be any fluid that may act on the target component to be reduced, for example, by physical and / or chemical reactions. The exhaust gas treating fluid may be in the form of a liquid, a gas, or a mixture thereof, for example, a solution of a solute in a solvent. To achieve or enhance the action of the exhaust gas treatment fluid on the target component, a processing aid element may be provided. The processing aid may provide physical and / or chemical ancillary functions to the mixture of exhaust gas treatment fluids and exhaust gases. For example, the processing aid may be a catalyst, a heating element, a radiation emitter, or the like.

본 발명의 배기가스 후처리 시스템의 구현예는 주로 처리 유체 분사 장치 및 후처리 박스를 포함한다. 처리 유체 분사 장치는 후처리 박스에 배기가스 처리 유체를 분사하고, 그에 따라 배기가스 처리 유체는 배기가스와 혼합된다.Embodiments of the exhaust aftertreatment system of the present invention primarily include a treatment fluid injector and a post-treatment box. The treatment fluid injector injects the exhaust gas treatment fluid into the post-treatment box, whereby the exhaust gas treatment fluid is mixed with the exhaust gas.

본 발명의 특정 구현예에서, 배기가스 처리 유체는 배기가스와 화학적으로 반응할 수 있는 반응제를 포함한다. 이 경우, 처리 유체 분사 장치는 계량 방식으로 후처리 박스에 반응제를 분사하는 반응제 투여 모듈일 수 있고, 그에 따라 반응제는 배기가스와 혼합된 후, 촉매의 도움으로 이들 사이에 화학 반응이 일어난다.In certain embodiments of the present invention, the exhaust gas treating fluid comprises a reactant capable of chemically reacting with the exhaust gas. In this case, the treatment fluid injector may be a reagent dosing module that injects the reagent into the post-treatment box in a metered manner, so that the reagent is mixed with the exhaust gas, It happens.

본 발명의 배기가스 후처리 시스템의 보다 특정한 구현예가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이 구현예에서, 배기가스 후처리 시스템은 엔진, 특히 디젤 엔진으로부터 토출되는 배기가스 내의 질소산화물을 감소시키도록 구성된다. 그러나, 본 발명의 범주는 또한 다른 유형의 엔진으로부터 토출되는 배기가스 내의 다른 목표 성분을 감소시키는 응용을 포괄함은 물론이다.More particular embodiments of the exhaust aftertreatment system of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the exhaust aftertreatment system is configured to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the engine, particularly the diesel engine. However, it should be understood that the scope of the present invention also encompasses applications for reducing other target components in the exhaust gas discharged from other types of engines.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 배기가스 후처리 시스템의 후처리 박스를 도시한다. 후처리 박스는 벽들, 즉 상부벽(1a), 하부벽(1b), 우측벽(1c), 좌측벽(1d), 전면벽(1e), 및 후면벽(1f)에 둘러싸인 내부 공간을 정의하도록 서로 용접되는 금속 패널들과 같은 패널들에 의해 형성되는 실질적으로 직육면체 케이싱(1)을 포함한다. 케이싱(1)은 우측벽(1c)과 좌측벽(1d) 사이에 X 방향으로 길이를 정의하며, 전면벽(1e)과 후면벽(1f) 사이에 Y 방향으로 폭을 정의하고, 상부벽(1a)과 하부벽(1b) 사이에 Z 방향으로 높이를 정의한다. 도시된 바와 같이, X축 및 Y축은 수평이며 Z축은 수직이다. 상부벽(1a), 하부벽(1b), 및 우측벽(1c)은 실질적으로 편평한 반면, 좌측벽(1d), 전면벽(1e), 및 후면벽(1f)은 외향으로 약간 불룩하다. 바람직하게는, 전면벽(1e) 및 후면벽(1f)은 각각 X 방향으로 그 길이를 통해 실질적으로 동일한 곡률을 갖는다.Figures 1 to 3 illustrate a post-treatment box of the exhaust aftertreatment system of the present invention. The post-treatment box is configured to define an interior space surrounded by the walls, namely the top wall 1a, the bottom wall 1b, the right wall 1c, the left wall 1d, the front wall 1e, and the rear wall 1f And a substantially rectangular parallelepiped casing 1 formed by panels such as metal panels welded to each other. The casing 1 defines a length in the X direction between the right side wall 1c and the left side wall 1d and defines a width in the Y direction between the front wall 1e and the rear wall 1f, 1a and the lower wall 1b in the Z direction. As shown, the X and Y axes are horizontal and the Z axis is vertical. The upper wall 1a, the lower wall 1b and the right wall 1c are substantially flat while the left wall 1d, the front wall 1e and the rear wall 1f bulge outward slightly. Preferably, the front wall 1e and the rear wall 1f each have substantially the same curvature through their length in the X direction.

내부 공간은 수평 분리판(5) 및 수직 분리판(6)에 의해 스월 혼합 챔버(제1 챔버; 2), SCR 컨버터 챔버(제2 챔버; 3), 및 선택적 촉매 환원(SCR) 유입 챔버(제3 챔버; 4)로 분할된다.The internal space is divided into a swirl mixing chamber (first chamber 2), an SCR converter chamber (second chamber 3), and a selective catalytic reduction (SCR) inlet chamber (first chamber 2) by a horizontal separator plate 5 and a vertical separator plate 6 Third chamber 4).

분리판(6)은 Y-Z 평면으로 연장되며, 상부벽(1a) 및 하부벽(1b)과 전면벽(1e) 및 후면벽(1f)에 밀봉 방식으로 연결된다. 분리판(5)은 X-Y 평면으로 연장되며, 전면벽(1e) 및 후면벽(1f), 우측벽(1c), 및 분리판(6)에 연결된다.The separation plate 6 extends in the Y-Z plane and is sealingly connected to the top wall 1a and the bottom wall 1b and the front wall 1e and the rear wall 1f. The separation plate 5 extends in the X-Y plane and is connected to the front wall 1e and the rear wall 1f, the right wall 1c, and the separation plate 6.

분리판(5)은 중앙부에 원형 관통공(7)을 갖는 실질적으로 직사각형이다. 적어도 하나의 리브(8)가 분리판(5)의 강도를 증가시키기 위해 관통공(7) 주위에 형성될 수 있다. 바람직하게는 상향 볼록형인 리브(8)는 관통공(7) 주위에 연속적인 원을 형성할 수 있거나, 이산 원호 세그먼트들의 집합의 형태일 수 있다. 리브(8)와 분리판(5)의 외주 사이의 영역 상의 임의의 증착을 방지하기 위해, 작은 구멍들이 분리판(5)을 통해 이 영역에 형성될 수 있다. 대안적으로, 분리판(5)과 전면벽(1e) 및 후면벽(1f), 우측벽(1c), 및 분리판(6)의 모서리들 사이에 작은 간극들이 존재한다.The separator plate 5 is substantially rectangular with a circular through-hole 7 at the center. At least one rib 8 may be formed around the through hole 7 to increase the strength of the separator plate 5. [ The ribs 8, which are preferably upwardly convex, may form a continuous circle around the through hole 7 or may be in the form of a collection of discrete arcuate segments. In order to prevent any deposition on the region between the ribs 8 and the periphery of the separator plate 5, small holes may be formed in this area through the separator plate 5. Alternatively, there are small gaps between the separator plate 5 and the edges of the front wall 1e and the rear wall 1f, the right wall 1c, and the separator plate 6.

도시된 구현예에서, 스월 혼합 챔버(2), SCR 컨버터 챔버(3), 및 SCR 유입 챔버(4)는 각각 평면도를 기준으로 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 이들은 각각 원형 또는 타원형처럼 다른 형상을 가질 수 있으며, 도시된 것 외의 적절한 벽들에 의해 정의될 수 있다.In the illustrated embodiment, the swirl mixing chamber 2, the SCR converter chamber 3, and the SCR inlet chamber 4 each have a substantially rectangular shape in plan view. However, they may each have a different shape, such as circular or elliptical, and may be defined by suitable walls other than those shown.

실질적으로 관 형태의 SCR 컨버터(9)가 SCR 컨버터 챔버(3) 내에 배치되며 SCR 유입 챔버(4) 내로 연장된다.A substantially tubular SCR converter 9 is disposed in the SCR converter chamber 3 and extends into the SCR inlet chamber 4. [

도 4에 도시된 바와 같이, 분리판(6)은 연결 라인에 의해 분할되는 상부 및 하부를 구비하는데, 이 연결 라인을 따라 분리판(5)이 분리판(6)에 연결된다. 하부는 장착공(10) 및 장착공(10) 주위의 다수의 천공(11)을 가지고 형성된다. 천공들(11)은 구멍, 슬릿, 슬롯의 형태 또는 임의의 다른 적절한 형태일 수 있다. 상부는 구멍 또는 천공을 갖지 않으며, 실질적으로 밀봉 방식으로 SCR 유입 챔버(4)에 대해 스월 혼합 챔버(2)를 분리한다.As shown in Fig. 4, the separation plate 6 has upper and lower portions divided by a connection line, and the separation plate 5 is connected to the separation plate 6 along the connection line. The lower portion is formed with a mounting hole 10 and a plurality of perforations 11 around the mounting hole 10. The perforations 11 may be in the form of holes, slits, slots or any other suitable form. The upper portion has no holes or perforations and separates the swirl mixing chamber 2 relative to the SCR inlet chamber 4 in a substantially sealed manner.

우측벽(1c)은 장착공(10)과 정렬되는 유사 장착공을 가지고 형성된다. SCR 컨버터(9)는 두 장착공을 통해 삽입되며 이에 고정되고, 그에 따라 SCR 컨버터(9)는 우측벽(1c) 및 분리판(6)에 의해 지지되되, SCR 컨버터(9)의 중심축은 X 방향으로 정렬된다. 2개의 장착공은 SCR 컨버터(9)의 대응하는 부분의 외경과 실질적으로 같은 내경을 갖는다. SCR 컨버터(9)는 장착공에서 우측벽(1c)에 대해 밀봉된다. 지지 강도를 증가시키기 위해, 우측벽(1c) 및 분리판(6)은 각각 장착공 주위의 가장자리에 플랜지를 가지고 형성될 수 있다.The right side wall 1c is formed with a similar mounting hole aligned with the mounting hole 10. The SCR converter 9 is inserted through two mounting holes and is fixed thereto so that the SCR converter 9 is supported by the right side wall 1c and the separator plate 6 and the center axis of the SCR converter 9 is X Direction. The two mounting holes have substantially the same inner diameter as the outer diameter of the corresponding portion of the SCR converter 9. [ The SCR converter 9 is sealed to the right side wall 1c in the mounting hole. In order to increase the support strength, the right side wall 1c and the separation plate 6 may be respectively formed with flanges at the edges around the mounting holes.

X 방향으로, SCR 컨버터(9)는 전체 SCR 컨버터 챔버(3)를 통해 연장되며, 내부 축방향 단부(유입 단부)에서 SCR 유입 챔버(4) 내로 소정의 길이까지 연장된다. SCR 컨버터(9)의 외부 축방향 단부(토출 단부)는 우측벽(1c) 내에 배치되거나 작은 길이만큼 우측벽(1c) 외부에 노출되고, 중공 반구 형태의 토출구 끼움 부재(12)가 SCR 컨버터(9)의 외부 축방향 단부에 부착된다. 토출관(13)이 토출구 끼움 부재(12)의 하부에 연결된다. 토출관(13)은 SCR 컨버터(9)의 중심축과 교차하는 중심축을 갖지만, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 Y, Z 방향 모두에서 이로부터 비스듬히 편향된다. SCR 컨버터(9), 토출구 끼움 부재(12), 및 토출관(13) 사이에 유체 소통이 형성된다.In the X direction, the SCR converter 9 extends through the entire SCR converter chamber 3 and extends to a predetermined length into the SCR inlet chamber 4 at the inner axial end (inlet end). The outflow end portion of the SCR converter 9 is disposed in the right wall 1c or exposed to the outside of the right wall 1c by a small length and the hollow hemispherical outlet opening member 12 is connected to the SCR converter 9). The discharge pipe (13) is connected to the lower portion of the discharge port end member (12). The discharge tube 13 has a central axis that intersects the center axis of the SCR converter 9, but is deflected from it in both the Y and Z directions as shown in Figs. Fluid communication is formed between the SCR converter 9, the discharge port member 12, and the discharge pipe 13.

SCR 반응을 위한 촉매(9a)가 SCR 컨버터(9) 내에 배치된다. 촉매(9a)는 SCR 컨버터(9)의 내부 축방향 단부에서 시작되며 그 안에서 X 방향으로 연장된다. 바람직하게는, 촉매(9a)는 SCR 컨버터(9)의 외부 축방향 단부에 도달하지 않는다. 촉매(9a)는 여러 개의 관형 세그먼트의 형태일 수 있다.A catalyst 9a for the SCR reaction is disposed in the SCR converter 9. [ The catalyst 9a starts at the inner axial end of the SCR converter 9 and extends therein in the X direction. Preferably, the catalyst 9a does not reach the outer axial end of the SCR converter 9. The catalyst 9a may be in the form of several tubular segments.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배기가스 유입 부재(14)가 스월 혼합 챔버(2)에 배기가스 스트림을 도입하기 위해 스월 혼합 챔버(2)와 유체 소통되도록 전면벽(1e)에 장착된다. 배기가스 유입 부재(14)의 장착 위치는 상부벽(1a)과 우측벽(1c) 사이의 전면벽(1e)의 모서리 영역에 있다.The exhaust gas inflow member 14 is mounted to the front wall 1e to be in fluid communication with the swirl mixing chamber 2 for introducing the exhaust gas stream into the swirl mixing chamber 2 as shown in Figures 2 and 3, do. The mounting position of the exhaust gas inflow member 14 is in the corner area of the front wall 1e between the top wall 1a and the right wall 1c.

배기가스 유입 부재(14)는 바람직하게는 실질적으로 Y 방향으로 연장되는 중심축을 갖도록 수평으로 배치되고, 그에 따라 배기가스 스트림은 주로 Y 방향으로 스월 혼합 챔버(2) 내로 흐른다. 대안적으로, 배기가스 유입 부재(14)의 중심축은 Y 방향으로부터 상향 또는 하향으로 약간 비스듬할 수 있다.The exhaust gas inlet member 14 is disposed horizontally, preferably with a central axis extending substantially in the Y direction so that the exhaust gas stream flows mainly into the swirl mixing chamber 2 in the Y direction. Alternatively, the center axis of the exhaust gas inflow member 14 may be slightly obliquely upward or downward from the Y direction.

배기가스 유입 부재(14)의 중심축은 X 방향으로 이격되어 관통공(7)의 중심축으로부터 오프셋된다.The center axis of the exhaust gas inflow member 14 is offset from the center axis of the through hole 7 in the X direction.

이런 방식으로 배기가스 유입 부재(14)를 배치함으로써, 배기가스가 이를 통해 토출구 끼움 부재(12) 내로 흐를 때, 배기가스는 먼저 주로 Y 방향으로 흐르고, 다음으로 후면벽(1f), 분리판(6), 및 전면벽(1e)에 의해 편향되어, 순서대로 방향이 바뀐다. 따라서, 도 5 및 도 7의 화살표에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 배기가스의 스월 유동이 스월 혼합 챔버(2) 내에 발생된다. 스월 유동은 실질적으로 관통공(7)의 중심점을 통과하는 수직 스월축(O) 주위에 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 배기가스는 다층(다회전)으로 스월 혼합 챔버(2) 내에서 소용돌이친다.By arranging the exhaust gas inflow member 14 in this manner, the exhaust gas flows primarily in the Y direction first when the exhaust gas flows into the outlet member 12 through the exhaust gas, and then flows into the rear wall 1f, 6, and the front wall 1e, and are turned in order. Thus, swirl flow of the exhaust gas is generated in the swirl mixing chamber 2, as schematically indicated by arrows in Figs. 5 and 7. The swirl flow is substantially around the vertical swath axis O passing through the center point of the through-hole 7. As shown in FIG. 7, the exhaust gas swirls in the swirl mixing chamber 2 in multiple layers (multiple turns).

처리 유체 유입 부재(15)가 스월 혼합 챔버(2)에 AdBlue와 같은 우레아 수용액(배기가스 처리 유체)을 분사하기 위해 스월 혼합 챔버(2)와 유체 소통되도록 우측벽(1c)에 장착된다. 처리 유체 유입 부재(15)의 장착 위치는 배기가스 유입 부재(14) 인근에 있는, 상부벽(1a)과 전면벽(1e) 사이의 우측벽(1c)의 모서리 영역에 있다. 바람직하게는 수평인 처리 유체 유입 부재(15)의 중심축은 토출관(13)의 중심축보다 높고, 그에 따라 스월 혼합 챔버(2) 내의 처리 유체 유입 부재(15)의 개구는 스월 유동의 상층들(회전들), 특히 최상층(회전)에 대향한다.The treatment fluid inflow member 15 is mounted on the right wall 1c so as to be in fluid communication with the swirl mixing chamber 2 to inject an aqueous urea solution (exhaust gas treatment fluid) such as AdBlue into the swirl mixing chamber 2. The mounting position of the treatment fluid inflow member 15 is in the edge area of the right side wall 1c between the top wall 1a and the front wall 1e near the exhaust gas inflow member 14. [ The central axis of the treatment fluid inflow member 15 which is preferably horizontal is higher than the center axis of the discharge pipe 13 so that the opening of the treatment fluid inflow member 15 in the swirl mixing chamber 2, (Rotations), in particular the top layer (rotation).

게다가, 처리 유체 유입 부재(15)의 중심축은 전면벽(1e)의 반대 방향을 향하도록 X 방향으로부터 비스듬히 편향되고, 그에 따라 우레아 용액은 처리 유체 유입 부재(15) 전방에서 배기가스의 유동 방향에 수직인 방향 성분 및 배기가스의 유동 방향을 따른 방향 성분을 갖는 분사 방향으로 스월 혼합 챔버(2)에 분사된다.In addition, the central axis of the treatment fluid inflow member 15 is diagonally deflected from the X direction so as to face the opposite direction of the front wall 1e, so that the urea solution is directed in the flow direction of the exhaust gas in front of the treatment fluid inflow member 15 And is injected into the swirl mixing chamber 2 in the direction of injection having direction components perpendicular to the direction of flow of the exhaust gas.

배기가스 유입 부재(14) 및 처리 유체 유입 부재(15)가 후처리 박스의 다른 위치 또는 다른 벽 상에 배치될 수 있음은 물론이다.The exhaust gas inflow member 14 and the process fluid inflow member 15 may be disposed on other positions or other walls of the post-processing box.

이런 방식으로 처리 유체 유입 부재(15)를 배치함으로써, 우레아 용액은 대향하는 배기가스의 유동 방향에 대해 비스듬한 방향으로 토출구 끼움 부재(12)에 분사된다. 도 6의 파선에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 흐르는 배기가스의 영향으로, 우레아 용액의 액적은 실질적으로 처리 유체 유입 부재(15)와 분리판(6)과 후면벽(1f) 사이에 정의되는 영역에서 흐른다. 분리판(6) 및 후면벽(1f)에 충돌 시, 우레아 용액의 일부 액적은 더 작은 액적으로 분해되고, 이는 배기가스의 스월 유동에 포함되어 그 안에서 혼합되며 증발될 것이다. 스월 혼합 챔버(2) 내의 스월 운동은 배기가스 내의 처리제의 혼합도의 증가에 기여한다. 액적의 다른 일부는 분리판(6) 및 후면벽(1f) 상에 액막을 형성할 수 있고, 이는 배기가스에서 기인한 고온에서 신속하게 증발될 것이다. 우레아 용액이 증발됨으로써 NH3가 발생된다.By arranging the treatment fluid inflow member 15 in this manner, the urea solution is injected into the discharge port member 12 in an oblique direction with respect to the flow direction of the opposite exhaust gas. As shown schematically by the broken line in Fig. 6, due to the influence of flowing exhaust gas, the droplet of the urea solution is substantially in the region defined between the treatment liquid inflow member 15 and the separation plate 6 and the rear wall 1f Lt; / RTI > Upon collision with the separator plate 6 and the rear wall 1f, some droplets of the urea solution will be broken down into smaller droplets, which will be included in the swirling flow of the exhaust gas, mixed therein and evaporated. The swirl motion in the swirl mixing chamber 2 contributes to an increase in the mixing degree of the treating agent in the exhaust gas. Another portion of the droplet may form a liquid film on the separator plate 6 and the rear wall 1f, which will rapidly evaporate at the high temperature caused by the exhaust gas. The urea solution evaporates and NH 3 is generated.

스월 운동의 형성을 용이하게 하기 위해, 유동 편향기들이 스월 혼합 챔버(2) 내에 배치될 수 있다.To facilitate formation of the swirl motion, flow deflectors may be disposed in the swirl mixing chamber 2.

온도 센서가 유입 배기가스의 온도를 감지하기 위해 후처리 박스의 벽 내에 배치될 수 있다. 온도는 우레아 용액의 계량된 양을 판단 및 조절 시에 사용될 수 있다.A temperature sensor may be disposed within the wall of the post-processing box to sense the temperature of the incoming exhaust gas. The temperature can be used to determine and control the metered amount of urea solution.

도 7에 도시된 바와 같이, NH3 및 배기가스의 혼합물은 다층으로 스월 혼합 챔버(2) 내에서 소용돌이친 후, 스월 유동의 최하층에서, 분리판(5)의 관통공(7)을 통해 하향으로 SCR 컨버터 챔버(3) 내로 흐른다. 하향 유동에는 액체 상태의 우레아 용액의 액적이 거의 존재하지 않는다. SCR 컨버터 챔버(3)에서, 혼합물은 분리판(6)의 하부를 향해 실질적으로 X 방향으로 SCR 컨버터(9) 주위에서 흐른다. 다음으로, 혼합물은 분리판(6)의 천공들(11)을 통과하며 SCR 유입 챔버(4)에 들어간다. SCR 유입 챔버(4)에서, 혼합물은 방향이 역전되며 SCR 컨버터(9) 내로 흐른다.As shown in FIG. 7, the mixture of NH 3 and exhaust gas is swirled in the swirl mixing chamber 2 in a multilayered manner, and then flows downward through the through holes 7 of the separator plate 5 in the lowest layer of the swirl flow, Into the SCR converter chamber 3. In the downward flow, there is almost no liquid droplet of urea solution. In the SCR converter chamber 3, the mixture flows around the SCR converter 9 substantially in the X direction toward the bottom of the separator plate 6. Next, the mixture passes through the perforations 11 of the separator plate 6 and enters the SCR inlet chamber 4. In the SCR inlet chamber 4, the mixture is reversed in direction and flows into the SCR converter 9.

스월 혼합 챔버(2)로부터 SCR 컨버터(9)로의 혼합물의 유동 경로에서, 혼합물은 방향이 여러 번 바뀐다. 스월 운동 및 이후 방향 변경 덕분에, NH3는 매우 높은 정도로 배기가스와 완전히 혼합된다. SCR 컨버터(9)에서, 균질 혼합물이 X 방향으로 흐르고, 촉매(9a)의 도움으로 NH3와 배기가스 내의 질소산화물과 산소 사이에 선택적 촉매 환원 반응이 일어나서, 이산화탄소, 질소, 및 물을 형성하고, 이는 토출관(13)을 통해 SCR 컨버터(9)로부터 토출될 것이다.In the flow path of the mixture from the swirl mixing chamber 2 to the SCR converter 9, the mixture changes direction several times. Thanks to the swirl motion and subsequent change of direction, the NH 3 is completely mixed with the exhaust gas to a very high degree. In the SCR converter 9, the homogeneous mixture flows in the X direction, and with the aid of the catalyst 9a, a selective catalytic reduction reaction takes place between NH 3 and nitrogen oxide and oxygen in the exhaust gas to form carbon dioxide, nitrogen, and water , Which will be discharged from the SCR converter 9 through the discharge pipe 13.

도시된 구현예에서, SCR 유입 챔버(4)는 스월 혼합 챔버(2) 및 SCR 컨버터 챔버(3) 둘 다의 옆에 배치되는 것을 주목한다. 그러나, 도시되지 않은 변형예에서, SCR 유입 챔버(4)는 SCR 컨버터 챔버(3)의 옆에만 배치될 수 있다. 이 경우, 분리판(6)은 단지 SCR 유입 챔버(4)와 SCR 컨버터 챔버(3)를 분리하므로, 전술한 분리판(6)의 하부에 의해서만 형성된다. SCR 유입 챔버(4) 위쪽의 공간은 다른 요소들, 심지어 배기가스 유입 부재(14)를 배치하는 데에 사용될 수 있다. 다른 변형예에서, SCR 유입 챔버(4)는 전체 스월 혼합 챔버(2) 및 SCR 컨버터 챔버(3)의 일부의 옆에 배치된다.Note that in the illustrated embodiment, the SCR inlet chamber 4 is disposed next to both the swirl mixing chamber 2 and the SCR converter chamber 3. However, in a variation not shown, the SCR inlet chamber 4 may be disposed only on the side of the SCR converter chamber 3. In this case, the separator 6 separates only the SCR inlet chamber 4 and the SCR converter chamber 3, so that it is formed only by the lower portion of the separator plate 6 described above. The space above the SCR inlet chamber 4 can be used to dispose of other components, even the exhaust gas inlet member 14. In another variant, the SCR inlet chamber 4 is arranged next to a part of the entire swirl mixing chamber 2 and the SCR converter chamber 3.

배기가스 후처리 시스템은 계량 방식으로 스월 혼합 챔버(2)에 우레아 용액을 공급하기 위해 처리 유체 유입 부재(15)를 통해 후처리 박스에 통합될 수 있는 처리 유체 공급 모듈(예를 들어, 투여 모듈)을 추가로 포함한다.The exhaust aftertreatment system includes a treatment fluid supply module (e.g., a treatment fluid supply module) that can be integrated into the post-treatment box via the treatment fluid inflow member 15 to supply the urea solution to the swirl mixing chamber 2 in a metered manner ).

NOx 센서를 장착하기 위한 NOx 센서 보스(16)가 토출구 끼움 부재(12)에 장착된다. NOx 센서 보스(16)는 바람직하게는 토출관(13)에서 멀리 있는 위치에 있다. NOx 센서는 NOx 센서 보스(16)에 장착될 수 있되, 그 감지 단부는 처리된 배기가스 내의 잔류 질소산화물의 농도를 감지하기 위해 토출구 끼움 부재(12)의 내부 공간 내로 연장된다. 처리된 배기가스 내의 잔류 질소산화물의 농도는 배기가스 후처리 시스템의 성능을 평가하기 위한 지표로 사용될 것이며, 후처리 박스의 일부 파라미터는 성능을 최적화하기 위해 조절될 수 있다. 이들 파라미터는 특히:The NOx sensor boss 16 for mounting the NOx sensor is mounted on the discharge port fitting member 12. [ The NOx sensor boss 16 is preferably located at a position remote from the discharge pipe 13. The NOx sensor can be mounted to the NOx sensor boss 16, the sensing end of which extends into the interior space of the outlet port member 12 to sense the concentration of residual nitrogen oxides in the treated exhaust gas. The concentration of the residual nitrogen oxides in the treated exhaust gas will be used as an indicator for evaluating the performance of the exhaust gas aftertreatment system and some parameters of the aftertreatment box can be adjusted to optimize performance. These parameters are especially:

배기가스 유입 부재(14)의 내경; The inner diameter of the exhaust gas inflow member 14;

스월 혼합 챔버(2)의 형상 및 크기, 특히 직사각형일 때 스월 혼합 챔버(2)의 길이, 폭, 및 높이; The shape and size of the swirl mixing chamber 2, in particular the length, width and height of the swirl mixing chamber 2 when it is rectangular;

수평 분리판(5)의 관통공(7)의 직경; The diameter of the through hole 7 of the horizontal separator plate 5;

배기가스 유입 부재(14)에 대한 처리 유체 유입 부재(15)의 배향 및 위치; The orientation and position of the treatment fluid inflow member (15) relative to the exhaust gas inflow member (14);

(예를 들어, 다양한 유형의 분사기를 이용하는) 처리 유체 투여 모듈의 유형; 및 A type of treatment fluid administration module (e.g., using various types of injectors); And

관통공(7)의 중심에 대한 배기가스 유입 부재(14)의 편심. The eccentricity of the exhaust gas inflow member (14) with respect to the center of the through hole (7).

후처리 박스 및 배기가스 후처리 시스템의 다양한 구성 및 응용이 당업자들에 의해 고려될 수 있다.Various configurations and applications of post-treatment boxes and exhaust aftertreatment systems can be considered by those skilled in the art.

본 발명의 후처리 박스에서는, 그 안의 스월 혼합 챔버(2)를 사용함으로써, 우레아 용액을 배기가스 스트림과 혼합하며 증발시키기 위한 (최대 1000 mm에 이르는 불필요한) 기다란 배기관의 필요성을 제거한다.In the post-treatment box of the present invention, the use of the swirl mixing chamber 2 therein eliminates the need for long exhaust pipes (up to 1000 mm unnecessary) for mixing and evaporating the urea solution with the exhaust gas stream.

또한, SCR 컨버터 챔버(3)는 스월 혼합 챔버(2) 바로 아래에 배치되며, SCR 유입 챔버(4)는 SCR 컨버터 챔버(3)의 옆 또는 스월 혼합 챔버(2)와 SCR 컨버터 챔버(3) 둘 다의 옆에 배치되고, 그에 따라 더 작은 크기를 갖는 조밀한 후처리 박스를 형성한다. 후처리 박스는 내연기관이 장착된 다양한 종류의 차량 또는 기계 내에 용이하게 적용될 수 있다.The SCR converter chamber 3 is also disposed directly below the swirl mixing chamber 2 and the SCR inlet chamber 4 is connected to the side of the SCR converter chamber 3 or to the side of the swirl mixing chamber 2 and the SCR converter chamber 3, Are disposed next to both, thereby forming a dense post-treatment box with a smaller size. The post-treatment box can be easily applied in various types of vehicles or machines equipped with an internal combustion engine.

게다가, 우레아 용액은 SCR 컨버터(9)에 들어가기 전에 완전히 증발되며 배기가스 내에 혼합되고, 그에 따라 SCR 컨버터(9)에서 선택적 촉매 환원 반응이 효과적으로 일어날 수 있다. 그러므로, SCR 컨버터(9) 및 촉매(9a)의 크기, 중량, 및 비용을 감소시킬 수 있는 한편, 같거나 더 나은 성능을 보장할 수 있다. 후처리 박스, 특히 스월 혼합 챔버(2)의 크기는 주로 배기가스 질량 유량 및 원하는 혼합도에 따라 좌우된다. 후처리 박스는 유사한 배기가스 질량 유량을 혼합하기 위해 필요한 관보다 훨씬 더 작은 크기를 가질 수 있다.In addition, the urea solution is completely evaporated before it enters the SCR converter 9 and is mixed in the exhaust gas, so that the selective catalytic reduction reaction in the SCR converter 9 can take place effectively. Therefore, the size, weight, and cost of the SCR converter 9 and the catalyst 9a can be reduced while ensuring the same or better performance. The size of the post-treatment box, especially the swirl mixing chamber 2, depends mainly on the exhaust gas mass flow rate and the desired degree of mixing. The post-treatment box may have a much smaller size than the tube required to mix similar exhaust gas mass flow rates.

아울러, 반응제 투여 모듈은 후처리 박스에 통합될 수 있고, 그에 따라 기다란 배기관 상에서 투여 모듈의 장착 위치를 고려할 필요가 없다.In addition, the reagent dosing module may be integrated into the post-treatment box, so that it is not necessary to consider the mounting location of the dosing module on the long exhaust duct.

또한, 스월 혼합 챔버(2)에 의해 진보된 혼합 개념이 후처리 박스 내에 적용되고, 그에 따라 스월 혼합 챔버(2) 내에 결정화가 있어도, 배기관 차단의 위험이 없다.Further, even if the advanced mixing concept is applied by the swirl mixing chamber 2 in the post-treatment box, and thus there is crystallization in the swirl mixing chamber 2, there is no risk of shutoff of the exhaust pipe.

게다가, 온도 센서가 배기가스의 보다 정확한 상류 온도를 제공하기 위해 후처리 박스 상의 최적의 위치에 배치될 수 있고, 이는 보다 정확한 SCR 교정으로 이어지며 우레아 소비의 감소를 야기한다.In addition, the temperature sensor can be placed in the optimal position on the post-treatment box to provide a more accurate upstream temperature of the exhaust gas, leading to more accurate SCR calibration and a reduction in urea consumption.

아울러, 스월 혼합 챔버(2)는 후처리 박스 내에 일체로 직접 형성되고, 그에 따라 종래 기술에 따른 배기관 내에 별개의 정적 혼합기를 장착하는 작동이 제거된다.In addition, the swirl mixing chamber 2 is integrally formed directly in the post-treatment box, thereby eliminating the operation of mounting a separate static mixer in the exhaust pipe according to the prior art.

특정 구현예들이 설명되었지만, 이들 구현예는 단지 예로서 제시된 것으로, 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 첨부된 청구범위 및 균등물은 본 발명의 범주 및 정신에 속하는 모든 수정, 치환, 및 변경을 포괄하도록 의도된다.Although specific implementations have been described, these implementations are provided by way of example only and are not intended to limit the scope of the present invention. The appended claims and the equivalents are intended to cover all modifications, substitutions and alterations that fall within the spirit and scope of the invention.

Claims (15)

엔진 배기가스를 처리하기 위한 후처리 박스에 있어서,
제1 챔버(2), 상기 제1 챔버(2) 아래의 제2 챔버(3), 및 상기 제2 챔버(3) 옆의 제3 챔버(4)를 정의하되, 상기 제2 챔버(3)는 개구(7)를 갖는 분리판(5)에 의해 상기 제1 챔버(2)로부터 분리되고, 상기 제3 챔버(4)는 상기 제2 챔버(3)로부터 분리되지만 상기 제2 챔버(3)와 여전히 유체 소통되는 것인 케이싱(1);
각각 상기 제1 챔버(2)에 배기가스 스트림 및 배기가스 처리 유체를 유입시키기 위해 상기 케이싱(1)에 장착되는 배기가스 유입 부재(14) 및 처리 유체 유입 부재(15); 및
상기 제2 챔버(3)를 통해 연장되며 상기 제3 챔버(4) 내로 개방되는 관형 처리 보조 요소(9)를 포함하고;
상기 배기가스 유입 부재(14)는 상기 배기가스 스트림의 스월 운동이 상기 제1 챔버(2) 내에 발생되게 하는 배향으로 배치되며;
상기 처리 유체 유입 부재(15)는 상기 배기가스 처리 유체가 상기 스월 배기가스 스트림 내로 흐르며 그 안에서 혼합되게 하는 배향으로 배치되는, 후처리 박스.
A post-treatment box for treating engine exhaust gas,
A second chamber 3 below the first chamber 2 and a third chamber 4 beside the second chamber 3, wherein the second chamber 3 defines a first chamber 2, a third chamber 4 below the first chamber 2, Is separated from the first chamber (2) by a separation plate (5) having an opening (7) and the third chamber (4) is separated from the second chamber (3) (1); < / RTI >
An exhaust gas inflow member (14) and a treatment fluid inflow member (15) mounted on the casing (1) for introducing an exhaust gas stream and an exhaust gas treatment fluid into the first chamber (2), respectively; And
A tubular processing auxiliary element (9) extending through said second chamber (3) and opening into said third chamber (4);
The exhaust gas inlet member (14) is arranged in an orientation such that swirl motion of the exhaust gas stream is generated in the first chamber (2);
Wherein the treatment fluid inflow member (15) is disposed in an orientation such that the exhaust gas treatment fluid flows into the swirl exhaust gas stream and is mixed therein.
제1항에 있어서,
상기 처리 유체 유입 부재(15)는 그 개구에서 상기 제1 챔버(2)에 대한 분사 방향을 정의하되, 상기 분사 방향은 상기 처리 유체 유입 부재(15) 전방에서 상기 배기가스의 유동 방향에 수직인 제1 방향 성분 및 상기 처리 유체 유입 부재(15) 전방에서 상기 배기가스의 유동 방향을 따른 제2 방향 성분을 가지는, 후처리 박스.
The method according to claim 1,
The process fluid inflow member (15) defines an injection direction for the first chamber (2) at an opening thereof, the injection direction being perpendicular to a flow direction of the exhaust gas in front of the process fluid inflow member (15) And having a first direction component and a second direction component along the flow direction of the exhaust gas in front of the treatment fluid inflow member (15).
제1항에 있어서,
상기 배기가스는 다층으로 상기 제1 챔버(2) 내에서 소용돌이치고, 상기 처리 유체 유입 부재(15)는 상기 스월 유동의 상층들, 특히 최상층에 대향하게 하는 높이에 위치하는, 후처리 박스.
The method according to claim 1,
Wherein the exhaust gas swirls in the first chamber (2) in multiple layers and the treatment fluid inflow member (15) is located at a height to face the upper layers of the swirl flow, especially the uppermost layer.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기가스 유입 부재(14) 및 상기 처리 유체 유입 부재(15)는 서로 인접하게 배치되되, 각각은 실질적으로 수평 중심축을 가지고, 상기 분리판(5)은 또한 실질적으로 수평인 것인, 후처리 박스.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the exhaust gas inflow member (14) and the treatment fluid inflow member (15) are disposed adjacent to each other, each having a substantially horizontal central axis, and the separator plate (5) box.
제4항에 있어서,
상기 개구(7)는 원형 구멍이며, 상기 배기가스 유입 부재(14)의 상기 중심축은 상기 개구(7)의 반경 방향으로 상기 개구(7)의 중심으로부터 오프셋되는, 후처리 박스.
5. The method of claim 4,
Wherein said opening (7) is a circular hole and said central axis of said exhaust gas inlet member (14) is offset from the center of said opening (7) in the radial direction of said opening (7).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기가스 유입 부재(14) 및 상기 처리 유체 유입 부재(15)는 둘 다 상기 케이싱(1)의 상부벽에 인접하게 배치되는, 후처리 박스.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the exhaust gas inflow member (14) and the treatment fluid inflow member (15) are both disposed adjacent to the upper wall of the casing (1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 목표 성분은 NOx를 포함하고, 상기 배기가스 처리 유체는 우레아 수용액이며, 상기 처리 보조 요소(9)는 상기 촉매(9a)가 배치되는 선택적 촉매 환원 컨버터인, 후처리 박스.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the target component comprises NOx, the exhaust gas treating fluid is an aqueous urea solution, and the treatment auxiliary component (9) is an optional catalytic reduction converter in which the catalyst (9a) is disposed.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 챔버(4)는 추가 분리판(6)에 의해 상기 제2 챔버(3)로부터 분리되되, 상기 추가 분리판(6)은 상기 제3 챔버(4)와 상기 제2 챔버(3) 사이의 유체 소통을 형성하기 위한 천공(11)을 가지고 형성되는, 후처리 박스.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The third chamber 4 is separated from the second chamber 3 by an additional separation plate 6 and the additional separation plate 6 is connected to the third chamber 4 and the second chamber 3, (11) for forming a fluid communication between the first and second fluid channels.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 챔버(4)는 상기 제1 및 제2 챔버(2, 3) 둘 다의 옆에 배치되며, 추가 분리판(6)에 의해 상기 제1 및 제2 챔버(2, 3)로부터 분리되되, 상기 추가 분리판(6)은 밀봉 방식으로 상기 제1 챔버(2)로부터 상기 제3 챔버(4)를 분리하는 제1 부분, 및 상기 제2 챔버(3)로부터 상기 제3 챔버(4)를 분리하는 제2 부분을 구비하고, 상기 제2 부분은 상기 제3 챔버(4)와 상기 제2 챔버(3) 사이의 유체 소통을 형성하기 위한 천공(11)을 가지고 형성되는, 후처리 박스.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
The third chamber 4 is disposed next to both the first and second chambers 2 and 3 and is separated from the first and second chambers 2 and 3 by an additional separation plate 6 Wherein said additional separator plate (6) comprises a first part separating said third chamber (4) from said first chamber (2) in a sealing manner and a second part separating said third chamber (4) from said second chamber Wherein the second portion is formed with a perforation (11) for forming a fluid communication between the third chamber (4) and the second chamber (3), the second portion box.
제9항에 있어서,
상기 분리판(5)은 상기 추가 분리판(6)에 수직이며 이에 연결되되, 상기 추가 분리판(6)의 상기 제1 및 제2 부분은 상기 분리판(5)과 상기 추가 분리판(6) 사이의 연결에 의해 분리되는, 후처리 박스.
10. The method of claim 9,
Wherein said separator plate (5) is perpendicular to and connected to said additional separator plate (6), said first and second portions of said additional separator plate (6) ). ≪ / RTI >
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가 분리판(6)은 추가로 상기 처리 보조 요소(9)의 일부가 지지되는 제1 장착공(10)을 가지고 형성되며, 상기 케이싱(1)의 벽부는 상기 처리 보조 요소(9)의 다른 일부가 지지되는 제2 장착공을 가지고 형성되는, 후처리 박스.
11. The method according to any one of claims 8 to 10,
Characterized in that the additional separator plate (6) is further formed with a first mounting hole (10) in which a part of the processing auxiliary element (9) is supported and the wall part of the casing (1) And the other part is formed with a second mounting hole to be supported.
제11항에 있어서,
상기 처리 보조 요소(9)의 상기 다른 일부에 연결되는 토출구 끼움 부재(12), 및 상기 토출구 끼움 부재(12)에 결합되며 상기 처리 보조 요소(9)의 상기 중심축으로부터 비스듬히 배치되는 토출관(13)을 추가로 포함하는, 후처리 박스.
12. The method of claim 11,
(12) connected to the other part of the processing auxiliary element (9), and a discharge pipe (12) connected to the discharge port member (12) and arranged obliquely from the central axis of the processing auxiliary element 13). ≪ / RTI >
제12항에 있어서,
상기 토출구 끼움 부재(12) 내의 목표 성분의 농도를 감지하기 위해 상기 토출구 끼움 부재(12)에 장착되는 목표 성분 센서; 및/또는
상기 제1 챔버(2) 내의 상기 유입 배기가스의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 추가로 포함하는, 후처리 박스.
13. The method of claim 12,
A target component sensor mounted on the discharge port member (12) for sensing a concentration of a target component in the discharge port member (12); And / or
Further comprising a temperature sensor for sensing the temperature of the incoming exhaust gas in the first chamber (2).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후처리 박스는 상기 스월 유동을 형성하도록 상기 배기가스를 지향시키기 위해 상기 제1 챔버(2) 내에 배치되는 하나 이상의 유동 편향기를 추가로 포함하는, 후처리 박스.
14. The method according to any one of claims 1 to 13,
Wherein the post-treatment box further comprises at least one flow deflector disposed in the first chamber (2) for directing the exhaust gas to form the swirl flow.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 후처리 박스; 및
처리 유체 유입 부재(15)를 통해 상기 후처리 박스에 조립되는 처리 유체 분사 장치, 특히 처리 유체 투여 모듈을 포함하는, 배기가스 후처리 시스템.
A post-treatment box as claimed in any one of claims 1 to 14; And
And a treatment fluid dispensing device, in particular a treatment fluid dispensing module, which is assembled in the after treatment box via a treatment fluid inflow member (15).
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