RU2362024C1 - Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство - Google Patents

Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство Download PDF

Info

Publication number
RU2362024C1
RU2362024C1 RU2007140644/06A RU2007140644A RU2362024C1 RU 2362024 C1 RU2362024 C1 RU 2362024C1 RU 2007140644/06 A RU2007140644/06 A RU 2007140644/06A RU 2007140644 A RU2007140644 A RU 2007140644A RU 2362024 C1 RU2362024 C1 RU 2362024C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixing device
urea
mixing
gas
mixing chamber
Prior art date
Application number
RU2007140644/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007140644A (ru
Inventor
Ханс Хенрик ЙОЧУМСЕН (DK)
Ханс Хенрик ЙОЧУМСЕН
Стин КАЛЕР (DK)
Стин КАЛЕР
Карим ЛИНДБЕРГ (DK)
Карим ЛИНДБЕРГ
Мартин Эбро КРИСТЕНСЕН (DK)
Мартин Эбро КРИСТЕНСЕН
Нильс Стубагер КИМЕР (DK)
Нильс Стубагер КИМЕР
Нильс Торп МАДСЕН (DK)
Нильс Торп МАДСЕН
Янус Юл РАСМУССЕН (DK)
Янус Юл РАСМУССЕН
Том ЙОХАНСЕН (SE)
Том ЙОХАНСЕН
Original Assignee
Грундфос Нонокс А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Грундфос Нонокс А/С filed Critical Грундфос Нонокс А/С
Publication of RU2007140644A publication Critical patent/RU2007140644A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2362024C1 publication Critical patent/RU2362024C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Смесительное устройство предпочтительно содержит впускной канал мочевины и впускной канал газа для подачи соответственно мочевины и газа в смесительную камеру смесительного устройства и выпускной канал для выпуска смеси мочевины и газа из смесительной камеры, причем эти впускные каналы и выпускной канал могут предпочтительно иметь удлинение в сторону потока и предпочтительно проходят в смесительную камеру, и выпускной канал предпочтительно начинается из смесительной камеры. Устройство содержит клапан во впускном канале, обеспечивающем удаление кристаллов на поверхностях канала, причем клапан выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения. Клапан содержит поршень с пружинным средством и плоский элемент, имеющий отверстие. Такое выполнение снижает отложение кристаллов мочевины на поверхностях впускного канала. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к смешиванию мочевины с воздухом и введению смеси воздуха и мочевины в систему выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в частности дизеля.
В связи с настоящим изобретением установлено, что мочевина, растворенная в жидкости, такой как вода, при смешивании с воздухом под давлением может кристаллизоваться, что обычно приводит к тому, что смесительное устройство, используемое для смешивания мочевины с воздухом, забивается, и дальнейшее смешивание невозможно. Кроме того, установлено, что рост кристаллов происходит в направлении, встречном потоку воздуха (даже при высокой скорости).
Целью настоящего изобретения является, таким образом, создание устройства, в котором забивание сведено к минимуму или исключено.
В соответствии с широким аспектом настоящего изобретения предлагается смесительное устройство для смешивания мочевины с газом, причем указанная мочевина предпочтительно растворена в текучей среде, предпочтительно воде, а указанным газом предпочтительно является воздух. Смесительное устройство предпочтительно содержит впускной канал мочевины и впускной канал газа для подачи соответственно мочевины и газа в смесительную камеру смесительного устройства и выпускной канал для выпуска смеси мочевины и газа из смесительной камеры. Эти впускные каналы и выпускной канал могут предпочтительно иметь удлинение в сторону потока и предпочтительно проходят в смесительную камеру, а выпускной канал предпочтительно начинается из смесительной камеры. Предпочтительно, по меньшей мере, часть впускного канала газа для подачи воздуха в смесительную камеру выполнена таким образом, что отложение кристаллов мочевины на выбранных поверхностях указанного впускного канала значительно (обычно в том смысле, что отложившиеся кристаллы не забивают впускной канал) или полностью предотвращено. Это может обеспечиваться, как явствует из формулы изобретения и описания предпочтительных вариантов осуществления, путем придания этим поверхностям гладкости или использования не допускающих прилипания материалов с таким расчетом, чтобы кристаллы не могли откладываться на выбранных поверхностях, предпочтительно в такой мере, чтобы предотвратить забивание. Альтернативно этому или в сочетании с этим впускной канал газа может быть выполнен таким образом, чтобы кристаллы, откладывающиеся на выбранных поверхностях, удалялись при использовании, например во время смешивания, смесительного устройства.
В соответствии с настоящим изобретением клапан смесительного устройства содержит поршень, который смещается к гнезду клапана пружинным средством таким образом, что когда разница давлений на клапане выше предварительно выбранного порогового значения, клапан открывается, позволяя газу протекать в смесительную камеру. Пружинное средство выполнено таким образом, чтобы вызывать возвратно-поступательное движение поршня, когда газ протекает через клапан, и при этом поршень последовательно садится в гнездо и выходит из него. Клапан смесительного устройства содержит плоский элемент, имеющий отверстие, причем когда разница давлений на плоском элементе ниже первого предварительного выбранного порогового значения, указанный плоский элемент упирается в элемент перед ним во впускном канале вблизи отверстия, чтобы обеспечить уплотнение впускного канала газа, и когда разница давлений на плоском элементе выше второго предварительного выбранного порогового значения, плоский элемент не упирается в элемент перед ним, чтобы позволить воздуху протекать в смесительную камеру через отверстие. Плоский элемент выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения относительно элемента, расположенного перед ним, когда газ протекает через отверстие, и при этом плоский элемент последовательно садится на элемент перед ним и отходит из него.
В соответствии с настоящим изобретением впускной канал газа проходит в смесительную камеру после места, в котором в смесительную камеру проходит впускной канал мочевины и, по меньшей мере, часть поверхности впускного канала газа является гладкой и (или) не допускающей прилипания во избежание отложения кристаллов на ней. Частью поверхности, являющейся гладкой, является отверстие, через которое газ может протекать в смесительную камеру. Отверстие направляет поток газа в смесительную камеру таким образом, что создается или усиливается вихрь.
Также смесительное устройство дополнительно содержит средство для нагревания, по меньшей мере, части впускного канала газа и (или) части смесительной камеры до температуры выше +132°С, предпочтительно выше +140°С, и, в частности, выше точки плавления кристаллов мочевины, причем нагревательное средство (средства) предпочтительно предназначено (предназначены) для постоянного или периодического нагревания. Нагревательное средство (средства) предпочтительно предназначено (предназначены) для нагревания зоны, где впускной канал газа проходит в смесительную камеру. Нагревательное средство (средства) содержит (содержат) электрический элемент, создающий тепло при пропускании через него электрического тока.
Смесительное устройство дополнительно содержит дозировочный насос, предназначенный для дозирования сжиженной мочевины и перекачивания сжиженной мочевины во впускной канал мочевины. А также смесительное устройство дополнительно содержит источник воздуха для подачи газа под давлением во впускной канал газа.
В соответствии с настоящим изобретением двигатель, содержащий смесительное устройство, дополнительно содержит дозировочное и управляющее устройство, причем указанное дозировочное и управляющее устройство измеряет характеристики двигателя, связанные с вырабатываемой мощностью двигателя, такие как температура отработавших газов, частота вращения и (или) расход топлива, и дозировочное и управляющее устройство определяет количество мочевины, которое необходимо добавлять в отработавшие газы, и соответственно управляет дозировочным насосом.
В соответствии с настоящим изобретением в транспортном средстве, содержащем двигатель, источником воздуха является воздушный компрессор, подающий воздух под давлением не только в смесительное устройство.
В соответствии с настоящим изобретением предложен ряд разных вариантов осуществления, цель которых заключается в том, чтобы исключить забивание в результате роста кристаллов. Их подробное описание можно найти в последующем разделе, в котором описываются различные детали предпочтительных вариантов осуществления изобретения, а также в прилагаемой формуле изобретения.
Следует отметить, что хотя в приведенном описании основное внимание уделено смешиванию мочевины, растворенной в воде, и воздуха, изобретение применимо и к случаям, когда смешиваются другие материалы, и когда происходит или может произойти забивание в результате образования кристаллов.
Ниже настоящее изобретение и, в частности, его предпочтительные варианты осуществления описываются со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фиг.1 представлена общая концепция добавления мочевины в отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания, в частности дизеля;
фиг.2 представляет собой разрез предпочтительного варианта осуществления предлагаемого смесительного устройства для смешивания мочевины с газом;
фиг.3a,b представляет собой разрез еще одного предпочтительного варианта осуществления предлагаемого смесительного устройства для смешивания мочевины с газом;
фиг.4 представляет собой разрез еще одного предпочтительного варианта осуществления предлагаемого смесительного устройства для смешивания мочевины с газом;
фиг.5 представляет собой детальный разрез варианта осуществления, показанного на фиг.2;
фиг.6а-с представляют собой разрез, детальный разрез и перспективное изображение с пространственным разделением деталей варианта осуществления, показанного на фиг.5;
фиг.7 представляет собой детальный разрез варианта осуществления, показанного на фиг.3;
фиг.8а-с представляют собой разрез, детальный разрез и перспективное изображение с пространственным разделением деталей варианта осуществления, показанного на фиг.7;
фиг.9 представляет собой детальный разрез варианта осуществления, показанного на фиг.4;
фиг.10а-с представляют собой разрез, детальный разрез и перспективное изображение с пространственным разделением деталей варианта осуществления, показанного на фиг.9.
На фиг.1 представлена система, содержащая двигатель внутреннего сгорания 100, предпочтительно действующий по принципу Дизеля, бак, содержащий раствор мочевины 101 (известный также под торговым наименованием «AdBlue»), и каталитическую систему (обозначенную на фигуре как SCR) 102. Выпуск двигателя соединен с каталитической системой выхлопной трубой, которая подключена к баку, содержащему жидкий раствор мочевины. Кроме того, система содержит дозировочное устройство 104, предназначенное для подачи жидкой мочевины в систему выпуска с тем, чтобы она могла реагировать с отработавшими газами для снижения выбросов газов NOX в окружающую среду. Дозировочное устройство обычно будет представлять собой или содержать смесительное устройство для смешивания жидкой мочевины с воздухом под давлением, причем воздух под давлением предпочтительно подается компрессором 105.
Отработавший газ 103, выходящий из двигателя, содержит окиси азота. Перед тем как отработавший газ, обозначенный на фиг.1 позицией 106, поступает в каталитическую систему, этот газ содержит аммиак, водяной пар и окиси азота. После того как отработавший газ (107 на фиг.1) прошел через каталитическую систему, этот газ содержит азот и воду, которые обычно выбрасываются в окружающую среду.
Во многих из предпочтительных вариантов осуществления в соответствии с настоящим изобретением двигателем является дизель грузового автомобиля, и в этих вариантах осуществления грузовой автомобиль оснащен компрессором для тормозов, системой подвески и (или) т.п., и в этих вариантах осуществления воздух под давлением подается этим компрессором. Во избежание попадания мочевины в тормозную систему и (или) систему подвески воздух, подаваемый в смесительное устройство для смешивания мочевины с воздухом, обычно подается через однопутевой клапан или распределитель (не показан), чтобы воздух мог попадать только в смесительное устройство. Этот момент важен как при движении грузового автомобиля (и при смешивании мочевины), так и во время стоянок, когда поток мочевины отсутствует.
Установлено, что образование кристаллов мочевины в смесительных устройствах для смешивания мочевины с воздухом под давлением может приводить к забиванию устройства, в результате чего дальнейшее смешивание устройством невозможно. Рост кристаллов обычно происходит в направлении, встречном потоку газа под давлением. Настоящее изобретение решило эти проблемы благодаря предлагаемому смесительному устройству, которое содержит один или несколько отличительных признаков - по одному или в сочетании:
1. Механическое действие, обычно возвратно-поступательное движение клапана. Это движение клапана может оказывать два действия. Во-первых, ударное воздействие клапана на гнездо клапана будет разбивать кристаллы, после чего они будут вымываться из клапана потоком газа, которым обычно будет поток воздуха и (или) мочевины, через клапан и (или) смесительное устройство. Во-вторых, вибрация, вызываемая перемещением клапана, может ослабить кристаллы, находящиеся на поверхностях клапана или смесительного устройства, и кристаллы будут вымываться потоком текучей среды через клапан и (или) смесительное устройство.
2. Каналы смесительного устройства и, в частности, канал, проводящий воздух в смесительное устройство для смешивания воздуха с мочевиной, может изготавливаться из не допускающего прилипания материала, такого как тефлон, или покрываться им. В случае образования кристаллов поверхности, не допускающие прилипания, предотвратят прилипание кристаллов к поверхностям, и они будут вымываться из смесительного устройства.
3. Смесительное устройство или, по меньшей мере, его части подогреваются, чтобы расплавить кристаллы мочевины, и текучая среда, протекающая через устройство, сможет смыть их.
4. Впускной канал мочевины и впускной канал воздуха могут располагаться таким образом, что мочевина будет промывать зону, окружающую впускной канал воздуха, и при этом возможные образовавшиеся кристаллы мочевины будут смачиваться мочевиной, растворяться ею и смываться.
Ниже приводится подробное описание разных вариантов осуществления, воплощающих один или несколько из этих отличительных признаков.
На фиг.2 представлен первый вариант осуществления предлагаемого смесительного устройства. Смесительное устройство 1 содержит корпус 2. Корпус 2 показан как одна цельная деталь, но может содержать несколько деталей, как показано на фиг.6. Кроме того, смесительное устройство 1 содержит два впускных канала: один впускной канал 10 для впуска мочевины и один впускной канал 12 для впуска воздуха под давлением в смесительное устройство. Кроме того, смесительное устройство содержит выпускной канал 14, через который смесь воздуха и мочевины выходит из смесительного устройства и поступает в систему выпуска отработавших газов.
Внутри смесительного устройства находятся два клапана: один клапан 16 для регулирования потока мочевины и один клапан 18 для регулирования потока воздуха в смесительную камеру 20. Смесительное устройство выполнено таким образом, что клапан 18 при прикладывании к нему давления будет совершать возвратно-поступательное движение, и при этом любые кристаллы, которые могли образоваться, по меньшей мере, вблизи клапана, где воздух поступает в смесительную камеру 20, разрушаются. Клапан 16 произвольно расположен до точки, где вводится воздух. Причиной этому является то, что в случае образования кристаллов поток влажной мочевины обычно будет растворять эти образовавшиеся кристаллы. Таким образом, смесительное устройство в соответствии с фиг.2 предотвращает отложение кристаллов, которые могли бы забивать клапаны и (или) смесительную камеру, двумя средствами, а именно: вибрацией, вносимой возвратно-поступательным движением клапана 18, и расположением далее по потоку точки, где воздух вводится в поток мочевины.
В последующем описании альтернативных вариантов осуществления изобретения одинаковые части обозначаются одинаковыми позициями, хотя в деталях они могут отличаться.
На фиг.3a,b представлен второй вариант осуществления смесительного устройства 1. Смесительное устройство содержит корпус 2, содержащий смесительную камеру 20. Корпус 2 показан как одна цельная деталь, но может содержать несколько деталей, как показано на фиг.6.
В смесительном устройстве 1 предусмотрен впускной канал мочевины 10, предназначенный для подачи мочевины из бака мочевины (не показанного) в смесительную камеру. Соответственно в смесительном устройстве 1 предусмотрен впускной канал воздуха 12, предназначенный для подачи воздуха под давлением из источника (не показанного) в смесительную камеру 20. Во впускном канале мочевины 10 в смесительную камеру предпочтительно расположен клапан 16. Впускной канал мочевины 10 в этом варианте осуществления предпочтительно расположен по центру смесительной камеры 20. Смесительная камера предпочтительно является цилиндрической и расположена с практически горизонтальной продольной осью цилиндрической смесительной камеры 20.
Из смесительной камеры выходит выпускной канал 14, предназначенный для сообщения смесительной камеры 20 с выхлопной трубой для подачи смеси мочевины и воздуха из смесительного устройства 1 в отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания. Впускной канал воздуха 12 и выпускной канал 14 предпочтительно расположены так, что находятся диаметрально противоположно в стенке цилиндрической смесительной камеры 20, и так, что впускной канал воздуха находится в верхней части этой стенки, а выпускной канал 14 находится в нижней части этой стенки. Расположение впускного канала воздуха 12 вверху камеры 20 уменьшит скапливание кристаллов в зоне впускного канала 12.
Впускной канал воздуха 12 расположен так, что воздух, поступающий в смесительную камеру 20, совершает вихревое движение в камере 20 для улучшения продувки. Это достигается путем расположения по меньшей мере одного впускного канала воздуха таким образом, что продольная ось впускного канала 12 проходит практически касательно к цилиндрической стенке смесительной камеры 20, как показано на фиг.3b. Вихревое движение воздуха внутри смесительной камеры уменьшит вероятность образования кристаллов в смесительной камере 20, поскольку оно будет приводить к тому, что влажная мочевина будет промывать всю смесительную камеру, и при этом возможное образование кристаллов будет смачиваться (и при этом растворяться) и механически смываться.
Впускной канал воздуха 12 и, факультативно, части и вся внутренняя стенка смесительной камеры 20 предпочтительно изготавливаются из не допускающего прилипания материала, например из тефлона, или покрываются им. Тем самым снижается риск образования кристаллов.
Полость, образующая смесительную камеру 20 перед клапаном 16 во впускном канале мочевины, опорожняется, поскольку выпускной канал 14 для смеси находится на более низком уровне в смесительной камере 20, и при остановке двигателя и когда добавка смеси мочевины в отработавшие газы уже не требуется, присутствие во впускном канале 12 образующего кристаллы материала исключается.
На фиг.3 представлен третий вариант осуществления. И в этом варианте осуществления смесительное устройство 1 содержит впускные каналы 10 и 12 для впуска мочевины воздуха соответственно, выпускной канал 14 для выпуска смеси мочевины и воздуха и смесительную камеру 20, находящуюся в корпусе 2. Корпус 2, как и на фиг.2 и 3, показан как одна цельная деталь, но может содержать несколько деталей, как показано на фиг.10.
Кроме того, смесительное устройство 1 содержит два клапана 16 и 18 для подачи мочевины и воздуха соответственно. В то время как клапаном 16 может быть обычный клапан, клапан 18 специально разработан для предотвращения или ограничения роста кристаллов. Клапан 18 содержит плоский элемент 18а, имеющий посредине малый врез или отверстие 19. Когда давление во впускном канале 12 ниже заданного порогового значения, плоский элемент 18 упирается в упорный элемент 18b. Когда давление во впускном канале 12 превысит заданное давление, плоский элемент 18 выгнется наружу, и при этом малый врез, выполненный посредине него, раскроется, позволяя воздуху протекать через него. На фиг.4 плоский элемент 18 показан для случая, когда он упирается в упорный элемент 18b, т.е. когда давление во впускном канале 12 ниже вышеупомянутого порогового значения.
Плоский элемент 18а может быть в форме диска и предпочтительно является очень тонким, например, толщиной порядка 0,1 мм, чтобы уменьшить риск образования кристаллов в отверстии 19, поскольку из-за малой толщины в отверстии 19 нет твердой поверхности для образования кристаллов. Изгиб плоского элемента в ответ на изменения давления расслабит образования кристаллов на плоском элементе. Плоский элемент предпочтительно изготавливается штамповкой с пробивкой из листовой нержавеющей стали. Он может покрываться не допускающим прилипания материалом, например тефлоном, или может быть без покрытия.
Если в результате образования кристаллов отверстие 19 забивается, разница давлений на плоском элементе 18а будет увеличиваться, пока не произойдет изгиб плоского элемента 18а, который расслабит образование кристаллов, после чего кристаллы смоются.
Плоский элемент 18а может выполняться таким, что открывается при одной разнице давлений на нем и закрывается при другой, меньшей, разнице давлений, например, он открывается при разнице давлений 1,3 бара и закрывается при разнице давлений 0,8 бара. При этом обеспечивается, что плоский элемент 18а не будет открываться и закрываться постоянно в результате изменений разницы давлений на плоском элементе 18а, которые будут естественно возникать из-за колебаний давления, подаваемого из источника, и из-за колебаний давления со стороны выхлопной трубы плоского элемента, вызываемых, например, состоянием двигателя.
Впускной канал мочевины 10 предпочтительно расположен вверху смесительной камеры 20 выше впускного канала воздуха 12 в смесительной камере 20, благодаря чему мочевина под действием силы тяжести будет протекать по впускному каналу воздуха 12 и при этом смачивать и растворять кристаллы на плоском элементе 18а.
Полость, образующая смесительную камеру 20, опорожняется, поскольку выпускной канал 14 для смеси находится на более низком уровне в смесительной камере 20, и при остановке двигателя и когда добавка смеси мочевины в отработавшие газы уже не требуется, присутствие во впускном канале 12 образующего кристаллы материала исключается.

Claims (22)

1. Смесительное устройство для смешивания мочевины с газом, причем указанная мочевина растворена в текучей среде, содержащее впускной канал мочевины и впускной канал газа для подачи соответственно мочевины и газа в смесительную камеру смесительного устройства и выпускной канал для выпуска смеси мочевины и газа из смесительной камеры, где, по меньшей мере, впускной канал газа для подачи газа в смесительную камеру выполнен так, что отложение кристаллов мочевины на выбранные поверхности указанного впускного канала предотвращено, и (или) кристаллы, отложившиеся на указанных поверхностях, удаляются с этих поверхностей при использовании смесительного устройства, отличающееся тем, что смесительное устройство содержит также клапан во впускном канале, где удаление кристаллов на выбранных поверхностях обеспечивается клапаном, содержащимся во впускном канале газа, причем указанный клапан приспособлен для совершения возвратно-поступательного движения, чтобы расслабить кристаллы мочевины, отложившиеся в смесительном устройстве и, в частности, отложившиеся в выпускном отверстии клапана в смесительную камеру и (или) вблизи него.
2. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан содержит поршень, который смещается к гнезду клапана пружинным средством таким образом, что когда разница давлений на клапане выше предварительно выбранного порогового значения, клапан открывается, позволяя газу протекать в смесительную камеру.
3. Смесительное устройство по п.2, отличающееся тем, что пружинное средство выполнено таким образом, чтобы вызывать возвратно-поступательное движение поршня, когда газ протекает через клапан, и при этом поршень последовательно садится в гнездо и выходит из него.
4. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан содержит плоский элемент, имеющий отверстие, причем когда разница давлений на плоском элементе ниже первого предварительного выбранного порогового значения, указанный плоский элемент упирается в элемент перед ним во впускном канале вблизи отверстия, чтобы обеспечить уплотнение впускного канала газа, и тем, что когда разница давлений на плоском элементе выше второго предварительного выбранного порогового значения, плоский элемент не упирается в элемент перед ним, чтобы позволить воздуху протекать в смесительную камеру через отверстие.
5. Смесительное устройство по п.4, отличающееся тем, что плоский элемент выполнен с возможностью возвратно-поступательное движения относительно элемента, расположенного перед ним, когда газ протекает через отверстие, и при этом плоский элемент последовательно садится на элемент перед ним и отходит из него.
6. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что впускной канал газа проходит в смесительную камеру после места, в котором в смесительную камеру проходит впускной канал мочевины.
7. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть поверхности впускного канала газа является гладкой и(или) не допускающей прилипания во избежание отложения кристаллов на ней.
8. Смесительное устройство по п.7, отличающееся тем, что гладкость обеспечивается полировкой и(или) нанесением покрытия.
9. Смесительное устройство по п.8, отличающееся тем, что покрытие выполнено в виде покрытия из тефлона (политетрафторэтилена - ПТФЭ) или, по меньшей мере, часть устройства изготовлена из тефлона (ПТФЭ).
10. Смесительное устройство по п.7, отличающееся тем, что частью поверхности, являющейся гладкой, является отверстие, через которое газ может протекать в смесительную камеру.
11. Смесительное устройство по п.10, отличающееся тем, что отверстие направляет поток газа в смесительную камеру таким образом, что создается или усиливается вихрь.
12. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть поверхности смесительной камеры является гладкой и(или) не допускающей прилипания во избежание отложения кристаллов на ней.
13. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для нагревания, по меньшей мере, части впускного канала газа и(или) части смесительной камеры до температуры выше +132°С, предпочтительно, выше +140°С, и в частности, выше точки плавления кристаллов мочевины, причем нагревательное средство (средства) предпочтительно предназначено (предназначены) для постоянного или периодического нагревания.
14. Смесительное устройство по п.13, отличающееся тем, что нагревательное средство (средства) предпочтительно предназначено (предназначены) для нагревания зоны, где впускной канал газа проходит в смесительную камеру.
15. Смесительное устройство по п.13, отличающееся тем, что нагревательное средство (средства) содержит (содержат) электрический элемент, создающий тепло при пропускании через него электрического тока.
16. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит дозировочный насос, предназначенный для дозирования сжиженной мочевины и перекачивания сжиженной мочевины во впускной канал мочевины.
17. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник воздуха для подачи газа под давлением во впускной канал газа.
18. Двигатель, содержащий смесительное устройство по п.17, отличающийся тем, что выпускной канал смесительного устройства сообщается с системой выпуска отработавших газов двигателя.
19. Двигатель по п.18, отличающийся тем, что двигатель представляет собой дизель.
20. Двигатель по п.18, отличающийся тем, что дополнительно содержит дозировочное и управляющее устройство, причем указанное дозировочное и управляющее устройство измеряет характеристики двигателя, связанные с вырабатываемой мощностью двигателя, такие, как температура отработавших газов, частота вращения и(или) расход топлива, и что дозировочное и управляющее устройство определяет количество мочевины, которое необходимо добавлять в отработавшие газы, и соответственно управляет дозировочным насосом.
21. Транспортное средство, содержащее двигатель по п.18.
22.. Транспортное средство по п.21, отличающееся тем, что источником воздуха является воздушный компрессор, подающий воздух под давлением не только в смесительное устройство.
RU2007140644/06A 2005-04-13 2006-04-10 Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство RU2362024C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PA200500531 2005-04-13
DKPA200500531 2005-04-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007140644A RU2007140644A (ru) 2009-05-20
RU2362024C1 true RU2362024C1 (ru) 2009-07-20

Family

ID=36499025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007140644/06A RU2362024C1 (ru) 2005-04-13 2006-04-10 Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8371113B2 (ru)
EP (1) EP1875051B1 (ru)
JP (1) JP4630928B2 (ru)
KR (1) KR100927434B1 (ru)
CN (1) CN101203664B (ru)
AT (1) ATE404780T1 (ru)
BR (1) BRPI0610716B1 (ru)
DE (1) DE602006002275D1 (ru)
RU (1) RU2362024C1 (ru)
WO (1) WO2006108419A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573436C2 (ru) * 2011-08-22 2016-01-20 Камминз Эмишн Солюшн Инк. Клапаны для систем впрыска мочевины
RU2628849C2 (ru) * 2012-07-20 2017-08-22 Ман Трак Унд Бас Аг Смешивающее устройство для последующей обработки отработанного газа
RU2631591C2 (ru) * 2012-07-20 2017-09-25 Ман Трак Унд Бас Аг Смесительное устройство для последующей обработки отработавших газов
RU2703891C2 (ru) * 2015-03-10 2019-10-22 Ман Трак Унд Бас Аг Устройство для нейтрализации отработавших газов автомобиля

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010185A1 (de) * 2007-03-02 2008-09-04 Robert Bosch Gmbh Eisdruckfeste Eindosiervorrichtung mit elastischer Schicht
DE102007020965A1 (de) * 2007-05-04 2008-11-06 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum dosierten Einspritzen von einem Abgasnachbehandlungsmittel-Luft-Gemisch in einer Abgasanlage
DE102008055060A1 (de) * 2008-12-22 2010-06-24 Robert Bosch Gmbh Dosiermodul für ein flüssiges Reduktionsmittel
DE102010014037A1 (de) 2009-04-02 2010-11-04 Cummins Filtration IP, Inc., Minneapolis Reduktionsmittelzersetzungssystem
DE102009029473A1 (de) * 2009-09-15 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Dosiermodul für ein flüssiges Reduktionsmittel
DE102010007564B4 (de) * 2010-02-10 2022-12-29 Albonair Gmbh Dosiersystem zur Eindüsung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom eines Verbrennungsmotors
DE102010040365A1 (de) * 2010-09-07 2012-03-08 Robert Bosch Gmbh Druckluftzerstäuber
DE102010043735A1 (de) * 2010-11-11 2012-05-16 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
DE102011014077B3 (de) * 2011-03-16 2012-08-30 Thomas Magnete Gmbh Dosiereinrichtung und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102011075446A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-08 Robert Bosch Gmbh Druckbetätigtes Schaltventil für Abgassystem
CN102251832B (zh) * 2011-06-10 2013-06-05 苏州派格丽减排系统有限公司 Scr系统中的液体加热式计量喷射泵
CN102889109B (zh) * 2011-07-11 2015-11-18 苏州派格丽减排系统有限公司 Scr喷射系统中空气节流孔的防堵装置
JP5906637B2 (ja) * 2011-09-28 2016-04-20 いすゞ自動車株式会社 異物除去方法及び選択還元触媒システム
DE102011116336A1 (de) * 2011-10-19 2013-04-25 Emitec France S.A.S Vorrichtung zur Mischung von Druckluft und Reduktionsmittel
CN103157375B (zh) * 2012-02-23 2015-04-01 苏州派格丽减排系统有限公司 Scr计量喷射泵尿素结晶溶解装置
DE112012006958T5 (de) * 2012-09-28 2015-06-18 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Oberflächenausführung mit Schutz vor Ablagerungsbildung für Abgasanlagenmischer
CN103147828B (zh) * 2013-03-26 2016-08-17 凯龙高科技股份有限公司 用于尿素泵的气液单向混合装置
US9926822B2 (en) 2013-08-16 2018-03-27 Cummins Emission Solutions, Inc. Air curtain for urea mixing chamber
DE102014018852B4 (de) * 2014-12-17 2023-02-02 Audi Ag Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem mit einer Anithaftbeschichtung versehenen Mischer für ein flüssiges Reduktionsmittel
US9617892B2 (en) * 2015-07-22 2017-04-11 Caterpillar Inc. Method and apparatus to reduce urea deposits
JP6597180B2 (ja) 2015-10-27 2019-10-30 株式会社デンソー モータ制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US10040028B2 (en) 2015-11-04 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a mixer
KR101650399B1 (ko) * 2016-03-10 2016-08-25 (주)한일화학공사 공기 주입형 요소수 제조장치 및 그 제조방법
KR101640401B1 (ko) * 2016-05-25 2016-07-18 경민워터컴(주) 고상 요소와 물의 동시 흡입·강제이송 용해방식에 따른 배관시스템을 포함하여 이루어진 자동차·선박·산업용 고순도 요소수 제조장치 및 이를 이용한 고순도 요소수 제조방법
CN106151021B (zh) * 2016-09-22 2019-04-12 凯龙高科技股份有限公司 一种斜置气阀的尿素泵
CN106948913B (zh) * 2017-03-27 2018-12-14 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种便于清理尿素结晶物的尾气处理装置及排气管
US10605143B2 (en) 2017-07-14 2020-03-31 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas mixer
CN107456882B (zh) * 2017-09-14 2021-01-08 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 一种尿素溶液计量泵气液混合装置
CN108301906B (zh) * 2018-03-21 2023-11-03 武汉洛特福动力技术有限公司 空气加压渗水清洗装置
US10316721B1 (en) 2018-04-23 2019-06-11 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc High efficiency mixer for vehicle exhaust system
US10287948B1 (en) 2018-04-23 2019-05-14 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc High efficiency mixer for vehicle exhaust system
US10787946B2 (en) 2018-09-19 2020-09-29 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Heated dosing mixer
US11732628B1 (en) 2020-08-12 2023-08-22 Old World Industries, Llc Diesel exhaust fluid
CN113007848B (zh) * 2021-04-02 2022-06-17 延安环境监测有限公司 一种室内用臭氧除甲醛装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2088713C (en) * 1992-02-24 1999-11-16 Hans Thomas Hug Cleaning exhaust gases from combustion installations
DE4230056A1 (de) * 1992-09-08 1994-03-10 Man Nutzfahrzeuge Ag Zerstäubereinrichtung
DE59507350D1 (de) * 1994-09-13 2000-01-05 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zum einbringen von flüssigkeit in eine abgasreinigungsvorrichtung
JPH08206459A (ja) * 1995-02-09 1996-08-13 Takuma Co Ltd 排ガスの脱硝処理方法
US5943858A (en) 1995-05-19 1999-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Premixing chamber for an exhaust gas purification system
ES2124094T3 (es) * 1995-05-19 1999-01-16 Siemens Ag Camara de premezcla para una instalacion depuradora de gas de escape.
KR100560984B1 (ko) * 1998-05-11 2006-03-16 지멘스 악티엔게젤샤프트 산소가 함유된 기체 매질 내 질소 산화물을 선택적 촉매환원시키기 위한 장치 및 방법
DE19827678B4 (de) * 1998-06-22 2010-05-20 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Abgasreinigungssystem zum Entsticken von Abgasen von Verbrennungsaggregaten
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE19938854C5 (de) * 1999-08-17 2006-12-28 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Verringerung des Stickoxidanteils in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
DE19961947A1 (de) * 1999-12-22 2001-06-28 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Reduktionsmittel-Luftgemisches
DE10040571A1 (de) 2000-08-18 2002-02-28 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsmittel-Luft-Gemisches
WO2004046513A1 (de) * 2002-11-21 2004-06-03 Argillon Gmbh Düse, insbesondere zur dosierung von harnstoff
EP1435458B1 (de) * 2002-12-23 2008-10-15 Grundfos NoNox a/s Dosierpumpenaggregat
EP1712755B1 (en) * 2004-02-02 2011-11-23 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Device for purifying exhaust gas of engine
US7594393B2 (en) * 2004-09-07 2009-09-29 Robert Bosch Gmbh Apparatus for introducing a reducing agent into the exhaust of an internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573436C2 (ru) * 2011-08-22 2016-01-20 Камминз Эмишн Солюшн Инк. Клапаны для систем впрыска мочевины
RU2628849C2 (ru) * 2012-07-20 2017-08-22 Ман Трак Унд Бас Аг Смешивающее устройство для последующей обработки отработанного газа
RU2631591C2 (ru) * 2012-07-20 2017-09-25 Ман Трак Унд Бас Аг Смесительное устройство для последующей обработки отработавших газов
RU2703891C2 (ru) * 2015-03-10 2019-10-22 Ман Трак Унд Бас Аг Устройство для нейтрализации отработавших газов автомобиля

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070121012A (ko) 2007-12-26
ATE404780T1 (de) 2008-08-15
EP1875051A1 (en) 2008-01-09
DE602006002275D1 (de) 2008-09-25
JP4630928B2 (ja) 2011-02-09
BRPI0610716B1 (pt) 2019-07-16
CN101203664B (zh) 2010-12-01
CN101203664A (zh) 2008-06-18
RU2007140644A (ru) 2009-05-20
EP1875051B1 (en) 2008-08-13
WO2006108419A1 (en) 2006-10-19
JP2008536044A (ja) 2008-09-04
KR100927434B1 (ko) 2009-11-19
US8371113B2 (en) 2013-02-12
BRPI0610716A2 (pt) 2018-11-06
US20090031714A1 (en) 2009-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2362024C1 (ru) Смесительное устройство для смешивания мочевины и воздуха, двигатель, содержащий смесительное устройство, и транспортное средство
US20090205316A1 (en) System and processes for storing an additive and injecting it into the exhaust gases of an engine
US7467749B2 (en) Methods and apparatus for injecting atomized reagent
US20090179087A1 (en) Method and apparatus for injecting atomized fluids
CA2824230C (en) Reductant delivery device
JP2009293619A (ja) 試剤計量供給システム及び試剤計量供給方法
US10441902B2 (en) Strainer
US10077702B2 (en) In-line flow diverter
WO2015130640A1 (en) In-line flow diverter
RU2643277C1 (ru) Система снижения токсичности отработавших газов и способ подачи восстановителя в выпускной тракт двигателя внутреннего сгорания
KR20200055524A (ko) Scr 시스템의 요소수 혼합 장치
US11384667B2 (en) Exhaust aftertreatment system with heated dosing control
JP4646258B2 (ja) 排ガスを後処理するための装置
JP2019148250A (ja) 還元剤噴射装置および還元剤インジェクタの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190411