УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ИСПАРЯЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ, ПОДОГРЕВАЕМОЙ ЭЛЕМЕНТОМ ПЕЛЬТЬЕ Российский патент 2015 года по МПК F01N3/20 F01N9/00 F01N13/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения и к способу дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства в соответствии с ограничительной частью п.13 формулы изобретения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В дизельных транспортных средствах, особенно в тяжелых транспортных средствах, таких как тяжелые грузовики, для очистки выхлопных газов транспортного средства используется способ селективного каталитического восстановления (SCR), т.е. способ селективного восстановления оксидов азота, чтобы газы, выпускаемые в атмосферу, не имели высокого содержания оксидов азота.

Согласно способу SCR в выхлопную трубу впрыскивают жидкий раствор мочевины, которая может служить агентом, восстанавливающим NO_x.

Применение жидкого раствора мочевины при низких температурах выхлопных газов может повлечь проблемы, обусловленные низкой скоростью испарения впрыснутого восстанавливающего агента, с последующим образованием отложений в выхлопной системе, которые могут привести к падению давления, и такая проблема решается поддержанием такой высокой температуры выхлопных газов, при которой впрыснутый восстанавливающий агент испаряется в выхлопной трубе.

Публикация ЕР 2078834 А относится к способу и системе для очистки выхлопных газов при такой высокой температуре выхлопных газов, при которой добавка переходит в газообразное состояние так, что выхлопные газы подогреваются для сокращения времени, необходимого для начала впрыскивания жидкой добавки, что требует большого количества энергии.

Публикация US 2005/0204733 А1 относится к устройству, в котором для генерирования электрической энергии используется термоэлектрический элемент.

Согласно способу SCR, в качестве восстанавливающего агента также можно использовать газообразный аммиак, впрыскиваемый в выхлопную трубу. Использование газообразного восстанавливающего агента снижает остроту проблемы, вызванной отложениями восстанавливающего агента в выхлопной трубе, поскольку они возникают только тогда, когда температура выхлопных газов, до того как они достигнут катализатора, падает настолько низко, что восстанавливающий агент переходит из газообразного состояния в жидкое или твердое.

Публикация DE 102007058768 А1 относится к устройству и способу для дополнительной обработки выхлопных газов, где газообразный восстанавливающий агент, например, аммиак, впрыскивают в выхлопную трубу, и энергию, присутствующую в выхлопных газах, используют для испарения восстанавливающего агента до того, как он будет впрыснут в выхлопную трубу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства и способа дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства, при этом устройство способно работать даже при низкой температуре выхлопных газов.

Указанная задача настоящего изобретения решена посредством создания устройства для дополнительной обработки выхлопных газов согласно отличительной части п.1 формулы и способа дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства согласно отличительной части п.13 формулы. Тот факт, что устройство для дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства, которое может восстанавливать оксиды азота, присутствующие в выхлопных газах в выхлопной трубе путем подачи жидкого восстанавливающего агента в выхлопные газы в выхлопной трубе согласно отличительной части п.1 формулы, имеет отличительный признак, согласно которому устройство содержит элемент Пельтье и может локально подогревать поверхность внутри выхлопной трубы с помощью элемента Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов для испарения жидкого восстанавливающего агента, которые попадают на поверхность, и тот факт, что способ дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства путем подачи жидкого восстанавливающего агента в выхлопные газы в выхлопной трубе для уменьшения содержания в низ оксидов азота, согласно отличительной части п.13 формулы, имеет отличительный признак, согласно которому локально нагревают поверхность внутри выхлопной трубы с помощью устройства для дополнительной обработки выхлопных газов, содержащего элемент Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов для испарения жидкого восстанавливающего агента, попавшего на эту поверхность, дает преимущество, заключающееся в том, что тем самым предотвращается образование отложений восстанавливающего агента в выхлопной трубе, даже если температура выхлопных газов низка. Другим преимуществом является то, что элемент Пельтье не имеет подвижных частей и, следовательно, имеет жесткую конфигурацию.

Согласно варианту настоящего изобретения одна сторона элемента Пельтье может отклонять тепловую энергию от выхлопных газов на элемент Пельтье, за счет поглощения этой тепловой энергии на одной стороне элемента Пельтье, а другая сторона элемента Пельтье может локально нагревать поверхность внутри выхлопной трубы тепловой энергией, подаваемой элементом Пельтье на эту поверхность внутри выхлопной трубы, что дает преимущество, согласно которому устройство для дополнительной обработки для его работы требует лишь умеренного количества энергии.

Согласно еще одному варианту изобретения, элемент Пельтье содержит по меньшей мере два электрода, выполненных из разных полупроводниковых материалов так, что каждый второй электрод относится к N-типу, а чередующиеся электроды относятся к Р-типу, и электроды расположены так, чтобы проходить от одной стороны элемента Пельтье на другую сторону элемента Пельтье, и последовательно соединены через проводники с источником постоянного тока так, что замыкание электрической цепи приводит к движению электронов в электроде N-типа в направлении, противоположном току, а дырок в электроде Р-типа в направлении тока, при этом оба электрода отводят теплоту с одной стороны элемента Пельтье к другой стороне элемента Пельтье, тем самым обеспечивая преимущество, заключающееся в том, что конфигурация устройства для дополнительной обработки выхлопных газов является адаптируемой, например, в зависимости от требуемого эффекта элемента Пельтье.

Согласно другим вариантам изобретения сторона элемента Пельтье, поглощающая тепловую энергию, может быть расположена, по меньшей мере частично, внутри выхлопной трубы, или примыкая к внешней поверхности выхлопной трубы, при этом сторона элемента Пельтье, поглощающая тепловую энергию, может быть расположена после устройства подачи жидкого восстанавливающего агента в выхлопные газы в выхлопной трубе, или перед ним, если смотреть в направлении потока, при этом отдающая сторона элемента Пельтье может примыкать к внешней поверхности выхлопной трубы или по меньшей мере частично находиться внутри выхлопной трубы, при этом поверхность внутри выхлопной трубы, подвергающаяся локальному нагреву, может быть поверхностью отдающей стороны элемента Пельтье, расположенной внутри выхлопной трубы, или внутренней поверхностью выхлопной трубы, при этом внутри выхлопной трубы после устройства подачи жидкого восстанавливающего агента, если смотреть в направлении потока выхлопных газов, может быть расположен катализатор, и для управления элементом Пельтье и подачей жидкого восстанавливающего агента может иметься блок управления, что дает преимущества, заключающееся в том, что конфигурация устройства для дополнительной обработки выхлопных газов является адаптируемой, например, в зависимости от того, что является приоритетом: эффективность работы или простота конфигурации и легкость сборки.

Согласно еще одному варианту настоящего изобретения сторона элемента Пельтье, поглощающая тепловую энергию, может подогреваться выхлопными газами, на элемент Пельтье может подаваться постоянный ток, и тепловую энергию можно подавать на поверхность внутри выхлопной трубы от отдающей тепловую энергию стороны элемента Пельтье, что позволяет получить преимущество, заключающееся в том, что устройство для дополнительной обработки выхлопных газов требует для работы лишь умеренного количества энергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее следует более подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематический вид устройства для дополнительной обработки выхлопных газов согласно первому варианту настоящего изобретения;

Фиг. 2 - схематический вид устройства для дополнительной обработки выхлопных газов согласно второму варианту настоящего изобретения;

Фиг. 3 - схематический вид устройства для дополнительной обработки выхлопных газов согласно третьему варианту настоящего изобретения;

Фиг. 4 - схематический вид устройства для дополнительной обработки выхлопных газов согласно четвертому варианту настоящего изобретения;

Фиг. 5 - диаграмма последовательности способа согласно варианту настоящего изобретения; и

Фиг. 6 - диаграмма последовательности другого варианта способа согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематически показано устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства 4 согласно первому варианту настоящего изобретения, которое содержит элемент 6 Пельтье, также именуемый термоэлектрическим охлаждающим элементом. Сам элемент 6 Пельтье содержит по меньшей мере одну «термопару», состоящую из двух электродов 8, 10, выполненных из разных полупроводниковых металлов так, чтобы каждый второй электрод 8 относился к N-типу, а каждый чередующийся электрод 10 относился к Р-типу, при этом электроды 8, 10 расположены так, чтобы проходить от одной стороны 28 элемента 6 Пельтье до другой стороны 30 элемента 6 Пельтье и последовательно соединены через проводники 12, предпочтительно выполненные из меди, с источником 14 постоянного тока так, чтобы замыкание электрической цепи приводило к движению электронов в электроде N-типа в направлении, противоположном току, а дырок в электроде Р-типа - к движению в направлении тока, как показано на чертеже, при этом оба электрода переносят теплоту с одной стороны 28 элемента 6 Пельтье на другую сторону 30 элемента 6 Пельтье. Постоянный ток, подаваемый на электроды 8, 10 в направлении, показанном стрелками 22, 24, 26, вызывает в элементе 6 Пельтье термоэлектрический эффект, в результате которого тепловая энергия поглощается одной стороной 28 элемента 6 Пельтье и отдается другой стороной 30 элемента 6 Пельтье, т.е. элемент 6 Пельтье имеет сторону 28, поглощающую теплоту, и сторону 30, отдающую теплоту.

Устройство 2 дополнительной обработки выхлопных газов также содержит подающее устройство для подачи в выхлопные газы 20 жидкого восстанавливающего агента 18, который предназначен для восстановления оксидов азота, присутствующих в выхлопных газах.

Подключенные последовательно множество «термопар» в цепочку чередующихся электродов N-типа и Р-типа позволяют получить более мощный элемент Пельтье.

Элемент 6 Пельтье, таким образом, может отводить тепловую энергию от выхлопных газов 20 и локально подогревать поверхность 31, которая согласно этому варианту является частью внутренней стенки выхлопной трубы 32, за счет отвода тепловой энергии от элемента 6 Пельтье на поверхность 31 внутри выхлопной трубы 32.

Таким образом, устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов может восстанавливать оксиды азота, присутствующие в выхлопных газах 20 транспортного средства 4 путем подачи жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы 20 в выхлопной трубе 32 и локально подогревать поверхность 31 внутри выхлопной трубы 32 с помощью элемента 6 Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов 20 для испарения жидкого восстанавливающего агента 18, который попадает на поверхность 31 и, тем самым, препятствовать образованию отложений восстанавливающего агента внутри выхлопной трубы.

Использование теплового насоса, описанного выше, позволяет локально увеличить температуру поверхности 31 внутри выхлопной трубы 32, на которую подается, например, впрыскивается, жидкий восстанавливающий агент 18, поэтому может происходить испарение восстанавливающего агента 18.

Жидкий восстанавливающий агент является агентом, восстанавливающим NO_x, например, жидким раствором мочевины, например, добавкой, продающейся под торговым наименованием «Ad Blue», которая содержит 32,5 вес.% мочевины в дистиллированной/деионизированной воде.

Если используется жидкий раствор мочевины, поверхность 31 в выхлопной трубе 32 следует поддерживать при температуре по меньшей мере около 200°С, чтобы гарантировать испарение.

Подача жидкого раствора мочевины в выхлопную трубу, когда температура выхлопных газов превышает 180°С, приводит к выкипанию воды, после чего мочевина плавится и испаряется в результате так называемого «термолиза». Этот этап, помимо прочего, связан с образованием аммиака в результате реакции (NH₂)₂CO=>NH₃+HNCO.

После термолиза мочевины в расположенном дальше катализаторе или при температуре более 400°С происходит гидролиз в результате реакции HNCO+H₂O=>NH₃+CO₂.

NH₃ восстанавливает NO_x реакцией NH₃+NO_x=>N₂+H₂O (несбалансированная формула, поскольку x может принимать разные значения).

Обратная конденсация аммиака происходит при около -30°С, поэтому она не является большой проблемой в выхлопной трубе транспортного средства во время работы.

Имеется предпочтительно по меньшей мере один блок 34 управления, который управляет элементом 6 Пельтье и подачей жидкого восстанавливающего агента 18 в зависимости от того, какой используется восстанавливающий агент и от температуры выхлопных газов в выхлопной трубе 32, чтобы эта деятельность осуществлялась только, когда необходимо. Если элемент 6 Пельтье и подача жидкого восстанавливающего агента 18 регулируются отдельными блоками управления, их следует синхронизировать так, чтобы блок управления элементом 6 Пельтье был «подчинен» блоку управления, регулирующему подачу жидкого восстанавливающего агента 18. Если выхлопные газы 20 слишком холодны, например, сразу после холодного пуска при очень низкой температуре окружающей среды, газификация восстанавливающего агента может быть невозможной, несмотря на локальный подогрев поверхности 31 в выхлопной трубе 32 элементом 6 Пельтье, и в этом случае блок 34 управления блокирует подачу жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопную трубу 32. Аналогично, если выхлопные газы слишком горячи, т.е. их температура превышает 400°С, жидкий восстанавливающий агент 18 газифицируется без необходимости в локальном подогреве поверхности 31 в выхлопной трубе, как в вышеописанном случае, и в этом случае блок 34 управления блокирует работу элемента 6 Пельтье. Блок 34 управления обеспечивает подачу восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы и работу элемента 6 Пельтье, если температура выхлопных газов столь высока, что восстанавливающий агент, не попавший на поверхность 31, испарится, но не настолько высока, чтобы восстанавливающий агент 18, попавший на поверхность 31 в выхлопной трубе 32 и, следовательно, охладивший ее, также испарился. Этот диапазон температур может задаваться блоком 34 управления, в зависимости от которого используется восстанавливающий агент. Температура выхлопных газов должна быть достаточно высокой, чтобы восстанавливающий агент 18, не попавший на поверхность 31 в выхлопной трубе 32, испарился, и эта температура бывает разной для разных восстанавливающих агентов 18. Температура выхлопных газов, необходимая для жидкого агента, восстанавливающего NO_x, который достигает поверхности 31 в выхлопной трубе 32 и, следовательно, охлаждает ее, и, тем не менее, газифицируется, зависит от разных факторов, таких как температура жидкого восстанавливающего агента во время подачи, размеры выхлопной трубы, скорости потока выхлопных газов, площади поверхности, на которую попадает жидкий восстанавливающий агент, и т.п. Во время работы температура выхлопных газов обычно может меняться в пределах от около 200°С до около 700°С.

Можно также использовать устройство для дополнительной обработки выхлопных газов без блока управления, но в этом случае на внутренней поверхности выхлопной трубы будут формироваться отложения, которые при повышении температуры выгорают, и элемент Пельтье будет работать даже когда это не нужно для газификации мочевины, поэтому использовать такое устройство без блока управления не рекомендуется.

Согласно этому варианту поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье находится внутри выхлопной трубы 32, поэтому теплые выхлопные газы 20 проходят по поверхности 36 поглощающей теплоту стороны 28 элемента 6 Пельтье, что приводит к нагреву этой поглощающей теплоту стороны 28 элемента 6 Пельтье.

Устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов согласно этому варианту во время работы элемента 6 Пельтье работает в соответствии со следующим принципом, основанным на примере применения в качестве восстанавливающего агента жидкого раствора мочевины.

Отдающая теплоту сторона 30 элемента 6 Пельтье согласно этому варианту изобретения примыкает к стенке выхлопной трубы 32, там, где имеется риск появления отложений, т.е., предпочтительно, рядом с областью внутренней поверхности выхлопной трубы, которую достигает жидкий восстанавливающий агент 18, например, центрально относительно подающего устройства 16 для жидкого восстанавливающего агента, где отдающая теплоту сторона 30 элемента 6 Пельтье подает тепловую энергию на поверхность 31 внутри выхлопной трубы, в этом случае, на стенку выхлопной трубы 32 и, тем самым, локально подогревает внутреннюю поверхность выхлопной трубы, поскольку отдающая теплоту сторона 30 элемента 6 Пельтье находится в тепловом контакте с выхлопной трубой 32.

Вышеописанный способ позволяет использовать тепловую энергию, присутствующую в выхлопных газах, несмотря на то, что температура выхлопных газов является лишь умеренной, например, около 100-300°С, чтобы по существу полностью газифицировать восстанавливающий агент 18. Без локального подогрева описанной выше поверхности 31 внутри выхлопной трубы 32, умеренные температуры выхлопных газов могут привести к отвердению частиц восстанавливающего агента, достигающих поверхности 31, потенциально приводя к появлению отложений и последующему падению давления в выхлопной системе. Увеличенное падение давления можно предпочтительно использовать для обнаружения появления отложений. Такие отложения обязательно выгорят, если температура выхлопных газов впоследствии поднимется достаточно высоко, но при длинных пробегах при малой нагрузке и с постоянной скоростью, например, при езде ненагруженного автомобиля по равнинной местности, температура выхлопных газов длительное время остается невысокой, что потенциально приводит к появлению отложений. Прогрев всего потока выхлопных газов, например, с помощью электричества или дизельным топливом или тепловым насосом потребует значительно большего количества энергии, чем вышеописанной утилизации тепловой энергии, присутствующей в выхлопных газах.

Предпочтительно, в выхлопной трубе 32 после подающего устройства 16 для жидкого восстанавливающего агента 18 установлен катализатор 38, обеспечивающий не только термолиз мочевины, но и гидролиз, как описано выше. На схеме катализатор 38 показан расположенным перед поглощающей тепловую энергию стороной 28 элемента 6 Пельтье, но он может быть расположен и после поглощающей тепловую энергию стороны 28 элемента 6 Пельтье, в обоих случаях относительно направления А потока выхлопных газов в выхлопной трубе 32. Альтернативно, устройство для дополнительной обработки выхлопных газов может использоваться без катализатора, но это не рекомендуется, поскольку может приводить к периодическому появлению отложений.

На фиг. 2 схематически показано устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов для транспортного средства 4 согласно второму варианту настоящего изобретения, содержащее элемент 6 Пельтье. Устройство 2 также содержит устройство 16 для подачи жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы 20 для восстановления присутствующих в них оксидов азота.

Вариант, показанный на фиг. 2, отличается от описанного со ссылкой на фиг. 1 тем, что в этом случае поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье примыкает к внешней поверхности выхлопной трубы 32, и возможный катализатор 48 расположен после поглощающей теплоту стороны 28 элемента 6 Пельтье. Катализатор 38, однако, может быть расположен перед поглощающей теплоту стороной 28 элемента 6 Пельтье, как показано на фиг. 1, или, альтернативно, устройство для дополнительной обработки выхлопных газов можно использовать без катализатора. В остальном описание устройства по фиг. 1, например, в отношении блока 34 управления, также относится и к устройству по фиг. 2.

На фиг. 3 схематически показано устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов для транспортного средства 4 по третьему варианту настоящего изобретения, содержащее элемент 6 Пельтье. Устройство 2 также содержит устройство 16 для подачи жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы 20 для восстановления присутствующих в них оксидов азота.

Вариант, показанный на фиг. 3, отличается от варианта, показанного на фиг. 1, тем, что в этом случае поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье расположена перед устройством 16 подачи жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы 20. В остальном описание устройства по фиг. 1, например, в отношении возможного блока управления, также относится и к устройству с фиг. 3, но любой катализатор 38 должен быть расположен после устройства 16 подачи жидкого восстанавливающего агента 16 в выхлопные газы 20.

На фиг. 4 схематически показано устройство 2 для дополнительной обработки выхлопных газов для транспортного средства 4 согласно четвертому варианту изобретения, содержащее элемент 6 Пельтье. Устройство 2 также содержит устройство 16 для подачи жидкого восстанавливающего агента 18 в выхлопные газы 20 для восстановления присутствующих в них оксидов азота.

Вариант, показанный на фиг. 4, отличается от варианта, описанного со ссылками на фиг. 1, тем, что в этом случае поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье расположена перед его отдающей теплоту стороной 30 и примыкает к внешней поверхности выхлопной трубы 32. Этот вариант также отличается от варианта, показанного на фиг. 1, тем, что отдающая теплоту сторона 30 элемента 6 Пельтье по меньшей мере частично расположена внутри выхлопной трубы 32 так, что ее поверхность 31, подогреваемая локально, находится внутри выхлопной трубы 32. В остальном описание устройства по фиг. 1, например, в отношении возможного блока управления, также относится и к устройству по фиг. 3, но любой катализатор 38 должен быть расположен после устройства 16 подачи жидкого восстанавливающего агента 16 в выхлопные газы 20.

Жидкий восстанавливающий агент 18 предпочтительно сохраняют достаточно теплым, чтобы допустить замерзание, которое в случае «Ad Blue» происходит при -11°С.

На фиг. 5 и 6 показаны примеры способа дополнительной обработки выхлопных газов.

На фиг. 5 схематически представлена диаграмма последовательности в соответствии с одним вариантом изобретения, при этом ссылочные позиции 2, 4, 18, 20, 31, 32 совпадают с использованными на фиг. 1-4. Способ дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства, при котором на этапе 100 подают жидкий восстанавливающий агент 18 в выхлопные газы 20 в выхлопной трубе 32 для восстановления оксидов азота, присутствующих в выхлопных газах 20 транспортного средства 4, также содержит этап 200, на котором локально нагревают поверхность 31 внутри выхлопной трубы 32 устройством 2 для дополнительной обработки выхлопных газов, которое содержит элемент 6 Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов для испарения жидкого восстанавливающего агента 18, который достигает поверхности 31 и, тем самым, предотвращают формирование отложений восстанавливающего агента внутри выхлопной трубы.

На фиг. 6 схематически показана диаграмма последовательности другого варианта способа по настоящему изобретению, при этом позиции 6, 20, 28, 30, 31, 32 совпадают с использованными на фиг. 1-4. Вариант способа согласно фиг. 6 не только содержит этапы способа по фиг. 5, но и этапы, на которых используют (110) выхлопные газы для нагревания поглощающей теплоту стороны 28 элемента 6 Пельтье, подают (120) постоянный ток на элемент 6 Пельтье и подают (200) тепловую энергию на поверхность 31 внутри выхлопной трубы 32 от отдающей тепловую энергию стороны 30 элемента 6 Пельтье.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами и может свободно изменяться в пределах, определенных формулой изобретения. Части разных вариантов могут комбинироваться. Поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье может, таким образом, примыкать к внешней поверхности выхлопной трубы 32. Поглощающая теплоту сторона 28 элемента 6 Пельтье может находиться либо перед устройством 16 подачи жидкого восстанавливающего агента в выхлопные газы 20 в выхлопной трубе 32, либо после него, если смотреть в направлении потока, однако рекомендуется размещать его после устройства 16 чисто функционально, поскольку расположение поглощающей теплоту стороны 28 элемента 6 Пельтье после устройства 16 для подачи жидкого восстанавливающего агента 18 означает, что энергия поглощается из выхлопных газов 20 только после подачи в выхлопные газы 20 жидкого восстанавливающего агента 18, что позволяет избежать соответствующего понижения температуры выхлопных газов до того, как в них будет подан восстанавливающий агент 18, что было бы неблагоприятно для испарения. Отдающая теплоту сторона 30 элемента 6 Пельтье может либо примыкать к внешней поверхности выхлопной трубы 32, либо по меньшей мере частично находиться внутри выхлопной трубы 32. Подогреваемая поверхность 31, таким образом, может быть частью внутренней поверхности выхлопной трубы 32, либо поверхностью отдающей теплоту стороны 30 элемента 6 Пельтье, которая расположена внутри выхлопной трубы 32, или какой-либо другой поверхностью в выхлопной трубе, которая находится в тепловом контакте с отдающей теплоту стороной 30 элемента 6 Пельтье.

Изобретение относится к устройству обработки выхлопных газов транспортного средства. Сущность изобретения: устройство (2) для транспортного средства (4) для дополнительной обработки выхлопных газов (20) транспортного средства (4) путем подачи жидкого восстанавливающего агента (18) в выхлопные газы (20) в выхлопной трубе (32). Устройство (2) может локально нагревать поверхность (31) внутри выхлопной трубы с помощью элемента (6) Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов (20) для испарения жидкого восстанавливающего агента (18), который достигает поверхности (31) и, таким образом, для предотвращения образования отложений восстанавливающего агента внутри выхлопной трубы (32). Изобретение также относится к способу дополнительной обработки выхлопных газов транспортных средств, с помощью устройства (2), содержащего элемент (6) Пельтье. Техническим результатом изобретения является повышение скорости испарения впрыскиваемого восстановителя и обеспечение работы устройства при низкой температуре выхлопных газов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (2) для дополнительной обработки выхлопных газов транспортного средства (4), выполненное с возможностью восстановления оксидов азота, присутствующих в выхлопных газах (20) транспортного средства (4) путем подачи жидкого восстанавливающего агента (18) в выхлопные газы (20) в выхлопной трубе (32), отличающееся тем, что оно содержит элемент (6) Пельтье для отбора тепловой энергии от выхлопных газов (20) путем поглощения тепловой энергии одной стороной (28) элемента Пельтье, причем другая сторона (30) элемента (6) Пельтье выполнена с возможностью локального нагрева поверхности (31) внутри выхлопной трубы (32) тепловой энергией, подаваемой элементом (6) Пельтье на эту поверхность (31) для испарения жидкого восстанавливающего агента (18), который достигает поверхность (31) и, тем самым, для предотвращения образования отложений восстанавливающего агента внутри выхлопной трубы, при этом элемент (6) Пельтье соединен с источником (14) постоянного тока, ток от которого отводит теплоту от одной стороны (28) элемента (6) Пельтье на упомянутую другую сторону (30) элемента (6) Пельтье.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент (6) Пельтье содержит по меньшей мере два электрода (8, 10), выполненных из разных полупроводниковых металлов, при этом каждый второй электрод (8) относится к N-типу, а чередующиеся электроды (10) относятся к Р-типу, и электроды (8, 10) расположены так, чтобы проходить от одной стороны (28) элемента (6) Пельтье на другую сторону (30) элемента (6) Пельтье и последовательно соединены через проводники (12) с источником (14) постоянного тока так, что замыкание электрической цепи приводит к движению электронов в электроде N-типа в направлении, противоположном току, а дырок в электроде Р-типа в направлении тока, при этом оба электрода отводят теплоту с одной стороны (28) элемента (6) Пельтье к другой стороне (30) элемента (6) Пельтье.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидким восстанавливающим агентом (18) является жидкий раствор мочевины.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглощающая тепловую энергию сторона (28) элемента (6) Пельтье по меньшей мере частично расположена внутри выхлопной трубы (32).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглощающая тепловую энергию сторона (28) элемента (6) Пельтье примыкает к внешней поверхности выхлопной трубы (32).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглощающая тепловую энергию сторона (28) элемента (6) Пельтье расположена перед устройством (16) для подачи жидкого восстанавливающего агента (18) в выхлопные газы (20) в выхлопной трубе, если смотреть в направлении потока выхлопных газов (20), или после него.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отдающая тепловую энергию сторона (30) элемента (6) Пельтье примыкает к внешней поверхности выхлопной трубы (32).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отдающая тепловую энергию сторона (30) элемента (6) Пельтье по меньшей мере частично расположена внутри выхлопной трубы (32).

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что локально подогреваемая поверхность (31) внутри выхлопной трубы является поверхностью, отдающей тепловую энергию стороны (30) элемента (6) Пельтье, которая расположена внутри выхлопной трубы (32).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в выхлопной трубе (32) установлен катализатор (38), расположенный после устройства (16) подачи жидкого восстанавливающего агента (18), если смотреть в направлении потока выхлопных газов (20).

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один блок (34) управления для управления элементом (6) Пельтье и подачей жидкого восстанавливающего агента (18).

12. Способ дополнительной обработки выхлопных газов транспортных средств, при котором подают (100) жидкий восстанавливающий агент (18) в выхлопные газы (20) в выхлопной трубе (32) для восстановления присутствующих в выхлопных газах (20) транспортного средства (4) оксидов азота, отличающийся тем, что локально нагревают (200) поверхность (31) внутри выхлопной трубы (32) с помощью устройства (2) для дополнительной обработки выхлопных газов, содержащего элемент (6) Пельтье, используя тепловую энергию выхлопных газов (20) для испарения жидкого восстанавливающего агента (18), который достигает поверхности (31) и, таким образом, для предотвращения формирования отложений восстанавливающего агента внутри выхлопной трубы, и используют выхлопные газы (20) для нагревания (110) поглощающей тепловую энергию стороны (28) элемента (6) Пельтье, подают (120) постоянный ток (А) на элемент (6) Пельтье, и подают (200) тепловую энергию на поверхность (31) внутри выхлопной трубы (32) от отдающей тепловую энергию стороны (30) элемента (6) Пельтье.