УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ КОММЕРЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2019 года по МПК F01N3/20 F01N13/08 

Изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов для транспортного средства, в частности, для коммерческого транспортного средства, в соответствии с преамбулой пункта 1 формулы изобретения, и к транспортному средству, в частности, коммерческому транспортному средству, имеющему устройство очистки выхлопных газов в соответствии с п.16 формулы изобретения.

Современные транспортные средства, в частности, коммерческие транспортные средства, обычно имеют устройства очистки выхлопных газов, содержащие, по меньшей мере, один «катализатор СКВ». Здесь аббревиатура «СКВ» означает «селективное каталитическое восстановление» и описывает химический процесс, в котором оксиды азота в выхлопных газах восстанавливают с помощью восстанавливающего агента. В этом контексте в качестве восстанавливающего агента предпочтительно используют аммиак. Поскольку обработка чистого аммиака является сложной, в транспортных средствах обычно используется синтетический водный раствор мочевины, добавляемый к потоку выхлопных газов в смесительном устройстве, расположенном впереди катализатора СКВ. Это смешивание приводит к нагреванию водного раствора мочевины, и водный раствор мочевины вступает в реакцию, в частности с использованием «гидролизного катализатора» с образованием аммиака. Здесь водный раствор мочевины обычно содержит 32,5% мочевины и 67,5% воды.

Таким образом, задачей изобретения является создание устройства очистки выхлопных газов для транспортного средства, в частности, для коммерческого транспортного средства, простого в изготовлении и/или имеющего простую конструкцию, и/или с помощью которого достигается гомогенное смешивание выхлопных газов и примеси, в частности водного раствора мочевины.

Эта задача решается с помощью признаков, указанных в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов для транспортного средства, в частности, для коммерческого транспортного средства, имеющему, по меньшей мере, один катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ), расположенный в выхлопном тракте устройства очистки выхлопных газов, и имеющему смесительно - отклоняющее устройство, расположенное выше по потоку, по меньшей мере, от одного катализатора СКВ, если смотреть в направлении потока выхлопных газов, и посредством которого примесь, в частности, водный раствор мочевины, который может быть введен в поток выхлопных газов, может быть смешан с потоком выхлопных газов, и посредством которого поток выхлопных газов может быть отклонен, в частности, может быть отклонен приблизительно на 180°. Согласно изобретению, смесительно - отклоняющее устройство имеет, по существу, U-образный изогнутый трубчатый элемент, с помощью которого часть выхлопного тракта, расположенная выше по потоку от смесительно - отклоняющего устройства, и часть выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку от смесительно - отклоняющего устройства, могут быть соединены посредством текучей среды, при этом две части выхлопного тракта выровнены, по существу, параллельно, одна другой.

С помощью U-образного изогнутого трубчатого элемента, конструкция устройства очистки газа выхлопных газов значительно упрощается, так как нет необходимости, например, в проделывании каких-либо отверстий в обращенных друг к другу областях наружной стенки частей выхлопного тракта, через которые надо было бы пропускать трубчатый элемент, чтобы соединить части выхлопного тракта. Напротив, U-образный изогнутый трубчатый элемент обязательно должен быть соединен лишь с помощью своих соединительных концов частей выхлопного тракта, например, с помощью простых фланцевых соединений. Изготовление устройства очистки выхлопных газов, таким образом, также значительно упрощается. Более того, можно обеспечить особенно низкое сопротивление потоку для выхлопных газов с помощью U-образного изогнутого трубчатого элемента.

В предпочтительном варианте осуществления устройства очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением, по меньшей мере, одно U-образное колено изогнутого трубчатого элемента может быть выполнено в виде прямой и/или цилиндрической трубчатой секции. Таким образом, U-образное колено функционально разработано как обычная поточная трубка, и потому возможно особенно простое изготовление U-образного колена. В качестве предпочтительной опции, по меньшей мере, в какой-либо области или областях, поперечное сечение, по меньшей мере, одного U-образного колена может пролегать до наружной стенки, удаленной от U-образных колен U-образного основания, т.е. геометрия U-образного колена может пролегать до наружной стенки для того, чтобы еще больше упростить изготовление изогнутого трубчатого элемента в соответствии с изобретением.

В предпочтительном конкретном варианте осуществления, по меньшей мере, в какой-либо области или областях, наружная стенка, удаленная от U-образного колена U-образного основания, выполнена в виде плоской поверхности, в частности, образована плоской стенкой или пластиной. Таким образом, можно сделать изогнутый трубчатый элемент или устройство очистки выхлопных газов согласно изобретению особенно компактным, без кривых изогнутых трубчатых областей большого объема. Конструкция такого рода особенно предпочтительна, потому что обычно имеется очень мало установочного места для расположения устройства очистки выхлопных газов на транспортных средствах. В качестве предпочтительной опции, два U-образных колена могут быть выровнены перпендикулярно упомянутой наружной стенке, чтобы также сделать весь изогнутый трубчатый элемент особенно компактным.

U-образное основание изогнутого трубчатого элемента может быть предпочтительно выполнено в виде блочного и/или коробчатого, в частности, кубического, соединительного элемента, который образует поточный канал, соединяющий посредством текучей среды два взаимно разнесенных U-образных колена изогнутого трубчатого элемента. Такая конструкция особенно проста в изготовлении и обеспечивает вышеописанную реализацию компактной конструкции.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, смесительно-отклоняющее устройство может иметь или может быть образовано смесительной трубкой или смесительным трубчатым элементом, который расположен внутри изогнутого трубчатого элемента, в частности, в U-образном основании изогнутого трубчатого элемента, при этом входное отверстие для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента соединено с первым из U-образных колен изогнутого трубчатого элемента, тогда как выходное отверстие для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента соединено со вторым из U-образных колен изогнутого трубчатого элемента. С помощью смесительного трубчатого элемента такого рода предпочтительно достигается смешивание примеси и выхлопных газов, и поэтому возможно особенно эффективное восстановление оксидов азота, содержащихся в выхлопных газах. Например, смесительный трубчатый элемент может быть выполнен просто в виде прямой и/или цилиндрической трубчатой секции, которая недорога в изготовлении.

В одном из вариантов осуществления этого рода, входное отверстие для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента предпочтительно расположено в верхней области поточного канала по отношению к направлению потока через проточный канал, в U-образном основании изогнутого трубчатого элемента, и/или выходное отверстие для выхлопных газов трубчатого элемента расположено в нижней области проточного канала относительно него, в U-образном основании изогнутого трубчатого элемента. В целом, здесь использованы простые конструктивные средства для обеспечения того, чтобы, по меньшей мере, некоторая часть выхлопных газов, проходящих через изогнутый трубчатый элемент, проходила через смесительный трубчатый элемент и, в то же время, чтобы конструкция и/или производство и/или установка смесительно-отклоняющего устройства были простыми.

В качестве предпочтительной опции может быть предусмотрен, по меньшей мере, один потоконаправляющий элемент, в частности, вихревой элемент, расположенный, по меньшей мере, в области входного отверстия для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента, посредством которого выхлопным газам, поступающим в смесительный трубчатый элемент, может сообщаться определенное движение потока. С помощью потоконаправляющего элемента этого рода, смешивание примеси и выхлопных газов в смесительном трубчатом элементе может быть улучшено. В этом случае, по меньшей мере, один потоконаправляющий элемент может предпочтительно быть выполнен так, что определенное вихревое движение сообщается выхлопным газам по краям в области трубчатой стенки смесительного трубчатого элемента. Это вихревое движение предпочтительно представляет собой спиральное движение, в котором выхлопные газы перемещаются и в окружном направлении смесительного трубчатого элемента, и в продольном направлении смесительного трубчатого элемента. Это предотвращает оседание примеси на трубчатой стенке смесительного трубчатого элемента и, таким образом, значительно улучшает смешивание примеси и выхлопных газов. Кроме того, по меньшей мере, один потоконаправляющий элемент может быть предпочтительно выполнен таким образом, что центральный поток выхлопных газов через центр смесительного трубчатого элемента не имеет вихревого движения, а течет, по существу, линейно в продольном направлении смесительного трубчатого элемента. Таким образом, дополнительно надежно предотвращается оседание примеси на трубчатой стенке смесительного трубчатого элемента, и смешивание примеси и выхлопных газов вновь улучшается. Потоконаправляющий элемент может, например, быть соединен материально унитарным образом и/или как одно целое со смесительным трубчатым элементом, например, путем рассоединения лопастеобразных потоконаправляющих элементов с трубчатой стенкой. В качестве альтернативы, однако, потоконаправляющие элементы также может быть образованы отдельными компонентами, жестко закрепленными на трубчатой стенке с помощью, например, сварки.

Потоконаправляющий элемент предпочтительно имеет множество направляющих лопастей для выхлопных газов, которые расположены в области входного отверстия для выхлопных газов трубчатого элемента, и которые жестко закреплены на трубчатой стенке смесительного трубчатого элемента распределенным образом по окружности и/или пространственно разнесены. Потоконаправляющие элементы предпочтительно изогнуты на своих свободных концевых областях внутрь, если смотреть в радиальном направлении, и/или выступают определенным образом от трубчатой стенки трубчатого элемента. Потоконаправляющий элемент может быть образован особенно простым образом с помощью этого типа направляющих лопастей для выхлопных газов. Более того, определенное движение потока выхлопных газов, поступающих в смесительный трубчатый элемент, может быть также установлено особенно простым образом с помощью направляющих лопастей для выхлопных газов.

В другом варианте осуществления, смесительно-отклоняющее устройство может иметь устройство впрыска, в частности, впрыскивающее сопло, посредством которого примесь может быть впрыснута и / или введена во внутреннюю область изогнутого трубчатого элемента, через которую протекают выхлопные газы. Прикрепление устройства впрыска к смесительно-отклоняющему устройству имеет то преимущество, что устройство впрыска расположено на компоненте, используемом специально для смешивания выхлопных газов и примеси. Таким образом, можно еще больше оптимизировать смешивание примеси и выхлопных газов. Более того, прикрепление устройства впрыска такого рода не требует изменения конструкции частей выхлопного тракта, расположенных выше и ниже по потоку от смесительно-отклоняющего устройства, которые разработаны специально для определенных задач очистки выхлопных газов. В качестве особенно предпочтительной опции, устройство впрыска может быть расположено таким образом, что впрыск и/или введение примеси происходит выше по потоку от смесительного трубчатого элемента и/или в области входного отверстия для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента.

Примесь предпочтительно впрыскивают и/или вводят непосредственно внутрь смесительного трубчатого элемента. В этом случае введение примеси может предпочтительно проходить в направлении потока выхлопных газов, чтобы обеспечить смешивание примеси и выхлопных газов внутри смесительного трубчатого элемента. Дополнительным предпочтением является то, что введение примеси, если смотреть в радиальном направлении трубчатого элемента, может иметь место по центру и/или выше по потоку, по меньшей мере, от одного потоконаправляющего элемента, чтобы дополнительно улучшить смешивание выхлопных газов и примеси.

В предпочтительном варианте осуществления устройство впрыска может быть жестко закреплено на наружной стенке, удаленной от U-образных колен U-образного основания в изогнутом трубчатом элементе. Такое крепление обеспечивает особенно простую конструкцию смесительно - отклоняющего устройства в соответствии с изобретением.

В качестве особенно предпочтительной опции, устройство впрыска выполнено и/или расположено таким образом, что сопло устройства впрыска выступает во входную область для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента. Таким образом, примесь может быть впрыснута и/или введена особенно простым способом в поток выхлопных газов, проходящих через смесительный трубчатый элемент, так как, например, нет необходимости в любых конструкторских мерах по самому смесительному трубчатому элементу для достижения этого.

В другом варианте осуществления, смесительно-отклоняющее устройство может иметь, по меньшей мере, один элемент гомогенизации, в частности, отражающий элемент и/или диафрагму с отверстием. С помощью такого рода элемента гомогенизации, можно, например, распределять примесь особенно однородным или гомогенным образом в потоке выхлопных газов. В этом случае элемент гомогенизации предпочтительно расположен ниже по потоку от смесительного трубчатого элемента, в районе выходного отверстия для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента, чтобы, например, еще более эффективно создавать смесь «примесь/выхлопные газы», выходящую из смесительного трубчатого элемента, с частью потока выхлопных газов, которая не проходит через смесительный трубчатый элемент.

Более конкретно, элемент гомогенизации, выполненный в виде отражающего элемента и/или в виде диафрагмы с отверстием, может иметь кольцевую конструкцию, по меньшей мере, в какой-то области или областях. Дополнительно предпочтительно, что элемент гомогенизации может быть жестко закреплен на стенке изогнутого трубчатого элемента таким образом, что, с помощью упомянутого элемента, поперечное сечение потока уменьшается по отношению к области потока, примыкающей к элементу гомогенизации в направлении выше и/или ниже по потоку. Таким образом, элемент гомогенизации может быть использован для накапливания выхлопных газов, например, и гомогенное распределение примеси в выхлопных газах, таким образом, может быть достигнуто особенно простым и эффективным способом.

В другом особом варианте осуществления, часть выхлопного тракта, расположенная выше по потоку, может иметь, по меньшей мере, один сажевый фильтр и/или, по меньшей мере, один катализатор окисления, и/или, по меньшей мере, один смесительный элемент, в частности, статический смеситель и/или перфорированную пластину, для того, чтобы достичь оптимизированной и эффективной очистки выхлопных газов. В этом случае сажевый фильтр предпочтительно соединен, например, с одним U-образным коленом изогнутого трубчатого элемента.

Часть выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку, может иметь, по меньшей мере, один катализатор СКВ и/или по меньшей мере, один аммиачный барьерный катализатор, с тем, чтобы очищать выхлопные газы оптимальным образом. Здесь в качестве особенно предпочтительной опции, катализатор СКВ соединен одним U-образным коленом изогнутого трубчатого элемента U.

Кроме того, в соответствии с изобретением заявлено транспортное средство, в частности, коммерческое транспортное средство, имеющее устройство очистки выхлопных газов. Получаемые преимущества идентичны уже признанным преимуществам устройства очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением, и в силу этого их повторное описание нецелесообразно.

Предпочтительные варианты осуществления и/или усовершенствования изобретения, которые разъяснены выше и/или в зависимых пунктах формулы изобретения, могут использоваться по отдельности или в любых нужных сочетаниях, за исключением, например, случаев четкой зависимости и/или несовместимых альтернатив.

Изобретение и его предпочтительные варианты осуществления и/или изменения и преимущества более подробно описаны ниже, исключительно в качестве примера, посредством чертежей, на которых:

На фиг.1 показан предпочтительный вариант осуществления устройства очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением в схематической иллюстрации;

На фиг.2 показано смесительно-отклоняющее устройство устройства очистки выхлопных газов устройства в перспективной иллюстрации;

На фиг.3 показан вид сверху смесительно-отклоняющего устройства;

На фиг.4 показан вид в разрезе в плоскости сечения А-А с фиг.3;

На фиг.5 показан вид в разрезе в плоскости сечения B-B с фиг.3; и

На фиг.6 показан вид смесительно-отклоняющего устройства, с помощью которого объясняется движение потока в смесительно-отклоняющем устройстве.

На фиг.1 схематично показано устройство 1 очистки выхлопных газов, с помощью которого очищают, например, выхлопные газы коммерческого транспортного средства, в частности грузовика или автобуса общественного транспорта. Если смотреть в направлении потока выхлопных газов, устройство 1 очистки выхлопных газов имеет входную трубку 3 для выхлопных газов, смесительный элемент 5 для выхлопных газов, имеющий перфорированную пластину 7, обозначенную тире, катализатор 9 окисления, сажевый фильтр 11, смесительно-отклоняющее устройство 13, первый катализатор 15 СКВ, второй катализатор 17 СКВ, образующие аммиачный барьерный катализатор 19, и выходную трубку 21 для выхлопных газов, расположенные последовательно. Здесь входная трубка 3 для выхлопных газов, смесительный элемент 5 для выхлопных газов, катализатор 9 окисления и сажевый фильтр 11 образуют часть 23 выхлопного тракта, расположенную выше по потоку от смесительно - отклоняющего устройства 13, если смотреть в направлении потока выхлопных газов. Первый катализатор 15 СКВ, второй катализатор 17 СКВ, аммиачный барьерный катализатор 19 и выходная трубка 21 для выхлопных газов образуют часть 25 выхлопного тракта, которая расположена ниже по потоку от смесительно-отклоняющего устройства 13 и пролегает здесь на удалении и, по существу, параллельно первой части 23 выхлопного тракта. Здесь части 23 и 25 выхлопного тракта образованы компонентами, упомянутыми только в качестве примера. Части 23 и 25 выхлопного тракта также могут быть образованы другими компонентами, и отдельные компоненты могут быть расположены по-другому.

Как дополнительно видно из фиг.1, поток выхлопных газов отклоняется приблизительно на 180° с помощью смесительно-отклоняющего устройства 13. Такое отклонение потока выхлопных газов обеспечивает особенно компактную конструкцию устройства 1 очистки выхлопных газов. Как более ясно показано на фиг.2 - 4, смесительно-отклоняющее устройство 13 имеет U-образный изогнутый трубчатый элемент 27. U-образный изогнутый трубчатый элемент 27 образован первым U-образным коленом 29, вторым U-образным коленом 31, и U-образным основанием 33. Здесь, исключительно в качестве примера, эти два U-образных колена 29 и 31 выполнены в виде прямой и цилиндрической трубчатых секций, и соединены материально унитарным образом и за одно целое с U-образным основанием 33 изогнутого трубчатого элемента 37. Здесь, в качестве примера, U-образное основание 33 имеет, по существу, кубоидальный наружный контур, и образует соединительный элемент, посредством которого два взаимно пространственно разнесенных U-образных колена 29 и 31 изогнутого трубчатого элемента 27 соединены посредством текучей среды друг с другом, образуя проточный канал 35. Здесь наружный контур U-образного основания 33, кроме того, выполнен так, что поперечное сечение двух U-образных колен 29 и 31 пролегает до проточного канала 35 и наружной стенки 37, удаленной от двух U-образных колен 29 и 31 U-образного основания 33. Здесь, в качестве примера, наружная стенка 37 U-образного основания 33, кроме того, выполнена в виде плоской стенки или пластины. Два U-образных колена 29 и 31, кроме того, выровнены приблизительно перпендикулярно к наружной стенке 37 U-образного основания 33.

Как показано на фиг.3 и 4, смесительно-отклоняющее устройство 13 здесь, кроме того, имеет схематически показанное устройство 39 впрыска, посредством которого примесь, в данном случае водный раствор мочевины, в качестве примера, может быть введен во внутреннюю часть смесительного трубчатого элемента 40 смесительно-отклоняющего устройства 13. Здесь, в качестве примера, устройство 39 впрыска жестко закреплено на наружной стенке 37 U-образного основания 33 и при этом изогнуто таким образом, что сопло 41 устройства 39 впрыска выступает во входную область 43 для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента 40. Более того, устройство впрыска расположено таким образом, что примесь вводят в смесительный трубчатый элемент 40 по центру в направлении потока выхлопных газов, если смотреть в радиальном направлении смесительного трубчатого элемента.

Здесь смесительный трубчатый элемент 40 установлен специально для улучшенного смешивания выхлопных газов и введенного водного раствора мочевины. Путем смешивания водного раствора мочевины и выхлопных газов, водный раствор мочевины нагревается и образуется аммиак. Образованный аммиак затем проходит вместе с выхлопными газами в два катализатора 15 и 17 СКВ и здесь восстанавливает оксиды азота, содержащиеся в выхлопных газах. Как видно из фиг.4, смесительный трубчатый элемент 40 предпочтительно расположен в U-образном основании 33 изогнутого трубчатого элемента 27, будучи жестко закрепленным на внутренней поверхности наружной стенки 37 посредством, например, сварного шва. Входное отверстие 45 для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента 40, кроме того, предпочтительно сопряжено с первым U-образным коленом 29 изогнутого трубчатого элемента 27, таким образом, что если смотреть на вид сверху смесительно-отклоняющего устройства 13, оно расположено по центру относительно цилиндрического сечения 5 первого U-образного колена 29. Выходное отверстие 47 для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента 40 предпочтительно сопряжено со вторым U-образным коленом 31 изогнутого трубчатого элемента 27 таким образом, что если смотреть на вид сверху смесительно-отклоняющего устройства 13, оно расположено по центру относительно цилиндрического сечения 5 второго U-образного колена 31. В области проточного канала 35, смесительный трубчатый элемент 40 имеет сужение 49, которое пролегает на определенное частичное расстояние вдоль поточного канала. Это сужение 49 приводит к своего рода эффекту Вентури и, соответственно, к увеличению скорости потока в этой области a. В результате дополнительно улучшается смешивание водного раствора мочевины и выхлопных газов в сочетании с прилегающей областью успокоения потока. Однако в принципе смесительный трубчатый элемент 40 предпочтительно должен быть выполнен в виде прямолинейной и цилиндрической трубчатой секции.

Как показано на фиг.3 и фиг.4, и особенно отчетливо на фиг. 5, смесительный трубчатый элемент 40 опционально имеет множество направляющих лопастей 53 для выхлопных газов, образующих потоконаправляющий элемент 51 во входной газовой области упомянутого смесительного трубчатого элемента. Здесь, в качестве примера, направляющие лопасти 53 для выхлопных газов соединены материально унитарным образом и за одно целое со смесительным трубчатым элементом 40, и расположены равномерно распределенными по окружности или пространственно разнесенными на одном конце 55 смесительного трубчатого элемента 40. Посредством свободных конечных областей, направляющие лопасти 53 для выхлопных газов выступают внутрь от трубчатой стенки 50 смесительного трубчатого элемента 40, если смотреть в радиальном направлении смесительного трубчатого элемента. В этом случае свободные концевые области направляющих лопастей 53 для выхлопных газов имеют определенную внутреннюю кривизну, если смотреть в радиальном направлении смесительного трубчатого элемента.

Посредством направляющего элемента 51 для выхлопных газов, движение потока, схематически показанное на фиг.6, сообщается выхлопным газам, поступающим в смесительный трубчатый элемент 40. В области трубчатой стенки 50 смесительного трубчатого элемента 40, определенное вихревое движение сообщается выхлопным газам. В этом вихревом движении, выхлопные газы текут как в окружном направлении смесительного трубчатого элемента, так и в продольном направлении смесительного трубчатого элемента, что вызывает, по существу, спиральное движение выхлопных газов. Это предотвращает оседание водного раствора мочевины, введенного с помощью устройства 39 впрыска, на трубчатой стенке 50 смесительного трубчатого элемента 40 и, соответственно, улучшает смешивание водного раствора мочевины и выхлопных газов. Дальше внутрь, как видно в радиальном направлении смесительного трубчатого элемента, направленный по центру поток выхлопных газов, защищенный по краям с помощью вихревого потока, не имеет вихревого движения; вместо этого выхлопные газы здесь движутся, по существу, линейным образом в продольном направлении смесительного трубчатого элемента. В результате дополнительно улучшается смешивание водного раствора мочевины, введенного в смесительный трубчатый элемент 40 по центру и в направлении потока выхлопных газов, с выхлопными газами.

Как дополнительно видно из фиг.3 и фиг.4, смесительно-отклоняющее устройство 13 опционально имеет элемент гомогенизации, здесь, в качестве примера, кольцевую диафрагму 61 с отверстием, с помощью которой раствор мочевины/водный раствор равномерно и гомогенно распределяется в выхлопных газах. Здесь диафрагма 61с отверстием расположена во втором U-образном колене 31 изогнутого трубчатого элемента 27 таким образом, что из-за этого проходное сечение цилиндрического второго U-образного колена 31 значительно уменьшается. Более того, диафрагма с отверстием расположена в области выходного отверстия 47 для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента 40. В силу такого расположения, выхлопные газы, смешанные с водным раствором мочевины и выходящие из смесительного трубчатого элемента 40, сначала сталкиваются с диафрагмой 61 с отверстием, и накапливаются в области 63 накопления изогнутого трубчатого элемента 27. Это накопление приводит к улучшенному смешиванию выхлопных газов, выходящих из смесительного трубчатого элемента 40, с выхлопными газами, которые прошли через изогнутый трубчатый элемент 27 за пределы смесительного трубчатого элемента 40. В результате, раствор мочевины/водный раствор распределяется в выхлопных газах особенно однородным образом. С помощью водного раствора мочевины, равномерно распределенного в выхлопных газах, оксиды азота в выхлопных газах может быть восстановлены особенно эффективным образом в катализаторах 15 и 17 СКВ.

Список ссылочных позиций

1 устройство очистки выхлопных газов

3 входная трубка для выхлопных газов

5 смесительный элемент для выхлопных газов

7 перфорированная пластина

9 катализатор окисления

11 сажевый фильтр

13 смесительно-отклоняющее устройство

15 первый катализатор СКВ

17 второй катализатор СКВ

19 аммиачный барьерный катализатор

21 выходная трубка 21 для выхлопных газов

23 часть выхлопного тракта, расположенная выше по потоку

25 часть выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку

27 изогнутый трубчатый элемент

29 первое U-образное колено

31 Второе U-образное колено

33 U-образное основание

35 поточный канал

37 наружная стенка

39 устройство впрыска

40 смесительный трубчатый элемент

41 сопло

43 входная область для выхлопных газов

45 входное отверстие для выхлопных газов

47 выходное отверстие для выхлопных газов

49 сужение

50 трубчатая стенка

51 направляющий элемент для выхлопных газов

53 направляющая лопасть для выхлопных газов

55 конец смесительного трубчатого элемента

61 диафрагма с отверстием

63 область накопления

a определенное частичное расстояние.

Изобретение относится к устройству очистки выхлопных газов для транспортного средства, в частности для коммерческого транспортного средства, имеющему по меньшей мере один катализатор селективного каталитического восстановления (15, 17) (СКВ), расположенный в выхлопном тракте устройства (1) очистки выхлопных газов, и имеющему смесительно-отклоняющее устройство (13), расположенное выше по потоку по меньшей мере от одного катализатора (15, 17) СКВ, если смотреть в направлении потока выхлопных газов, и посредством которого примесь, в частности водный раствор мочевины, который может быть введен в поток выхлопных газов, может быть смешан с потоком выхлопных газов, и посредством которого поток выхлопных газов может быть отклонен, в частности может быть отклонен приблизительно на 180°. Согласно изобретению смесительно-отклоняющее устройство (13) имеет, по существу, U-образный изогнутый трубчатый элемент (27), с помощью которого часть (23) выхлопного тракта, расположенная выше по потоку от смесительно-отклоняющего устройства (13), и часть (25) выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку от смесительно-отклоняющего устройства (13), могут быть соединены посредством текучей среды. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство очистки выхлопных газов для транспортного средства, в частности для коммерческого транспортного средства, имеющее по меньшей мере один катализатор селективного каталитического восстановления (15, 17) (СКВ), расположенный в выхлопном тракте устройства (1) очистки выхлопных газов, и имеющее смесительно-отклоняющее устройство (13), расположенное выше по потоку по меньшей мере от одного катализатора (15, 17) СКВ, если смотреть в направлении потока выхлопных газов, и посредством которого примесь, в частности водный раствор мочевины, которая может быть введена в поток выхлопных газов, может быть смешана с потоком выхлопных газов, и посредством которого поток выхлопных газов может быть отклонен, в частности может быть отклонен приблизительно на 180°, причем смесительно-отклоняющее устройство (13) имеет по существу U-образный изогнутый трубчатый элемент (27), с помощью которого часть (23) выхлопного тракта, расположенная выше по потоку от смесительно-отклоняющего устройства (13), и часть (25) выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку от смесительно-отклоняющего устройства (13), могут быть соединены по текучей среде, причем смесительно-отклоняющее устройство (13) имеет смесительный трубчатый элемент (40), который расположен внутри изогнутого трубчатого элемента (27), при этом входное отверстие (45) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента (40) предусмотрено для первого из U-образных колен (29) изогнутого трубчатого элемента (27), а выходное отверстие (47) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента предусмотрено для второго из U-образных колен (31) изогнутого трубчатого элемента (27), отличающееся тем, что смесительно-отклоняющее устройство (13) имеет по меньшей мере один элемент (61) гомогенизации, выполненный в виде кольцевой диафрагмы с отверстием, которая расположена ниже по потоку от смесительного трубчатого элемента (13), в области выходного отверстия (47) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента (40).

2. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно U-образное колено (29, 31) изогнутого трубчатого элемента (27) выполнено в виде прямой и/или цилиндрической трубчатой секции, и/или тем, что по меньшей мере в некоторой области или областях поперечное сечение по меньшей мере одного U-образного колена (29, 31) доходит до наружной стенки (37), удаленной от U-образного колена (29, 31), U-образного основания (33).

3. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере в некоторой области или областях наружная стенка (37), удаленная от U-образных колен (29, 31), U-образного основания (33) выполнена в виде плоской поверхности, в частности образована плоской пластиной, при этом предпочтительно предусмотрены два U-образных колена (29, 31) для перпендикулярного выравнивания с наружной стенкой (37).

4. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что U-образное основание (33) изогнутого трубчатого элемента (27) выполнено в виде блочного и/или коробчатого, в частности кубического, соединительного элемента, который образует проточный канал (35), соединяющий по текучей среде два взаимно разнесенных U-образных колена (29, 31) изогнутого трубчатого элемента (27).

5. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что смесительный трубчатый элемент (40) расположен в U-образном основании (33) изогнутого трубчатого элемента (27), и/или что смесительный трубчатый элемент (40) выполнен в виде прямой и/или цилиндрической трубчатой секции.

6. Устройство очистки выхлопных газов по п.5, отличающееся тем, что по меньшей мере в области входного отверстия (45) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента (40) расположен по меньшей мере один потоконаправляющий элемент (51), в частности вихревой элемент, с помощью которого определенное движение потока, в частности определенное вихревое движение, может быть придано выхлопным газам, входящим в смесительный трубчатый элемент (40), при этом предпочтительно потоконаправляющий элемент (51) соединен со смесительным трубчатым элементом (40) путем выполнения из одного и того же материала и/или как одно целое.

7. Устройство очистки выхлопных газов по п.6, отличающееся тем, что проточный направляющий элемент (51) имеет множество направляющих лопастей (53) для выхлопных газов, которые расположены в области входного отверстия (45) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента (40) и которые жестко закреплены на трубчатой стенке (59) смесительного трубчатого элемента с распределением по окружности и/или пространственно разнесены, в частности своими свободными концевыми областями (57) изогнуты внутрь, если смотреть в радиальном направлении, и/или выступают определенным образом из трубчатой стенки (59) смесительного трубчатого элемента (40).

8. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что предусмотрено устройство (39) впрыска, с помощью которого примесь может быть впрыснута и/или введена во внутреннюю часть смесительного трубчатого элемента (40), в частности, таким образом, что введение примеси происходит в направлении потока выхлопных газов и/или, если смотреть в радиальном направлении трубчатого элемента, по центру и/или ниже по потоку по меньшей мере от одного потоконаправляющего элемента (51).

9. Устройство очистки выхлопных газов по п.8, отличающееся тем, что устройство (39) впрыска закреплено на наружной стенке (37), удаленной от U-образных колен (29, 31) U-образного основания (33) изогнутого трубчатого элемента (40).

10. Устройство очистки выхлопных газов по п.8, отличающееся тем, что устройство впрыска (39) разработано и/или расположено таким образом, что сопло (41) устройства (39) впрыска выступает в область выходного отверстия (43) для выхлопных газов смесительного трубчатого элемента (40).

11. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что элемент (61) гомогенизации выполнен в виде отражающего элемента и/или диафрагмы с отверстием, имеющей кольцевую конструкцию, по меньшей мере в некоторой области или областях, и/или тем, что элемент (61) гомогенизации жестко закреплен на стенке трубы изогнутого трубчатого элемента (27) таким образом, что с помощью упомянутого элемента поперечное сечение потока уменьшено по отношению к области потока, присоединяющейся к элементу (61) гомогенизации в направлении выше и/или ниже по потоку.

12. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что часть (23) выхлопного тракта, расположенная выше по потоку, имеет по меньшей мере один сажевый фильтр (11) и/или по меньшей мере один катализатор (9) окисления, и/или по меньшей мере один смесительный элемент (5), в частности статический смеситель и/или перфорированную пластину (7), при этом предпочтительно предусмотрено соединение сажевого фильтра (11) с одним U-образным коленом (29) изогнутого трубчатого элемента (27).

13. Устройство очистки выхлопных газов по п.1, отличающееся тем, что часть (25) выхлопного тракта, расположенная ниже по потоку, имеет по меньшей мере один катализатор (15, 17) СКВ и/или по меньшей мере один аммиачный барьерный катализатор (19), при этом предпочтительно предусмотрено соединение катализатора (15, 17) СКВ с одним U-образным коленом (31) изогнутого трубчатого элемента (27).

14. Транспортное средство, в частности коммерческое транспортное средство, имеющее устройство для очистки выхлопных газов согласно одному из пп.1-13.