УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F01N3/00 

Изобретение касается устройства для нейтрализации отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания предпочтительно автомобиля, в частности, автомобиля промышленного назначения, например, грузового автомобиля или автобуса.

Из DE 10 2012 014 334 А1 уже известно устройство нейтрализации отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Устройство имеет впускную трубу отработавших газов, смесительную трубу и спиральный корпус. Дозирующее устройство служит для подачи добавки в смесительную трубу, причем добавка должна максимально гомогенно смешиваться с отработавшим газом в смесительной трубе. Недостаток состоит в том, что поток отработавшего газа в смесительной трубе, в частности, вблизи подающего устройства для добавки, отклоняется от вращательно-симметричного течения отработавших газов.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать улучшенное и/или альтернативное устройство для нейтрализации отработавшего газа из двигателя внутреннего сгорания, предпочтительно автомобиля.

Эта задача может решаться с помощью предмета независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения могут быть позаимствованы из зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

Изобретение создает устройство для нейтрализации отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания, предпочтительно посредством смешивания отработавшего газа с (например, подмешиваемой) по меньшей мере частично жидкой добавкой, испарения жидкой доли (составляющей) добавки и целесообразно подготовки отработавшего газа для расположенного далее катализатора.

Устройство включает в себя имеющую впуск для отработавшего газа предкамеру, главную камеру, смесительное устройство (например, смесительную трубу) для смешивания отработавшего газа с добавкой (например, водным раствором мочевины) и промежуточное устройство (например, сопловое устройство, в частности, сопловый короб). Промежуточное устройство выполнено так, что посредством него частичный поток отработавшего газа может подаваться из предкамеры в смесительное устройство. Частичный поток отработавшего газа может подаваться, предпочтительно через торцевую сторону смесительного устройства и/или промежуточного устройства к смесительному устройству.

Промежуточное устройством имеет вихревые элементы (например, вихревые заслонки), чтобы поворачивать вихревое/вращательное направление созданного в предкамере завихренного потока отработавшего газа при перетекании отработавшего газа во внутрь промежуточного устройства. В качестве альтернативы или дополнительно предкамера может приводить (нагружать) частичный поток отработавшего газа в вихревое/вращательное направление. Главная камера может частичный поток отработавшего газа из предкамеры также нагружать в вихревое/вращательное направление. Вихревое/вращательное направление отработавшего газа в предкамере создается целесообразно противоположно вихревому/вращательному направлению отработавшего газа в главной камере.

Вследствие этого может обеспечиваться по существу равномерное и вращательно-симметричное втекание отработавшего газа из предкамеры в промежуточное устройство и/или аксиально и радиально по существу равномерное втекание отработавшего газа из главной камеры в смесительное устройство. Посредством этого целесообразным образом обеспечивается, что дозированная добавка также равномерно обтекается со всех сторон и за счет этого распределяется в смесительной трубе симметрично относительно средней оси смесительной трубы.

Поэтому, предкамера могла бы целесообразным образом также называться как распределительная камера отработавшего газа, в частности, для распределения отработавшего газа с одной стороны к промежуточному устройству, а с другой стороны к главной камере.

Смесительное устройство целесообразным образом может через свою боковую (периферийную) поверхность и главную камеру соединяться по потоку отработавшего газа с предкамерой. В качестве альтернативы или дополнительно смесительное устройство через свою торцевую сторону и, в частности, торцевую сторону промежуточного устройства и проходные отверстия в боковой поверхности промежуточного устройства, может соединяться по потоку отработавшего газа с предкамерой.

Таким образом, возможно, что частичный поток отработавшего газа из предкамеры (предпочтительно через далее ниже обсуждаемую, перфорированную разделительную стенку) может течь в главную камеру и из главной камеры через боковую поверхность смесительного устройства – в смесительное устройство и/или частичный поток отработавшего газа может течь из предкамеры сквозь боковую поверхность промежуточного устройства через торцевую сторону смесительного устройства в собственно смесительное устройство.

Промежуточное устройство предпочтительно расположено по потоку отработавшего газа между предкамерой и смесительным устройством.

Промежуточное устройство может быть выполнено в виде цилиндрической трубы или конической трубы (например, с углом конусности целесообразно 40°–60°).

Устройство предпочтительно включает в себя перфорированное разделительное устройство (например, перфорированную разделительную стенку).

Возможно, что смесительное устройство через свою боковую поверхность, главную камеру и перфорированное разделительное устройство соединено по потоку отработавшего газа с предкамерой. Разделительное устройство по потоку отработавшего газа расположено целесообразным образом между предкамерой и главной камерой.

Перфорированное разделительное устройство может быть ориентировано, например, наклонно и/или под прямым углом к средней оси промежуточного устройства, смесительного устройства и/или предкамеры.

Перфорированное разделительное устройство предпочтительно представляет собой перфорированную, например, плитообразную разделительную стенку.

Возможно, что оболочковый элемент (например, трубчатая оболочка) окружает промежуточное устройство в окружном направлении промежуточного устройства. Оболочковый элемент может быть выполнен трубчатым и/или с входной стороны воронкообразным.

Возможно, что предкамера имеет внутренний контур и/или внутреннюю форму, чтобы отработавший газ, в частности, принадлежащей ему частичный поток отработавшего газа, в предкамере приводить (нагружать) в вихревое/вращательное направление, предпочтительно так, что он обтекает оболочковый элемент. Для этого предкамера может иметь по существу овальное поперечное сечение с односторонним углублением (ложбиной), в частности, овальное поперечное сечение с различными концевыми радиусами и одностороннее, лежащее между концевыми радиусами углубление.

Главная камера предпочтительно включает в себя входной колпак и/или спиральное тело.

Возможно, что поперечное сечение входного колпака сужается, целесообразным образом в направлении течения отработавшего газа и/или исходя от перфорированного разделительного устройства.

Спиральное тело выполнено, в частности, чтобы отработавший газ, целесообразным образом принадлежащий ему частичный поток отработавшего газа, в главной камере, в частности, ее спиральном теле, нагружать в вихревое/вращательное направление, предпочтительно так, что вихревое направление отработавшего газа в главной камере, в частности, его спиральном теле, является противоположным вихревому/вращательному направлению отработавшего газа в предкамере.

Смесительное устройство проходит предпочтительно по существу по центру в спиральном теле, по меньшей мере, на отдельных участках. Однако, внецентральное расположение также возможно.

Возможно, что смесительное устройство в своей боковой поверхности имеет проходные отверстия для отработавшего газа с выступающими внутрь жалюзи (жабры), предпочтительно, чтобы предотвратить, что дозируемая через подающее устройство добавка может покидать смесительное устройство в направлении главной камеры, и/или жалюзи действуют в качестве испаряющих поверхностей для добавки, если они нагреваются посредством перетекающего через них горячего отработавшего газа из главной камеры.

Обращенные от потока боковые стороны жалюзи выполнены, предпочтительно, по меньшей мере, на отдельных участках, открытыми, в то время как обращенные к потоку боковые стороны жалюзи выполнены – в виде альтернативы или дополнительно –, по меньшей мере, на отдельных участках закрытыми (замкнутыми).

Жалюзи на смесительном устройстве могут быть расположены с аксиальным и/или радиальным смещением друг относительно друга.

Устройство включает в себя, в частности, подающее устройство (например, сопловое и/или дозирующее устройство) для подачи, в частности, распыления, добавки (например, водного раствора мочевины) в отработавший газ.

Подающее устройство целесообразным образом выполнено так, что оно выдает добавку, предпочтительно с торцевой стороны, в частности, по существу коаксиально, в промежуточное устройство. То есть, в частности, получается, что впрыскивающее сопло для добавки ориентировано по существу коаксиально к промежуточному устройству.

Промежуточное устройство может быть сформировано конически или цилиндрически.

Промежуточное устройство примыкает с торцевой стороны непосредственно или опосредовано к сопловому колпаку, целесообразным образом к сопловому колпаку подающего устройства для подачи добавки в отработавший газ. Промежуточное устройство закрыто, предпочтительным образом с торцевой стороны, посредством соплового колпака.

Сопловый колпак может иметь конусную форму. Конусная форма соплового колпака целесообразным образом обращена к промежуточному устройству.

Таким образом, промежуточное устройство, предпочтительно с одной стороны с торцевой стороны соединено по потоку отработавшего газа со смесительным устройством, а с другой стороны с торцевой стороны закрыто по потоку отработавшего газа, но снабжено впрыскивающим соплом для добавки.

Предпочтительным образом, на сопловом колпаке установлено впрыскивающее сопло для добавки подающего устройства.

Сопловый колпак предпочтительным образом конически отформован в направлении промежуточного устройства, например, с углом конусности от 120° до 178°, предпочтительно 150°-175°.

Возможно, что промежуточное устройство в своей боковой поверхности имеет проходные отверстия для отработавшего газа и/или не имеет никакого расположенного с торцевой стороны впуска для отработавшего газа, в частности, закрыто с торцевой стороны посредством соплового колпака.

Возможно, что между смесительным устройством и промежуточным устройством остается свободным кольцевой зазор, через который также отработавший газ может перетекать в смесительное устройство.

Возможно, что сопловый колпак и оболочковый элемент задают кольцевой зазор, через который отработавший газ может подаваться из предкамеры к промежуточному устройству, в частности, через проходные отверстия для отработавшего газа в его боковой поверхности.

Смесительное устройство в своей боковой поверхности может иметь продолговатые проходные отверстия для отработавшего газа, которые целесообразным образом могут быть ориентированы параллельно или наклонно относительно средней оси смесительного устройства.

Промежуточное устройство в своей боковой поверхности может иметь продолговатые проходные отверстия для отработавшего газа, которые целесообразным образом могут быть ориентированы в имеющих среднюю ось плоскостях или в проходящих наклонно к средней оси плоскостях.

Жалюзи смесительного устройства могут быть выполнены продолговатыми, целесообразным образом параллельно или наклонно относительно средней оси смесительного устройства.

Вихревые элементы промежуточного устройства могут быть выполнены продолговатыми и целесообразным образом могут быть ориентированы в имеющих среднюю ось плоскостях или в проходящих наклонно к средней оси плоскостях.

Форма вихревых элементов может быть по существу треугольной, прямоугольной или трапециевидной.

Возможно, что вихревое/вращательное направление отработавшего газа, который через главную камеру и проходные отверстия боковой поверхности смесительного устройства подаются в смесительное устройство, и вихревое/вращательное направление отработавшего газа, которые через промежуточное устройство подается в смесительное устройство, являются по существу одинаковыми.

Следует упомянуть, что спиральное тело главной камеры имеет начальный радиус и конечный радиус и начальный радиус, предпочтительным образом, лежит в диапазоне от 120% до 190%, в частности, 150%-170%, от конечного радиуса.

Далее, следует упомянуть, что сопловый колпак в одном простом варианте осуществления может быть выполнен, например, плитообразным, то есть не должен обязательно быть выполнен в виде колпака (чаши).

Кроме того, следует упомянуть, что после подачи добавки к отработавшему газу получается смесь из отработавшего газа и добавки. Таким образом, признак «отработавший газ» в рамках изобретения целесообразным образом может включать в себя перед подачей добавки – отработавший газ без добавки, соответственно, после подачи добавки – отработавший газ с добавкой, то есть смесь из отработавшего газа и добавки.

Далее, следует упомянуть, что сопловый колпак предпочтительно с торцевой стороны закрывает по потоку отработавшего газа промежуточное устройство и одновременно предоставляет в распоряжение отверстие для впрыскивающего сопла для добавки.

Изобретение не ограничено устройством, а также включает в себя автомобиль, предпочтительно автомобиль промышленного назначения, в частности, грузовой автомобиль или автобус, с устройством, как оно описано здесь.

Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения могут быть скомбинированы друг с другом. Другие предпочтительные усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы и вытекают из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения в сочетании с приложенными фигурами.

Фиг.1 – показывает вид сбоку устройства согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.2а – показывает вид в разрезе согласно разрезу А-А из фиг.1,

Фиг.2b – показывает вид в разрезе согласно разрезу В-В из фиг.1,

Фиг.3 – показывает вид в поперечном сечении предкамеры согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.4 – показывает вид в поперечном сечении спирального тела главной камеры согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.5 – показывает смесительное устройство согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.6 – показывает сопловый колпак согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.7 – показывает вид в перспективе промежуточного устройства согласно одному варианту осуществления изобретения,

Фиг.8 – показывает вид сверху на промежуточное устройство с фиг.7,

Фиг.9 – показывает вид спереди промежуточного устройства с фиг.7 и 8,

Фиг.10 – показывает вид сбоку на промежуточное устройство с фиг.7-9.

Описанные со ссылкой на фигуры варианты осуществления частично согласованы, так что аналогичные или идентичные части снабжены одинаковыми ссылочными позициями, и для их пояснения также можно сослаться на описание других вариантов осуществления или фигур, чтобы избежать повторений.

Фиг.1 показывает устройство V для нейтрализации отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания, предпочтительно посредством смешивание отработавшего газа с дозированной, по меньшей мере, частично жидкой добавкой (например, водный раствор мочевины), испарения жидкой доли добавки и подготовки смеси из отработавшего газа и добавки для расположенного далее катализатора.

Устройство V включает в себя, в частности, предкамеру 1, главную камеру 2, перфорированное разделительное устройство 3 (разделительная стенка), смесительное устройство 4 (смесительная труба) и промежуточное устройство 7 (сопловый короб).

Предкамера 1 и главная камера 2 соединены друг с другом, с одной стороны, через перфорированную разделительную стенку 3, а, с другой стороны, через смесительную трубу 4. Впуск отработавшего газа осуществляется через впускное поперечное сечение в предкамеру 1.

Частичный поток Х1 отработавшего газа предкамеры 1 через перфорированную разделительную стенку 3 поступает в главную камеру 2 и оттуда через проходные отверстия в боковой поверхности смесительной трубы 4 в собственно смесительную трубу 4.

Частичный поток Х2 отработавшего газа, то есть остающийся в предкамере 1 частичный поток Х2 отработавшего газа, через проходные отверстия в боковой поверхности соплового короба 7 поступает в сопловый короб 7 и оттуда с торцевой стороны в смесительную камеру 4. Таким образом, торцевая сторона соплового короба 7 и торцевая сторона смесительной трубы 4 соединены друг с другом по потоку отработавшего газа.

Частичный поток Х2 отработавшего газа, в частности, посредством контура/формы предкамеры 1 приводится в вихревое движение и за счет этого обтекает (омывает) оболочковый элемент 5 (трубчатую оболочку), который в качестве удлинения смесительной трубы 4 выступает в предкамеру 1 и окружает сопловый короб 7 в его окружном направлении.

Устройство V также включает в себя подающее устройство 9 для подачи добавки (например, водного раствора мочевины) в отработавший газ. Подающее устройство 9 имеет для этой цели впрыскивающее сопло для добавки.

Между трубчатой оболочкой 5 и целесообразным образом коническим сопловым колпаком 6 образован кольцевой зазор. Сопловый колпак 6 с торцевой стороны закрывает по потоку отработавшего газа (то есть аэродинамически) промежуточное устройство 7 и одновременно предоставляет в распоряжение отверстие для впрыскивающего сопла для добавки.

Частичный поток Х2 отработавшего газа течет, в частности, через кольцевой зазор между трубчатой оболочкой 5 и сопловым колпаком 6 в сопловый короб 7.

Сопловый короб 7 в показанном варианте осуществления представляет собой коническую перфорированную трубу, с проходными отверстиями для отработавшего газа в ее боковой поверхности, но также может быть выполнен в виде перфорированной цилиндрической трубы. Сопловый короб 7 у передней концевой области с торцевой стороны примыкает к сопловому колпаку 6, а у задней концевой области с торцевой стороны оканчивается в смесительной трубе 4.

Главная камера 3 состоит из входного колпака 2а и спирального тела 2b. Входной колпак 2а выполнен так, что его поперечное сечение сужается в направлении потока. Вследствие этого достигается равномерное в аксиальном направлении набегание потока на спиральное тело 2b.

На наружной стороне соплового короба 7 установлены вихревые элементы 8 (вихревые заслонки; из соображений наглядности только один из них снабжен ссылочной позицией).

Вихревые заслонки 8 служат для того, чтобы нагружать (приводить) отработавший газ (Х2) в вихревое направление.

Спиральное тело 2b служит для того, чтобы отработавший газ (Х1) нагружать в вихревое направление.

Вихревые заслонки 8 обеспечивают то, что вихревое/вращательное направление созданного в предкамере 1 вихревого потока отработавшего газа переворачивается при перетекании отработавшего газа, в частности, частичного потока Х2 отработавшего газа, во внутрь соплового короба 7. Этот переворот вихревого потока обеспечивает очень равномерное и вращательно-симметричное втекание отработавшего газа в сопловый короб 7.

Если отработавший газ протекает через спиральное тело 2b, то он нагружается в вихревое/вращательное направление, вращательное направление является противоположным/встречным относительно вихревого/вращательного направления вихревого потока в предкамере 1. Этот вихревой поток обтекает только расположенную в центре спирали спирального тела 2b смесительную трубу 3 и обеспечивает аксиально и радиально равномерное вхождение потока в смесительную трубу 4.

Частичный поток Х2 отработавшего газа нагружается в сопловом коробе 7 добавкой подающего устройства 9.

Нагруженный добавкой частичный поток Х2 входит в смесительной трубе 4 в соединение с частичным потоком Х1 отработавшего газа.

Непосредственно к сопловому колпаку 6 прикреплено впрыскивающее сопло подающего устройства 9. Вследствие по существу вращательной симметрии потока отработавшего газа относительно соплового короба 7 ось впрыскивающего сопла лежит предпочтительно точно в центре потока отработавшего газа. Посредством этого достигается равномерное набегание струи добавки со всех сторон и струя добавки остается по существу вращательно-симметричной относительно оси сопла.

Поток добавки в сопловом коробе 7 и смесительной трубе 4 состоит из аксиальной и вращательной компонент. Посредством этого потока аксиальное усилие и радиальное усилие (центробежная сила посредством вращательного течения) воздействуют на капельки добавки. Соотношение обоих этих усилий является решающим для успешного смешивания и подготовки смеси из отработавшего газа и добавки.

При идеальном соотношении усилий диаметр струи добавки на конце соплового короба 7 прямо настолько велик, чтобы струя добавки еще не имела никакого контакта со стенками, но уже сразу после выхода из соплового короба 7 самые маленькие капельки сталкивались с внутренней стенкой смесительной трубы 4.

Смесительная труба 4 оснащена выступающими внутрь жалюзи 10 (из соображения наглядности только одна из жалюзи снабжена ссылочной позицией), которые предотвращают то, что втекающая из предкамеры 1 смесь отработавшего газа и добавки может покидать смесительную трубу 4 в направлении главной камеры 2. Вместо этого жалюзи 10 действуют в качестве испаряющих поверхностей, которые нагреваются посредством втекающего отработавшего газа из главной камеры 2. Таким образом, капельки добавки, которые теперь осаждаются на жалюзи 10, могут испаряться.

Посредством проникновения отработавшего газа через жалюзи 10 сила завихрения в смесительной трубе в направлении потока все больше увеличивается. Вследствие этого ниже по потку все большее количество капелек добавки может захватываться потоком и транспортироваться наружу к испаряющим поверхностям жалюзи 10.

Смесь отработавшего газа и добавки покидает смесительную трубу 4 у задней торцевой стороны смесительной трубы 4 в идеальном случае без жидкой остаточной доли добавки.

Перфорация разделительной стенки 3 имеет решающее значение для доли потока из предкамеры 1 и главной камеры 2. Более того, она оказывает решающее влияние на равномерное обтекание спирального тела 2b в главной камере 2. В идеальном случае выкристаллизовывается доля потока предкамеры, составляющая от 10 до 30%. Сверх этого, разделительная стенка 3 оказывает влияние на равномерное распределение в предкамере и главной камере и на падение (потерю) давления устройства. Посредством подходящего оформления – расположения и поперечного сечения – перфорации может достигаться оптимум этих параметров.

Оформление трубчатой оболочки 5 в целях простого изготовления и незначительного падения давления может выполняться в качестве прямой трубы. Однако, для лучшей симметрии вихревого потока оказалось предпочтительным, если конец трубчатой оболочки 5 воронкообразно расширяется к стороне кольцевого зазора. Длина трубчатой оболочки 5 является ответной к площади кольцевого зазора между трубчатой оболочкой 5 и сопловым колпаком 6.

Оформление входного колпака 2а главной камеры 2 оказывает решающее влияние на равномерное обтекание спирального тела 2b главной камеры 2. Он может быть выполнен, как описано в DE 10 2012 014 334 А1. Более того, также оказалось предпочтительным для потери давления, если использовать сужающееся поперечное сечение потока. Сужение поперечного сечения потока в направлении течения отработавшего газа должно быть рассчитано (настроено) на обтекание смесительной трубы 4 и на перфорацию разделительной стенки 3. В качестве особенно предпочтительного для аксиально равномерного обтекания спирального тела 2b оказалось прогрессивное сужение входного колпака 2а.

Фиг.2а показывает разрез А-А через предкамеру 1 согласно фиг.1, в то время как фиг.2b показывает разрез В-В через главную камеру 2 согласно фиг.1.

Из фиг.2а можно позаимствовать, в частности, то, что вихревые элементы 8 выполнены, чтобы изменять вихревое/вращательное направление созданного в предкамере 1 вихревого потока отработавшего газа при перетекании отработавшего газа во внутрь соплового устройства 7.

Из фиг.2b можно позаимствовать, в частности, то, что спиральное тело 2b приводит отработавший газ в вихревое/вращательное направление.

Сравнение фигур 2а и 2b показывает, в частности, что созданное посредством спирального тела 2b главной камеры 2 вихревое направление отработавшего газа в главной камере 2, в частности, спиральном теле 2b, и созданное посредством внутренней формы/внутреннего контура предкамеры 1 вихревое направление отработавшего газа в предкамере 1 являются противоположными (разнонаправленным).

Далее, из фиг.2а и 2b можно позаимствовать то, что впрыскивающее сопло подающего устройства 9, сопловый короб 7, смесительная труба 4 и предпочтительно спиральное тело 2b и трубчатая оболочка 5 ориентированы по существу коаксиально.

Кроме того, можно видеть, что вихревое направление отработавшего газа, который направляется через главную камеру 2 и боковую поверхность смесительного устройства 7 в смесительное устройство 7, и вихревое направление отработавшего газа, который направляется через промежуточное устройство 7 в смесительное устройство 4, являются по существу одинаково направленными.

Фиг.3 показывает поперечное сечение предкамеры 1. Поперечное сечение предкамеры 1 является определяющим для силы завихрения, падения давления и симметрии вихревого потока отработавшего газа. Здесь возможны различные варианты выполнения, причем для симметрии потока оказалось по существу овальное поперечное сечение с односторонним углублением, в частности, овальное поперечное сечение с различными концевыми радиусами r1, r2 и одностороннее, расположенное между этими концевыми радиусами r1, r2 углубление.

Фиг.4 показывает поперечное сечение спирального тела 2b. Выполнение спирального тела 2b в главное камере 2 существенно влияет на силу вихревого потока, который втекает в смесительную трубу 4. При этом сильное углубление оказалось предпочтительным для большой величины капель добавки. Для более мелких величин капель добавки, напротив, предпочтительной является более слабое углубление. Сила завихрения настраивается через отношение начального радиуса r3 к концевому радиусу r4 спиральной формы спирального тела 2b.

Фиг.5 показывает смесительную трубу 4. Смесительная труба 4 является решающим компонентом для смешивания и подготовки смеси из отработавшего газа и добавки. Форма этой трубы оказывает влияние на падение давления всего устройства V, остающейся доли жидкости на конце смесительной трубы 4 и опасность отложения кристаллизовавшихся долей добавки. Возможность варьирования здесь имеется у диаметра смесительной трубы 4. При этом предпочтительным оказалось поперечное сечение, площадь которого составляет от 100% до 130% впускного поперечного сечения в устройство V. Смесительная труба 4 в области главной камеры 2 снабжена радиально расположенными проходными отверстиями для отработавшего газа, которые могут быть выполнены, как описано в DE 10 2012 014 334 А1.

Более того, при выполнении жалюзи 10 оказалось предпочтительным выполнять открытыми обращенные от потока боковые стороны жалюзи 10, чтобы в этом месте минимизировать опасность образований отложений.

Фиг.6 показывает поперечное сечение соплового колпака 6. На наружной стороне соплового колпака 6 закрепляется впрыскивающее сопло для добавки, вершина которого в таком случае выступает в область потока или завершается заподлицо с областью потока. Поэтому, выполнение в виде конструкции в форме колпака оказалось предпочтительным, так как тем самым на выпуске сопла аксиальная доля потока отработавшего газа ориентирована в направлении струи добавки и обратное течение может предотвращаться. Это предотвращает образование отложений вследствие выкристаллизовывающихся компонентов добавки. Дополнительно, становится благоприятной ориентация потока отработавшего газа посредством конического выполнения соплового колпака 6 на внутренней стороне.

Фиг. 7-10 показывают различные виды соплового короба 7. Ниже приводится описания фиг.7-10.

Сопловой короб 7 защищает струю добавки от захвата непосредственно доминирующим в предкамере 1 вихревым потоком и регулирует/управляет аксиальным распределением втекающего отработавшего газа из предкамеры 1 в направлении смесительной трубы 4. Посредством этого может осуществляться управление тем, насколько сильно развертывается (расходится) струя добавки непосредственно после выпуска впрыскивающего сопла подающего устройства 9. Здесь имеет место реализация идеального соотношения аксиального и радиального потока. Это охарактеризовано тем, что струя добавки развертывается именно настолько, чтобы в области соплового короба 7 не имелось никакого контакта со стенкой соплового короба 7.

Выполнение соплового короба 7 может быть реализовано либо в виде цилиндрической, либо конической трубы, причем коническое выполнение оказалось предпочтительным для симметричного потока на выпуске сопла.

Сопловый короб 7 перфорирован на стороне боковой поверхности и таким образом включает в себя проходные отверстия для отработавшего газа в боковой поверхности. В качестве особенно предпочтительного выполнения оказались продольные отверстия, которые могут быть выполнены предпочтительно параллельно оси трубы соплового короба 7.

Форма, количество и длина продольных отверстий представляют собой другие параметры выполнения, которые оказывают влияние на симметрию потока, падение давления и аксиальное разделение впуска (входящего потока).

Вихревые заслонки 8 расположены радиально снаружи на сопловом коробе 7 внутри трубчатой оболочки 5. Их количество соответствует количеству продольных отверстий в сопловом коробе 7. Выполнение вихревых заслонок 8 оказывает влияние на силу завихрения внутри соплового короба 7 и определяет вращательное направление завихрения отработавшего газа.

Форма вихревых заслонок 8 может выполняться по существу треугольной, прямоугольной или трапециевидной. При этом, в качестве особенно предпочтительной оказалась трапецеидальная форма.

В качестве других варьируемых параметров могут использоваться высота, длина, ориентация и наклон. Они оказывают влияние на силу завихрения, образование завихрения по длине соплового короба 7 (линейное, прогрессивное, дегрессивное), падение давления и симметрию потока. Параметры находятся друг с другом в сложном взаимодействии и должны подстраиваться под соответствующую струю добавки.

Вихревые элементы 8 могут быть ориентированы в имеющих среднюю ось плоскостях или могут быть ориентированы в проходящих наклонно относительно средней оси плоскостях.

Изобретение не ограничивается описанными предпочтительными вариантами осуществления. Наоборот, возможно множество вариантов и модификаций, которые также используют идею изобретения и поэтому попадают в объем защиты. Более того, изобретение также претендует на защиту для предмета и признаков зависимых пунктов в не зависимости от признаков и пунктов, на которые дается ссылка.

Перечень ссылочной позиции

V устройство

1 предкамера

2 главная камера

3 перфорированное разделительное устройство (разделительная стенка)

4 смесительное устройство (смесительная труба)

5 оболочковый элемент (трубчатая оболочка)

6 сопловый короба

7 промежуточное устройство (сопловое устройство, сопловый короб)

8 вихревые элементы (вихревые заслонки)

9 подающее устройство для отработавшего газа

10 жалюзи

r1, r2 различные по величине диаметры поперечного сечения предкамеры

r3, r4 начальный и конечный радиусы поперечного сечения спирального тела

Изобретение касается устройства (V) для нейтрализации отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания предпочтительно посредством смешивания отработавшего газа с дозированной по меньшей мере частично жидкой добавкой, испарения жидкой доли добавки и подготовки смеси из отработавшего газа и добавки для расположенного после катализатора. Устройство (V) содержит имеющую впуск для отработавшего газа предкамеру (1), главную камеру (2), смесительное устройство (4), в котором отработавший газ может смешиваться с добавкой, и промежуточное устройство (7), через которое частичный поток (Х2) отработавшего газа из предкамеры (1) может подаваться в смесительное устройство (4), предпочтительно с торцевой стороны. Промежуточное устройство (7) снабжено вихревыми элементами (8), чтобы изменить вихревое направление созданного в предкамере (1) вихревого потока отработавшего газа при перетекании отработавшего газа вовнутрь промежуточного устройства (7). Альтернативно или дополнительно предкамера (1) выполнена так, чтобы приводить частичный поток (Х2) отработавшего газа в вихревое направление, а главная камера (2) выполнена так, чтобы приводить частичный поток (Х1) отработавшего газа из предкамеры (1) в вихревое направление, причем вихревое направление отработавшего газа в предкамере (1) образовано противоположно вихревому направлению отработавшего газа в главной камере (2). 2 н.и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство (V) для нейтрализации отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания, содержащее имеющую впуск для отработавшего газа предкамеру (1), главную камеру (2), смесительное устройство (4), в котором отработавший газ может смешиваться с добавкой, и промежуточное устройство (7), через которое частичный поток (Х2) отработавшего газа из предкамеры (1) может подаваться в смесительное устройство (4), предпочтительно с торцевой стороны, причем

– промежуточное устройство (7) снабжено вихревыми элементами (8), чтобы изменить вихревое направление созданного в предкамере (1) вихревого потока отработавшего газа при перетекании отработавшего газа вовнутрь промежуточного устройства (7), и/или

– предкамера (1) выполнена так, чтобы приводить частичный поток (Х2) отработавшего газа в вихревое направление, а главная камера (2) выполнена так, чтобы приводить частичный поток (Х1) отработавшего газа из предкамеры (1) в вихревое направление, причем вихревое направление отработавшего газа в предкамере (1) образовано противоположно вихревому направлению отработавшего газа в главной камере (2).

2. Устройство (V) по п.1, причем смесительное устройство (4) через боковую поверхность и главную камеру (2) соединено с предкамерой (1) и/или через свою торцевую сторону и промежуточное устройство соединено с предкамерой (1).

3. Устройство (V) по п.1 или 2, причем смесительное устройство (4) через свою торцевую сторону и торцевую сторону промежуточного устройства (7) и проходные отверстия в боковой поверхности промежуточного устройства (7) соединено с предкамерой (1).

4. Устройство (V) по п.1 или 2, причем смесительное устройство (4) через свою боковую поверхность, главную камеру (2) и перфорированное разделительное устройство (3), которое расположено между предкамерой (1) и главной камерой (2), соединено с предкамерой (1).

5. Устройство (V) по п.4, причем перфорированное разделительное устройство (3) ориентировано наклонно, предпочтительно под прямым углом, к средней оси промежуточного устройства (7), смесительного устройства (4) и/или предкамеры (1).

6. Устройство (V) по п.1, причем это устройство (V) имеет оболочковый элемент (5), который окружает промежуточное устройство (7) в окружном направлении промежуточного устройства (7) и выполнен предпочтительно в виде удлинения смесительного устройства (4).

7. Устройство по п.1 или 6, причем предкамера (1) включает в себя внутреннюю форму, чтобы приводить отработавший газ в предкамере (1) в вихревое направление и/или чтобы отработавший газ мог течь вокруг оболочкового элемента (5).

8. Устройство (V) по п.1, причем главная камера (2) включает в себя спиральное тело (2b), чтобы приводить отработавший газ в главной камере (2) в вихревое направление.

9. Устройство (V) по п.1, причем главная камера (2) имеет впускной колпак (2а), причем поперечное сечение впускного колпака (2а) сужается целесообразным образом в направлении потока отработавшего газа и/или исходя от перфорированного разделительного устройства (3).

10. Устройство (V) по п.8 или 9, причем смесительное устройство по меньшей мере на отдельных участках проходит предпочтительно по центру в спиральном теле (2b).

11. Устройство (V) по п.1, причем смесительное устройство (4) имеет проходные отверстия для отработавшего газа с выступающими внутрь жалюзи (10), чтобы предпочтительно предотвратить то, что дозированная через подающее устройство (9) добавка может покинуть смесительное устройство (4) в направлении главной камеры (2), и/или жалюзи (10) действуют в качестве испаряющих поверхностей для добавки, когда они нагреваются посредством перетекания горячего отработавшего газа из главной камеры (2).

12. Устройство (V) по п.11, причем обращенные от потока боковые стороны жалюзи (10) выполнены открытыми по меньшей мере на отдельных участках и/или обращенные к потоку боковые стороны жалюзи (10) выполнены закрытыми по меньшей мере на отдельных участках.

13. Устройство (V) по п.11 или 12, причем жалюзи (10) смесительного устройства (4) могут быть расположены с аксиальным и/или радиальным смещением друг относительно друга.

14. Устройство (V) по п.1, причем устройство (V) включает в себя подающее устройство (9) для подачи добавки к отработавшему газу и подающее устройство (9) расположено так, чтобы выдавать добавку предпочтительно коаксиально в промежуточное устройство (7).

15. Устройство (V) по п.1, причем вихревые элементы (8) выступают от промежуточного устройства (7) наружу.

16. Устройство (V) по п.1 или 6, причем промежуточное устройство (7) с торцевой стороны примыкает к предпочтительно коническому сопловому колпаку (6).

17. Устройство (V) по п.1, причем промежуточное устройство (7) в своей боковой поверхности имеет проходные отверстия для отработавшего газа и/или не имеет никакого расположенного с торцевой стороны впуска для отработавшего газа.

18. Устройство (V) по п.1, причем между смесительным устройством (4) и промежуточным устройством (7) образован кольцевой зазор, через который отработавший газ может перетекать в смесительное устройство (4).

19. Устройство (V) по п.16, причем сопловый колпак (6) и оболочковый элемент (5) задают кольцевой зазор, через который отработавший газ из предкамеры (1) может через проходные отверстия для отработавшего газа в боковой поверхности промежуточного устройства (7) подаваться в это промежуточное устройство (7).

20. Устройство (V) по п.1, причем смесительное устройство (4) в своей боковой поверхности имеет продолговатые проходные отверстия для отработавшего газа и/или промежуточное устройство (7) в своей боковой поверхности имеет продолговатые проходные отверстия для отработавшего газа.

21. Устройство (V) по п.1 или 11, причем вихревые элементы (8) и/или жалюзи (10) выполнены продолговатыми.

22. Устройство (V) по п.1, причем вихревое направление отработавшего газа, который через главную камеру (2) и боковую поверхность смесительного устройства (7) подается в смесительное устройство (7), и вихревое направление отработавшего газа, который через промежуточное устройство (7) подается в смесительное устройство (7), являются однонаправленными.

23. Устройство (V) по п.1, причем смесительное устройство (4), промежуточное устройство (7) и впрыскивающее сопло для добавки подающего устройства (9) для добавки ориентированы коаксиально.

24. Автомобиль с устройством (V) по одному из пп.1-23.

25. Автомобиль по п.24, отличающийся тем, что представляет собой автомобиль промышленного назначения.