用于運行用于內燃機廢氣后處理的設備的方法以及相應的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于運行用于內燃機廢氣后處理的設備的方法，該裝置具有引導廢氣流的混合管和使還原劑在一后處理裝置的上游計量進料到所述混合管中的噴射器，并且其中，該設備具有廢氣混合裝置。此外，本發明涉及一種相應的用于內燃機廢氣后處理的設備。
[0002]本發明涉及內燃機廢氣后處理技術領域。當燃料在供入燃燒空氣的情況下而在內燃機中燃燒時產生廢氣，廢氣在離開廢氣系前必須被清潔，以滿足例如構造為自點火內燃機并且以柴油運行的內燃機在環境兼容性方面的要求。在該環節已知一系統，其中，還原劑被引入到廢氣中，該還原劑在隨后的催化器中引起希望的化學反應。
【背景技術】
[0003]由DE10060808A1已知這類設備。所述設備具有用于選擇性催化還原的SCR催化器，該SCR催化器安裝在內燃機的廢氣管道中。為了能夠實施選擇性催化還原，在SCR催化器上游將還原劑引入到廢氣中。為了達到還原劑與廢氣流的混勻，在用于引入還原劑的噴射器的更上游在廢氣管道中使用廢氣混合裝置，該廢氣混合裝置安裝在自身的殼體中。該廢氣混合裝置具有引導葉片，它們使廢氣從主流動方向偏轉并且引起流動氣體與在廢氣混合裝置后面引入到廢氣管道中的還原劑混合。
[0004]由W02011/073240A1已知另一種設備和另一運行這種設備的方法。在該設備中，廢氣管道具有一個端面側的端部，噴射器安裝在該端部中。在該噴射器的側面，用于廢氣的供入管道通到廢氣管道中。

【發明內容】

[0005]本發明的任務在于，提供一種用于運行用于內燃機廢氣后處理的設備的方法，該方法在該設備的簡單結構的情況下比已知方法更有效率。此外，應提供一種相應的設備。
[0006]該任務這樣解決:廢氣混合裝置引起廢氣的旋流，并且，由噴射器使還原劑在噴射器射流軸線上這樣計量到混合管中，使得調節一個圍繞噴射器射流軸線并且進入到混合管中的均勻的廢氣流動。均勻在上下文中表示，廢氣均一地進入到混合管中，并且不像在傳統弓形計量裝置(Bogendo s i erungen)中普遍的那樣與運行點有關地壓到混合管的壁上。通過所述均勻性阻止:在出現在混合管壁上時，還原劑的面負載顯著地最小化。其結果是，根據本發明的方法步驟的組合能夠實現用于廢氣后處理的設備在整個系統穩健運行時的有效率的運行。此外，以相應方法和相應設備實現了一個針對可能的沉積物構成而言穩健的系統，該系統的特征還在于在寬的特性曲線場上的高均布。
[0007]在本發明的擴展構型中，噴射器射流軸線與旋流中軸線重合。在此，術語“重合”表示噴射器射流軸線至少很大程度上跟隨渦流中軸線。為了具體構型，在后續從屬權利要求中還說明另外的特征，這些特征在必要時不同的前提下能夠被有利地單個實現。在將所述方法特征付諸實施時，在噴射器射流軸線和旋流中軸線之間可以出現可容忍的小偏差，但是其中即使在小偏差的情況下，還原劑的面負載在出現在混合管壁上時也顯著地最小化。其結果是，還原劑在混合管中在中心傳播。由此，保證在一個寬的特性曲線場中的較可靠運行。此外，由此至少在很大程度上壓制還原劑在混合管壁上形成沉積。
[0008]在本發明的另一構型中，噴射器完全被廢氣流環流并且廢氣流與計量進料的還原劑共同到達混合管中。由此代表用于穩健運行的基本前提。
[0009]在本發明的另一構型中，在還原劑的計量進料前進行廢氣流的旋流。在還原劑計量進料之前的這種廢氣流旋流優選由渦輪葉片引起。但是，替代地，也可在還原劑的計量進料后進行廢氣流的旋流。廢氣流的這種旋流優選由一混合器引起。
[0010]相應于該方法構成的設備設置:廢氣混合裝置是用于使廢氣流圍繞旋流中軸線旋流的旋流產生裝置，噴射器布置在混合管的入口側，并且，該設備具有用于產生圍繞噴射器射流軸線并且進入到混合管中的廢氣流動的器件。根據前面對“均勻”所下的定義，廢氣流動優選是均勻的廢氣流動。這種特征組合說明了一種針對沉積物構成穩健的、包含所述設備的廢氣設備，該廢氣設備的特征還在于在一個寬的特性曲線場上的高均布。
[0011]在本發明的擴展構型中，所述噴射器布置和固定在罐形轉向裝置的一端面壁上。這代表用于噴射器的、簡單的固定可能性，此外，在下文中說明的噴射器關于混合管中軸線和旋流中軸線的不同取向能通過這種固定可能性來簡單地付諸實施。
[0012]在另一構型中，噴射器射流軸線、旋流中軸線和混合管中軸線重合地布置。在此，噴射器在中心處伸到具有渦輪葉片的旋流產生裝置中，并且，混合管的混合管中軸線Z同時是由旋流裝置產生的旋流的旋流中軸線。噴射器使還原劑在噴射器射流軸線上準確地沿混合管中軸線z的方向噴射并且由此也在旋流中軸線的方向上噴射。這是理想構型，在該構型中，廢氣均勻地進入到混合管中，并且，在該構型中，噴射器的噴射器射流沿著處于混合管中心的旋流中軸線傳播穿過混合管。噴射器射流一般也可分為一定數量的子射流，它們以圍繞中央的噴射器射流軸線分布的方式來布置。
[0013]在另一構型中，旋流中軸線相對于混合管中軸線z以角度γ傾斜，并且，噴射器射流軸線以傾斜角α相對于混合管中軸線以傾斜角α傾斜，并且，適用0〈α〈 γ。同時，混合管中軸線ζ’與一軸線ζ重合，該軸線平行于顆粒過濾器和SCR催化器的中軸線并且垂直于所述罐形轉向裝置的端面壁布置。在此，噴射器偏心地或在中心地布置在端面壁上，但是尤其以角度α相對于混合管中軸線ζ傾斜地布置。在該構型中考慮了如下情況:當噴射器不均同地被廢氣流環流時，旋流中軸線與混合管中軸線是不同的。即，廢氣流的圍繞噴射器流動并且可以說從上方進入到混合管中的量與可以說從下方(即直接來自在混合管前連接的顆粒過濾器)進入到混合管中的量相比常常較少。因此，旋流中軸線以角度γ稍微朝上移動或偏斜。其結果是，旋流中軸線和混合管中軸線是不同的。為了補償這個角度γ，噴射器以傾斜角α傾斜，其中，0〈α〈γ。用于這兩個角度的典型值是0.5°到15°，優選0.5°到5°。這些角度在必要時也可以是負的，即，當廢氣流在進入到混合管之前的轉向室或罐形轉向裝置之前以某一方式被轉向時。
[0014]另一構型設置:所述旋流中軸線相對于混合管中軸線移動并且噴射器射流軸線相對于混合管中軸線移動。該構型考慮了如下情況:例如由于結構技術上的原因可以出現，混合管中軸線ζ ’相對于軸線ζ移動或偏斜，軸線ζ平行于顆粒過濾器和SCR催化器的中軸線并且垂直于轉向罐的端面壁布置。因此，在該實施方式中，軸線Z的取向與混合管中軸線Z ’不同。在此，典型的角度處于0.5°到20°的范圍內。因為在此也類似于前述構型，廢氣流優選從下(即直接來自顆粒過濾器)流入到混合管中，所以旋流中軸線在此也朝上移動。旋流中軸線和混合管中軸線ζ’可以但是不必相同地取向。這意味著，噴射器以錯位量V偏心地并且以傾斜角α’相對于ζ軸傾斜地布置在轉向罐的端面壁上。
[0015]最后，在另一構型中設置:旋流產生裝置由渦輪葉片或混合器構成。尤其，通過使用渦輪葉片保證了廢氣流的干凈的旋流。
[0016]概括來說，根據本發明的用于運行廢氣后處理的設備的方法和相應的設備確保:進行在中心處的還原劑計量進料，確保圍繞噴射器并且進入到混合管中的廢氣流動，并且，進行廢氣流的旋流(可以是:在還原劑計量進料后通過混合管