KR101295449B1

KR101295449B1 - 환원제를 이용하여 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 정화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101295449B1
Application number: KR1020117009296A
Authority: KR
Inventors: 올라프 위테-메를; 얀 호드슨; 롤프 브룩
Original assignee: 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2013-08-09
Also published as: WO2010034610A1; JP2012503728A; DE102008048806A1; DK2334916T3; CN102165153B; JP5616344B2; KR20110056426A; RU2543368C2; PL2334916T3; US8484950B2; EP2334916A1; CN102165153A; US20110225952A1; ES2424455T3; EP2334916B1; RU2011116119A

Abstract

본 발명은 제1단부측(6) 및 제2단부측(7)을 갖춘 배기가스 정화를 위한 요소(5)가 배치된 적어도 하나의 배기 라인(4)을 포함하는 내연기관(3)의 유동의 배기가스(2)를 정화하기 위한 장치(1)에 관한 것이며, 상기 유동의 배기가스(2)는 제1단부측(6)에서 상기 요소(5)를 통해 제2단부측(7)으로 유동하고, 부가 유닛(8)은 유동의 배기가스(2)에 반응제(9)를 부가하기 위해 요소(5)의 하류에 제공된다. 상기 부가 유닛(8)은 공급된 반응제의 적어도 일부가 요소의 제2단부측에 충돌되도록 요소의 제2단부측으로부터 최대 30mm의 거리(10)에 위치한다.

Description

환원제를 이용하여 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 정화 장치 및 방법{EXHAUST GAS CLEANING ARRANGEMENT AND METHOD FOR EXHAUST GAS CLEANING USING A REDUCING AGENT}

본 발명은 배기가스 정화를 위한 요소의 유출측에 스프레이되는 반응제를 이용하여 내연기관의 유동의 배기가스를 정화시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 기존의 내연기관, 특히 디젤엔진의 배기가스 정화 시스템의 경우, 배기가스 정화를 위한 요소들은 배기 라인에 삽입되며, 그 요소들은 동작 수정을 위한 반응제(즉, 환원제)의 공급을 적어도 간헐적으로 필요로 한다. 상기 요소들은 특히 SCR 촉매 컨버터(catalytic converter)를 포함하며, 그 촉매 컨버터에는 질소 산화물의 선택적 환원을 위한 환원제로서 순수 또는 화합물 형태의 암모니아, 예컨대 요소 용액(urea solution)이 공급된다. 더욱이, 그와 같은 요소들은 또한 배기가스 가열의 목적을 위한 반응제로서 탄화수소 화합물(연료)이 공급되는 산화-촉매 배기가스 정화요소를 포함한다. 상기 유동의 배기가스 가열은 질소 산화물 저장 촉매 컨버터의 유황 재생 동안 또는 입자 필터의 뜨거운 검댕 재생(thermal soot regeneration) 동안 제공된다.

배기가스 정화의 효율을 높이기 위해서는, 가능한한 배기 라인의 횡단면에 걸쳐 반응제의 미세화 및 균일한 분배가 이루어져야 한다.

유동의 배기가스 반대방향으로 반응제를 부가함으로써, 유동의 배기가스에 대한 반응제의 보다 빠른 상대적 속도의 결과에 따라 보다 미세하면서 양호한 분배가 이루어진다. 그 충돌하는 반응제의 작은 물방울이 추가로 미세화되거나 또는 상기 요소의 표면으로부터 직접 유동의 배기가스로 증발될 수 있기 때문에, 배기가스 정화를 위한 요소의 유출측에 반응제의 충돌에 의해 상기 효율이 추가로 높아질 수 있다.

본 발명은 종래기술과 관련된 현저한 문제점들을 적어도 부분적으로 해결하고, 특히 반응제의 증발을 향상시키기 위해 가능한한 유동의 배기가스에서의 반응제의 분포의 균일화가 이루어지는 장치 및 방법을 특정하는데 목적이 있다.

상기한 목적은 특허 청구항 1의 특징에 따른 장치 및 특허 청구항 4에 따른 방법에 의해 달성된다. 종속의 특허 청구항들은 본 발명의 또 다른 장점의 실시예들을 특정한다. 종속 청구항들에 특정된 특징들은 소정의 원하는 기술적 의미가 있는 방식으로 또 다른 특징과 조합되어 본 발명의 다른 실시예들을 정의한다. 더욱이, 특허 청구항들에 특정된 특징들은 제공되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 상세한 설명에서 좀더 명확하게 기술되어 설명된다.

여기서, 상기 목적은 내연기관의 유동의 배기가스 정화 장치에 의해 달성되며, 상기 장치는 배기가스 정화를 위한 요소가 배열된 적어도 하나의 배기 라인을 갖추고, 상기 요소는 제1단부측에서 제2단부측으로 상기 요소를 통해 유동의 배기가스가 유동되게 하는 제1단부측 및 제2단부측을 갖추고, 상기 유동의 배기가스에 반응제를 부가하기 위한 부가 유닛이 상기 요소의 하류에 제공되고, 상기 부가 유닛은 공급된 반응제의 적어도 일부가 상기 요소의 제2단부측에 충돌되도록 최대 30mm의 거리로 상기 요소의 제2단부측으로부터 이격된다.

배기가스 정화를 위한 요소는 특히 배기가스 및/또는 반응제의 적어도 한 성분의 변환을 야기하는 촉매 활성 코팅(특히 워시코트(washcoat))을 포함하는 촉매 컨버터 기판체(substrate body)를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 선택적으로 또는 추가로, 상기 요소는 또한 유동의 배기가스의 입자 농도를 감소시키기 위해 입자 필터(particle filter) 또는 입자 트랩(particle trap)의 기능을 수행할 것이다. 이것은 다수의 교대의 폐쇄 채널(closed-off channel)을 포함하는 폐쇄 입자 필터이거나 또는 픽스처(fixtures)에 의해 배기가스의 일부가 다공성 매체로 인도되는 소위 일부 유동 필터가 될 것이다. 촉매 컨버터 기판체 및 입자 필터 모두는 특히 세라믹 및/또는 금속 몸체가 그 유동의 배기가스가 통과할 수 있는 다수의 구멍을 구비하여 형성된 허미콤 몸체(honeycomb body)의 형태로 구성된다. 또한 금속 허니콤 몸체는 적어도 부분적으로 구성된 금속 포일(foil) 뿐만 아니라 초미세 와이어 층(부직포)을 가질 것이다.

상기 요소는 유동의 배기가스가 배기 라인을 따라 제1단부측을 통해 상기 요소로 유동되고 상기 요소를 따라 상기 요소의 제2단부측으로 인도되도록 장치의 동작 동안 상기 유동의 배기가스에 반대로 직면하는 제1단부측을 갖춘다. 상기 요소를 통한 유동의 배기가스의 통과는 특히 배기 라인의 횡단면에 걸친 유동의 배기가스의 균질화(homogenization)를 제공하며, 허니콤 몸체에서 사전에 서로 적어도 부분적으로 분리되는 각 개별 유동의 배기가스가 이후 상기 배기 라인에서 다시 합쳐지기 전에 상기 균질화가 적어도 상기 요소 하류의 짧은 영역에서 연속된다. 상기 요소의 유출측 상의 상기 요소의 제2단부측 부근에만 형성되는 층류 영역은 인도된 반응제의 재생성 및 조절가능한 분배를 허용한다. 이것은 상기 층류 영역에는 인도된 반응제의 와류(swirling)를 야기함으로써 유동의 배기가스에 대해 국지적으로 변동이 심한 상대적 속도를 야기시키는 유동의 배기가스의 난류가 거의 없다는 사실에 기초한다. 층류 영역 외측에서, 공급된 반응제의 유동 동작은 불균일성에 영향을 주고 따라서 예측불가능한 방식으로 영향을 미쳐, 유동의 배기가스의 난류에 의해 정해지지 않은 노선으로 빗나간다.

이러한 이유 때문에, 부가 유닛은 상기 요소의 제2단부측으로부터 최대 30mm의 거리, 특히 최대 20mm의 거리에, 바람직하게는 최대 15mm의 거리에 배열된다. 여기서, 상기 거리는 메인 유동 방향의 상기 요소의 제2단부측의 가장 먼 지점부터 노즐 개구 또는 상기 부가 유닛의 간격으로서 규정된다.

예컨대 영구 개방 노즐 또는 조절 밸브를 갖춘 부가 유닛의 특정 구성에 의해, 배기 라인으로 반응제가 인도되고, 상기 노즐은 제공되는 애플리케이션에 맞는 방식으로 상기 요소와 반응제의 원하는 일정한 접촉이 동작 조건 하에 이루어지도록 거의 일정한 유동 조건으로 채용된다. 특히, 이러한 방식에서는 부가의 반응제가 제2단부측을 지나 스프레이되지 않고, 사실상 전체 반응제가 제2단부측에 도달한다. 바람직하게, 충돌하는 반응제의 분율은 90% 이상이거나 또는 특히 차량의 장치의 모든 동작 조건 하에서 심지어 분배된 양의 96% 이상이다.

다른 장점의 실시예에 있어서, 상기 제2단부측이 구면 형상, 특히 오목의 구면 형상으로 이루어짐으로써, 상기 구면의 제2단부측에 대향 배열된 부가 유닛에 의해 반응제가 상기 제2단부측의 표면에 걸쳐 균일하게 분배될 수 있다. 여기서, 상기 구면 구성의 제2단부측은 특히 상기 부가 유닛의 배열 쪽으로 정렬된다.

다른 장점의 실시예에 따르면, 상기 제2단부측은 상기 배기 라인에 대해 경사지도록 형성되며, 상기 공급된 반응제의 일정한 분배가 상기 제2단부측의 영역에 걸쳐 이루어지도록 상기 부가 유닛에 대해 상기 경사가 이루어진다. 상기 요소의 상기 제2단부측의 그와 같은 경사는 제조시에 간단한 방식으로 실현될 수 있기 때문에 유용하게 사용된다.

상기 장치의 세분화에 따르면, 상기 부가 유닛은 배기 라인 직경 외측, 특히 유동의 배기가스가 직접 통과하지 않는 배기 라인의 일부 영역에 배열된다. 상기 일부 영역은 예컨대 상기 배기 라인의 방향으로 콘 개구(cone opening)를 구비한 상기 배기 라인의 외주면 상에 배열된 콘 하우징으로서 형성되며, 상기 부가 유닛은 콘의 또 다른 단부에 배열된다. 특히, 상기 부가 유닛은 추가로 차폐판에 의해 유동의 배기가스로부터 적어도 부분적으로 차폐된다. 유동의 배기가스 외측의 부가 유닛의 그와 같은 배열에 의해, 첫째로 부가 유닛이 유동의 배기가스에 제공된 입자에 의해 오염되지 않으며 그에 따라 적어도 부분적으로 블록(block)될 가능성도 없고, 둘째로 일부 영역에서의 반응제의 스프레이 콘(spray cone)의 균일한 형태가 가능하며, 상기 스프레이 콘은 유동의 배기가스의 층류 영역으로 인도된다.

하나의 장점 실시예에 있어서, 부가 유닛이 상기 배기 라인에 대해 각도지게 배열됨으로써, 반응제가 유동의 배기가스에 반대로 인도될 수 있게 하고, 적어도 공급된 반응제의 일부가 제2단부측에 충돌할 수 있게 한다.

더욱이, 바람직하게 상기 요소가 상기 제2단부측에서 200㎛(micrometers) 이상의 직경을 갖는 반응제의 물방울을 흡수할 수 있는 용량을 갖는 장치가 고려된다. 특히, 200㎛ 이상의 물방울 직경을 갖는 반응제가 부가될 때, 배기가스 정화를 위한 상기 요소는 국지적으로 상기 제2단부측에 가까운 예컨대 적절한 다공성과 같은 대응하는 흡수용량 및/또는 저장용량을 가질 것이다. 따라서, 특히 세라믹 기판 몸체, 대응하는 다공성 코팅(워시코트) 및/또는 금속 다공성 부직포에 대한 고려사항이 주어진다. 물방울 직경과 유사한 크기를 갖는 영역의 흡수용량 및/또는 저장용량은 물방울 부피의 2배가 바람직하다. 이러한 교시는 여기에 기술한 장치/방법의 독립적인 장점이 될 것이다.

본 발명에 따른 방법은 내연기관의 동작 동안 배기 라인에 반응제를 부가하는 단계를 포함하고, 부가 유닛이 배기가스 정화를 위한 요소의 하류 및 상기 요소의 층류 영역에 배열되고, 소정 양의 반응제가 상기 요소의 제2단부측에 분배된다. 여기서, 상기 부가 유닛은 배기 라인 직경의 영역에만 제공된 상기 요소의 층류 영역 내에 배열될 필요가 없고 상기 요소의 제2단부측과 일직선으로 배열된다. 실제로, 상기 부가 유닛이 상기 층류 영역에 대해 측면으로 오프셋(offset)되어 위치됨으로써, 상기 부가 유닛의 스프레이 콘이 특히 유동의 배기가스가 직접 통과하지 않는 일부 영역에 형성되고, 이후 바람직하게 상기 요소의 층류 영역에서 배타적으로 연속된다.

상기 방법의 하나의 세분화에 있어서, 상기 반응제는 부가 유닛의 비대칭 형태의 노즐에 의해 상기 요소의 제2단부측 상에 스프레이된다. 비대칭 형태의 노즐은 대응적으로 비대칭인 스프레이 콘을 생성하며, 그 각기 다른 반응제 양을 갖는 영역은 스프레이 방향에 평면 수직으로 제공된다. 이러한 방식으로, 특히 부가 유닛이 배기 라인 직경 외측에 배열될 경우, 제2단부측의 각기 다른 일부 영역이 개별적으로 규정된 양의 반응제가 공급될 수 있다.

상기 방법의 다른 장점 세분화에 있어서, 상기 부가 유닛은 상기 배기 라인 직경 외측에 배열되어 상기 제2단부측의 영역의 적어도 90% 상에 작용한다. 따라서, 상기 부가 유닛은 바람직하게 상기 제2단부측의 전체 영역이 반응제에 의해 충돌되도록 제2단부측에 대해 배열된다. 여기서, 상기 제2단부측의 영역은 상기 요소의 구조의 단부 지점들에 의해 스팬(span)된 평면으로서 규정된다(적절히 굴곡된 경우).

상기 방법의 특정 장점 세분화에 있어서, 상기 요소의 제2단부측에는 균일한 영역 부하로 반응제가 충돌된다. 이는 특히 상기 부가 유닛의 스프레이 콘 내에 배열된 상기 요소의 제2단부측의 모든 일부 영역에 동일한 양의 반응제가 충돌된다는 것을 의미한다. 이러한 반응제의 분배의 장점은 유동의 배기가스에서의 반응제의 균일한 변환을 이끌어, 상기 유동의 배기가스의 최적의 정화를 달성하게 한다.

상기 방법의 다른 실시예에 있어서, 적어도 90%의 부가된 반응제는 상기 요소의 제2단부측의 표면과 접촉이 이루어진다. 상기 요소의 표면은 상기 요소의 제2단부측의 영역 및 상기 요소 자체 내의 표면 모두로서 규정된다. 상기 요소의 제2단부측의 표면과 접촉이 이루어지는 적어도 90%의 부가된 반응제에 의해, 상기 유동의 배기가스에서 가능한한 미세한 반응제의 분배가 이루어짐으로써, 반응제의 증발이 향상된다.

상기 방법의 하나의 세분화에 있어서, 상기 배기 라인에 부가된 반응제의 물방울의 크기가 가변될 수 있다. 이는 특히 상기 부가 유닛의 노즐이 배기가스 속도 및 반응제 공급 속도의 함수에 따라 각기 다른 크기의 물방울을 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 더욱이, 상기 부가 유닛의 비대칭 구성 노즐에 의해, 스프레이 콘 내의 물방울의 크기가 다르게 이루어짐으로써, 상기 반응제가 유동의 배기가스의 유동 조건의 함수에 따라 가장 균일한 가능한 표면 부하로 상기 요소의 제2단부측에 퇴적될 수 있다. 특히, 상기 요소의 제2단부측의 더 먼 영역으로 향하는 상기 부가 유닛의 스프레이 콘에서의 물방울은 상기 부가 유닛부터 상기 제2단부측까지의 짧은 거리만을 커버해야 하는 물방울보다 커질 것이다.

그 물방울 크기는 특히 배기가스 속도, 상기 부가 유닛의 각도 및 상기 공급된 반응제의 속도의 함수에 따라 선택될 것이다. 상기 물방울은 200㎛ 이상의 직경으로 생성되는 것이 바람직하며, 그 물방울은 약 20~25m/s의 배기가스 속도로 상기 요소의 제2단부측의 보다 더 먼 영역에 도달할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기한 장치 및/또는 방법의 실시예와 독립적으로 실현될 수도 있다. 그렇지 않으면 좀더 작은 물방울이 사용될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 최대 물방울 대 최소 물방울의 비율은 적어도 3 대 1이다. 바람직하게 생성된 최소 물방울은 단지 상기 부가 유닛에 작은 간격으로 배열된 제2단부측의 영역에 공급되고, 반면 최대 물방울, 특히 적어도 200㎛의 직경을 갖는 물방울은 상기 제2단부측의 더 먼 영역에 공급된다.

다른 장점 실시예에 있어서, 상기 배기 라인에 부가된 반응제의 물방울 속도가 가변될 수 있다. 여기서도 역시 상기 부가 유닛으로부터 멀리 떨어져 있는 상기 요소의 제2단부측의 영역에 충돌하는 물방울의 속도가 더 빠른 물방울 속도를 갖게 될 것이다. 특히, 물방울 크기 및 속도 변수의 채용은 서로 조정될 수 있으며, 적합하다면 병행할 수 있다.

다른 장점 실시예에 있어서, 물방울의 최고 속대 대 최저 속도의 비율은 3 대 1이다.

더욱이, 반응제의 부가가 상기 부가 유닛에 인가된 부가의 압력에 의해 제어되는 것이 장점으로 제공될 수 있다. 따라서, 그 압력은 반응제의 공급 라인에 채용될 수 있다(노즐의 (각기 다른)세팅을 변경할 필요 없이). 이러한 목적 때문에, 펌프가 전달 압력을 세팅하고, 압력 제어 밸브가 공급 라인에 적절한 원하는 부가의 압력을 세팅하며, 밸브가 원하는 양(물방울, 속도)을 분배하는 것이 가능하다. 상기 방법은 또한 상기 장치 및/또는 방법의 실시예와 독립적으로 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및/또는 방법은 특히 차량에 사용하기 위해 제공되며, 적절하다면 서로 조합될 수 있다.

바람직하게, 상기 장치 및 방법은 상기 제2단부측의 적어도 한 구역에 가수분해 코팅을 구비한 요소를 이용하여 액체 요소수 용액의 부가를 제공한다.

본 발명은 배기가스 정화를 위한 요소의 유출측에 스프레이되는 반응제를 이용하여 내연기관의 유동의 배기가스를 정화시키기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명 및 기술분야가 이하 도면을 통해 좀더 상세히 설명된다. 도면은 본 발명의 특정 바람직한 구성의 변경을 도시하나, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 또한, 도면에서 동일한 대상에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
도 1은 차량 내의 장치를 나타내고;
도 2는 장치의 제1실시예를 나타내고;
도 3은 반응제가 인도된 순간의 장치의 제1실시예를 나타내고;
도 4는 구면의 제2단부측을 갖는 장치의 제2실시예를 나타내며;
도 5는 경사의 제2단부측을 갖는 장치의 제3실시예를 나타낸다.

도 1은 내연기관(3) 및 유동의 배기가스(2)가 유동되는 배기 라인(4)을 갖춘 차량(18) 내의 장치(1)를 나타낸다. 여기서, 요소(5)가 배기 라인(4)에 배열되며, 상기 요소(5)는 상류의 제1단부측(6) 및 하류의 제2단부측(7)을 갖추고, 또 상기 요소(5)의 하류에 배열된 부가 유닛(8)을 갖춘다. 상기 부가 유닛(8)은 공급 라인(25)을 통해 펌프(23) 및 탱크(24)에 연결된다. 더욱이, 압력 제어 밸브(22) 또한 공급 라인(25)에 연결됨으로써, 적절하다면 상기 펌프(23)에 의해 공급 라인(25)에 제공되는 전달 압력이 상기 압력 제어 밸브(22)에 의해 부가의 압력으로 감소될 수 있다. 이후 반응제는 그 부가의 압력으로 상기 공급 라인(25)으로부터 상기 배기 라인(4)으로 인도된다. 이러한 목적을 위해, 부가 유닛(8)이 제어 밸브를 구비하여 형성되며, 이에 의해 원하는 양의 환원제가 원하는 시간에 상기 배기 라인(4)으로 전송된다.

도 2는 배기 라인(4)에 배열된 요소(5)를 갖춘 장치(1)를 나타내며, 유동의 배기가스(2)가 제1단부측(6)을 거쳐 이 제1단부측(6)을 갖는 요소(5)를 통해 제2단부측(7)의 방향으로 통과한다. 상기 제2단부측(7)은 배기 라인(4)의 횡단면 영역에 거의 대응하는 영역(15)을 갖춘다. 상기 요소(5)의 하류에는 상기 요소(5)의 제2단부측(7)으로부터 거리(10)까지 연장된 층류 영역(12)이 생성된다. 장치(1)의 동작 동안 항상 제공되는 상기 층류 영역(12) 내에, 재생가능한 반응제의 도입이 가능하며, 이에 따라 반응제에 의한 표면(15)의 균일한 영역 부하가 이루어질 수 있다. 제2단부측(7)으로부터 짧은 거리(10)에만 반응제를 위한 부가 유닛(8)이 배열되며, 이에 따라 특히 전량의 반응제가 상기 요소(5)의 제2단부측(7)에 층류 영역(12)을 통과한다. 여기서, 부가 유닛(8)에는 배기 라인 직경(14) 외측에 위치하고 특히 유동의 배기가스(2)가 통과하지 않는 배기 라인(4)의 일부 영역(11) 내에 노즐(20)이 배열되며, 이에 따라 첫째로 부가 유닛(8)이 유동의 배기가스(2)에 포함된 입자로 오염되거나 입자에 의해 손상되지 않으며, 둘째로 스프레이 콘(spray cone)이 재생가능한 그리고 결정가능한 방식으로 형성될 수 있다.

도 3은 제1단부측(6)을 거쳐 장치(1)의 요소(5)를 통해 제2단부측(7)으로 유동하는 유동의 배기가스(2)를 구비한 배기 라인(4)의 요소(5)를 나타낸다. 반응제(9)를 위해 요소(5)의 하류에 배열된 부가 유닛(8)은 배기 라인(4)에 스프레이 콘(13)을 스프레이하고, 그 스프레이 콘(13)은 가능한한 상기 요소(5)의 영역(15)을 완전히 커버한다. 여기서, 물방울(17)들이 스프레이 콘(13) 내에 형성되며, 그 물방울(17)들은 적어도 배기가스 속도, 부가 유닛(8)에 대한 제2단부측(7)의 벽 영역의 간격, 및 부가 유닛(8)의 각도(19)의 함수로서 그들 크기 및 속도에 따라 채용된다.

도 4는 요소(5), 제1단부측(6), 및 제2단부측(7)을 갖춘 장치(1)를 나타내며, 상기 제2단부측(7)은 반응제(9)로 제2단부측(7)의 영역 부하를 가능한한 일정하게 하기 위해 부가 유닛(8)과 관련하여 구면 구성으로 제공된다. 상기 요소(5)의 제2단부측(7)의 표면 부하를 가능한한 일정하게 유지하기 위해 상기 부가 유닛(8)의 스프레이 콘(13)이 비대칭적으로 채용될 필요가 있다. 여기서, 상기 반응제(9)는 상기 제2단부측(7)의 최외곽 경계부에만 충돌하지 않고 또 상기 요소(5)의 표면(16)과 적어도 부분적으로 접촉이 이루어지며, 이에 따라 반응제(9)에 의해 젖은 표면(16)이 제2단부측(7)의 단부측 영역(15)보다 크다. 거리(10)는 부가 유닛(8)과 제2단부측(7)간 간격으로서 규정되며, 그 거리(10)는 층류 영역(12)에서의 유동의 배기가스(2)의 메인 유동 방향으로 측정된다.

도 5는 장치(1)의 다른 특정 장점 실시예를 나타내며, 요소(5)는 경사각(21)으로 경사진 제2단부측(7)을 구비하며, 이에 의해 상기 요소(5)의 영역(15)의 가능한한 일정한 영역 부하가 부가 유닛(8)의 스프레이 콘(13)으로 달성될 수 있다.

1 : 장치, 2 : 유동의 배기가스,
3 : 내연기관, 4 : 배기 라인,
5 : 요소, 6 : 제1단부측,
7 : 제2단부측, 8 : 부가 유닛,
9 : 반응제, 10 : 거리,
11 : 일부 영역, 12 : 층류 영역,
13 : 스프레이 콘, 14 : 배기 라인 직경,
15 : 영역, 16 : 표면,
17 : 물방울, 18 : 차량,
19 : 각도, 20 : 노즐,
21 : 경사각, 22 : 압력 제어 밸브,
23 : 펌프, 24 : 탱크,
25 : 공급 라인.

Claims

내연기관(3)의 유동의 배기가스(2) 정화 장치(1)에 있어서,
상기 장치(1)는 배기가스 정화를 위한 요소(5)가 배열된 적어도 하나의 배기 라인(4)을 갖추고, 상기 요소(5)는 제1단부측(6)에서 제2단부측(7)으로 상기 요소(5)를 통해 유동의 배기가스(2)가 유동되게 하는 제1단부측(6) 및 제2단부측(7)을 갖추고, 상기 배기 라인의 횡단면에 걸친 상기 유동의 배기가스의 균질화는 상기 요소(5)에 의해 만들어지고, 상기 요소에 의한 균질화는 적어도 상기 요소의 하류 영역인 층류 영역(12)에서 연속적으로 이루어지며, 상기 유동의 배기가스(2)에 반응제(9)를 부가하기 위한 부가 유닛(8)이 상기 요소(5)의 하류에 제공되고, 상기 부가 유닛(8)은 공급된 반응제(9)의 적어도 90 퍼센트가 상기 요소(5)의 제2단부측(7)에 충돌되도록 최대 30mm의 거리(10)로 상기 요소(5)의 제2단부측(7)으로부터 이격되고, 상기 부가 유닛(8)은 상기 층류 영역(12)에 배열된 것을 특징으로 하는 유동의 배기가스 정화 장치(1).
청구항 1에 있어서,
상기 제2단부측(7)은 구면 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유동의 배기가스 정화 장치(1).
청구항 1에 있어서,
부가 유닛(8)은 배기 라인 직경(14) 외측에 배열되는 것을 특징으로 하는 유동의 배기가스 정화 장치(1).
청구항 1에 있어서,
요소(5)는 제2단부측(7)에서 200㎛ 이상의 직경을 갖는 반응제(9)의 물방울(17)을 흡수할 수 있는 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 유동의 배기가스 정화 장치(1).
배기 라인(4)에 반응제(9)를 부가하는 방법으로서, 부가 유닛(8)이 배기가스 정화를 위한 요소(5)의 하류에 배열되되, 상기 배기 라인(4)에 배열되는 반응제 부가 방법에 있어서,
a) 내연 기관(3)을 동작시켜 상기 배기 라인(4)을 통해 유동의 배기가스가 나타나도록 하는 단계;
b) 상기 배기 라인의 횡단면에 걸친 유동의 배기 가스를 상기 요소(5)로 균질화하게 만드는 단계;
c) 상기 요소(5)의 층류 영역(12)에 배열된 부가 유닛(8)으로 상기 반응제를 부가하는 단계를 적어도 포함하고,
상기 b) 단계에서, 상기 균질화는 상기 요소의 하류 영역인 층류 영역(12)에서 적어도 연속되며, 그리고 상기 c) 단계에서, 공급된 반응제(9)의 적어도 90 퍼센트가 상기 요소(5)의 제2단부측(7)에 분배되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 반응제(9)가 상기 부가 유닛(8)의 비대칭 형태의 노즐(20)에 의해 상기 요소(5)의 제2단부측(7)에 스프레이되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 부가 유닛(8)은 배기 라인 직경(14) 외측에 배열되고 상기 제2단부측(7)의 영역(15)의 적어도 90%가 반응제(9)에 의해 충돌되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
요소(5)의 제2단부측(7)에는 균일한 영역 부하로 반응제(9)가 충돌되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
부가된 반응제(9)의 적어도 90%가 요소(5)의 제2단부측(7)의 표면(16)과 접촉되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
배기 라인(4)에 부가된 반응제(9)의 물방울(17)의 크기는 가변되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 10에 있어서,
최대 물방울(17) 대 최소 물방울(17)의 비율은 3 대 1인 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
배기 라인(4)에 부가된 반응제(9)의 물방울(17)의 속도는 가변되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 12에 있어서,
최고 속도 대 최저 속도의 비율은 3 대 1인 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.
청구항 5에 있어서,
반응제(9)의 부가는 부가 유닛(8)에 인가된 부가 압력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 반응제 부가 방법.