RU2616725C1 - Инжектирование восстановителя в выхлопную систему - Google Patents

Инжектирование восстановителя в выхлопную систему Download PDF

Info

Publication number
RU2616725C1
RU2616725C1 RU2015148538A RU2015148538A RU2616725C1 RU 2616725 C1 RU2616725 C1 RU 2616725C1 RU 2015148538 A RU2015148538 A RU 2015148538A RU 2015148538 A RU2015148538 A RU 2015148538A RU 2616725 C1 RU2616725 C1 RU 2616725C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust pipe
shielding element
shielding
exhaust
guide vane
Prior art date
Application number
RU2015148538A
Other languages
English (en)
Inventor
Дункан Дж. ЭРРОУСМИТ
ДАВИЛА Диего СИМОН
Брайан Г. БЕЙТС
Николас БЕЛЛЕ
Николас ТАЛАВЕРА
Режи ВОНАРБ
Original Assignee
Либхерр Машинз Бюлле Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Либхерр Машинз Бюлле Са filed Critical Либхерр Машинз Бюлле Са
Application granted granted Critical
Publication of RU2616725C1 publication Critical patent/RU2616725C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3141—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/32—Injector mixers wherein the additional components are added in a by-pass of the main flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/93—Arrangements, nature or configuration of flow guiding elements
    • B01F2025/931—Flow guiding elements surrounding feed openings, e.g. jet nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Выхлопная система двигателя содержит выхлопную трубу (18) с изгибом, направляющим поток выхлопных газов по криволинейной траектории, инжектор (12), экранирующий элемент (4) и направляющую лопатку (6). Выхлопная труба (18) содержит внутреннюю поверхность и соединена по текучей среде с каталитическим конвертером, расположенным по потоку после изгиба трубы. Инжектор (12) установлен на внешней поверхности выхлопной трубы (18) и содержит наконечник (24), расположенный внутри выхлопной трубы на изгибе, для инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную трубу (18). Экранирующий элемент (4) установлен в выхлопной трубе (18) на расстоянии от внутренней поверхности выхлопной трубы (18). Экранирующий элемент (4) имеет или трубчатую структуру или структуру в форме усеченного конуса, имеющую открытый ближний торец (14) и открытый дальний торец (16). Ближний торец (14) расположен таким образом, что наконечник (24) инжектора (12) находится внутри экранирующего элемента (4). Дальний торец (16) расположен или на центральной оси (26) выхлопной трубы или рядом с центральной осью (26). Направляющая лопатка (6) установлена на экранирующем элементе (4). Направляющая лопатка (6) расположена и выполнена с возможностью направления части потока выхлопных газов из области по потоку перед изгибом выхлопной трубы (18) по дугообразной траектории в ближний торец (14) экранирующего элемента (4). Раскрыты узел направления потока и способ инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную систему двигателя. Технический результат заключается в предотвращении образования жидкой пленки восстановителя на внутренней поверхности выхлопной трубы. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Объектами настоящего изобретения являются система инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную систему, способ эксплуатации системы и направляющее устройство для применения в данной системе.
Уровень техники
Известно, что для снижения уровня содержания оксидов азота в выхлопной системе, в частности в выхлопной системе дизельного двигателя, применяют инжектирование восстановителя в поток выхлопного газа по потоку перед модулем избирательной каталитической нейтрализации (ИКН). В процессе избирательной каталитической нейтрализации восстановитель преобразует оксиды азота в газообразный азот и воду. В качестве типичных восстановителей используют аммиак или мочевину, причем использование мочевины, в целом, является предпочтительным с точки зрения безопасности и простоты обработки. Мочевина превращается в аммиак в процессе термического разложения.
Инжектирование жидкого восстановителя (например, водного раствора мочевины) можно производить с помощью инжектирующей системы только для жидкостей или с помощью инжектирующей системы с использованием воздуха. Инжектирование с использованием воздуха обеспечивает образование более мелких и однородных капелек за счет инжектирования по осевой линии.
Проблема при таком инжектировании восстановителя заключается в том, что туман или мелкие капельки с наконечника инжектора могут оседать на стенке выхлопной трубы. Это понижает эффективность процесса, а в случае использования мочевины при низких температурах может приводить к возникновению отложений, которые могут частично или полностью блокировать выхлопную трубу. Высокая концентрация на стенке или вблизи стенки создает значительные трудности для перемешивания и равномерного распределения восстановителя в выхлопном газе при избирательном катализе.
В документе US 2010/0212292 предлагалось производить инжектирование восстановителя через штуцер подачи, снабженный входным отверстием для создания вспомогательного потока газа вдоль внутренней стенки штуцера подачи с целью создания газового барьера для предотвращения отложения мелких частиц тумана и жидкости на внутренней стенке штуцера подачи или выхлопной трубы. В документе WO 2011/106487 раскрывается система инжектирования жидкого восстановителя в выхлопной газ через внутренний конус, расположенный внутри выхлопной трубы и, в целом, параллельно ей. Инжектор восстановителя соединен по текучей среде с конусом. В конусе выполнены отверстия для обеспечения входного потока выхлопного газа с целью создания усилия для затягивания частиц инжектированного жидкого восстановителя. Данное затягивающее усилие увеличивает время прохождения капелек от инжектора до каталитического конвертера ИКН, позволяя мочевине или какому-либо другому восстановителю больше нагреваться, и, следовательно, лучше испаряться, и/или обеспечивая его лучшее термическое разложение.
Инжектирование жидкого восстанавливающего водного раствора мочевины в месте изгиба выхлопной трубы обеспечивает ряд преимуществ по характеристикам и практическому применению, обеспечивая максимальную длину участка перемешивания внизу по течению, большую компактность устройства и уменьшение проблем, связанных с температурой инжектора. Однако размещение инжектора на изгибе выхлопной трубы приводит к тому, что большая часть инжектированной струи следует за основным газовым потоком, в частности, если частицы жидкости являются мелкими (как это бывает в инжектирующих системах с использованием воздуха). Даже при высокой начальной скорости инжектированной капельки, ее инерция слишком мала по сравнению с затягивающей силой основного потока выхлопных газов. Это приводит к тому, что большинство капелек жидкого восстановителя ударяется в стенку выхлопной трубы, и при этом происходит потеря всех обеспечиваемых малым размером капелек преимуществ по перемешиванию и разложению аммиака (по испарению и турбулентному рассеиванию).
Раскрытие изобретения
Аспекты настоящего изобретения определены в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные отличительные признаки указаны в зависимых пунктах формулы.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание настоящего изобретения, только в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1-3 показаны перспективные изображения узла для применения в выхлопной системе в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения;
на фиг. 4 - пример исполнения выхлопной системы согласно настоящему изобретению;
на фиг. 5 и 6 - подробное изображение части системы, показанной на фиг. 4;
на фиг. 7 - вид в разрезе по вертикальной плоскости части системы, показанной на фиг. 4; и
на фиг. 8 и 9 - моделирование потока газа в системе, выполненной согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 4, выхлопная система двигателя содержит выхлопную трубу 18 с изгибом 30, выводящим поток выхлопных газов по криволинейной траектории. Выхлопная труба 18 имеет внутреннюю поверхность и соединена по текучей среде с каталитическим конвертером ИКН 22, расположенным по потоку после изгиба 30. Направляющий узел 2 (более подробно показан на фиг. 1-3 и 7) используется для инжектирования капелек жидкого восстановителя, такого как водный раствор мочевины, в поток выхлопных газов, где эти капельки дополнительно перемешиваются, в данном конкретном примере, с помощью 8-лопастного смесителя 20 (лучше виден на фиг. 5 и 6).
Инжектор 12 установлен на внешней поверхности выхлопной трубы и содержит наконечник 28 инжектора (см. фиг. 7), расположенный внутри выхлопной трубы 18 на изгибе 30 и служащий для инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную трубу 18. В выхлопной трубе 18 на расстоянии от внутренней поверхности выхлопной трубы установлен экранирующий элемент 4. Экранирующий элемент 4 имеет, в целом, трубчатую форму (или, как в данном примере, выполнен в форме усеченного конуса), и содержит открытый ближний торец 14 и открытый дальний торец 16. Ближний торец 14 расположен таким образом, что наконечник 28 инжектора находится внутри экранирующего элемента 4. Дальний торец 16 расположен на центральной оси 26 выхлопной трубы 18 или рядом с ней. На экранирующем элементе 4 установлена направляющая лопатка 6, которая направляет часть потока выхлопных газов 24 (см. фиг. 8) из области перед изгибом выхлопной трубы по практически дугообразной траектории в ближний торец 14 экранирующего элемента 4.
Рассматриваемый в данном примере инжектор 12 представляет собой систему с использованием воздуха, однако настоящее изобретение может быть использовано и для безвоздушных систем, и также может обеспечивать преимущество, заключающееся в уменьшении вероятности образования отложений на наконечнике 28 инжектора.
Предпочтительно, чтобы экранирующий элемент 4 имел форму усеченного конуса, при которой диаметр ближнего торца 14 меньше диаметра дальнего торца 16, чтобы расходящаяся внутренняя поверхность стенки экранирующего элемента соответствовала форме конуса распыляемых частиц жидкости из наконечника 28 инжектора, и капельки жидкости не контактировали со стенкой.
Рассматриваемая система создает более однородное течение вокруг инжектора 12 за счет отделения части потока выхлопных газов, направляя ее в обход инжектора в виде однородного потока. Данному процессу также способствует то, что часть газового потока проходит за экранирующим элементом 4, поступая в пространство 32 (см. фиг. 8) и далее между экранирующим элементом 4 и прилегающей внутренней поверхностью выхлопной трубы на расположенной внизу по течению части экранирующего элемента.
За счет того, что отклоненный поток газа перемещается по плавной траектории из области вверху по течению, входя сзади в ближний торец 14 экранирующего элемента 4, большая часть кинетической энергии отклоненного потока газа расходуется на образование демпфирующего или экранирующего слоя между центральной частью потока капельного тумана жидкого восстановителя из наконечника 28 инжектора и внутренней поверхностью экранирующего элемента 4. Экранированный капельный туман поступает от дальнего торца 16 экранирующего элемента 4 к центральной оси 26 выхлопной трубы 18. Капельки жидкого восстановителя перемещаются практически по продольной оси 26, что уменьшает вероятность их соударения с внутренней поверхностью выхлопной трубы и образования жидкой пленки. Кроме того, это обеспечивает хорошее распределение капелек жидкого восстановителя по объему газа, уменьшая степень необходимого дальнейшего перемешивания, которое требуется для обеспечения равномерного распределения восстановителя по потоку выхлопных газов, что необходимо для обеспечения высокой степени преобразования оксидов азота. Моделирование плавного перехода отклоненного потока газов представлено на фиг. 9; линиями показан поток газа. В целом, отклоненный поток газа проходит по дугообразной траектории за направляющей лопаткой 6, входя в экранирующий элемент 4 с небольшой потерей кинетической энергии.
Направление небольшой части потока через область 32 обеспечивает дополнительный демпфирующий или экранирующий эффект, предотвращающий контактирование частиц жидкого восстановителя с внутренней поверхностью выхлопной трубы 18 по потоку после выхода из дальнего торца 16 экранирующего элемента 4. Уменьшение образования жидкой пленки уменьшает вероятность возникновения на внутренней поверхности выхлопной трубы отложений, уменьшающих степень восстановления оксидов азота.
Таким образом, в месте соединения основного потока выхлопных газов ("внешний поток" на фиг. 8) с потоком выхлопных газов из инжектора ("внутренний поток" на фиг. 8) система обеспечивает равномерное распределение частиц жидкого восстановителя для дальнейшего перемешивания. Основной поток выхлопных газов образует внешний поток вокруг внутреннего потока инжектора, что обеспечивается размерами экранирующего элемента 4 и области 32 под экранирующим элементом.
Отклоняющая лопатка 6 может отклонять 10-30% объема основного потока выхлопных газов, предпочтительно, около 15%.
При моделировании было обнаружено, что сочетание экранирующего элемента 4 и отклоняющей лопатки 6 является достаточным для направления большей части частиц жидкого восстановителя в каталитический конвертер ИКН 22, при условии, что геометрия устройства обеспечивает плавное прохождение газового потока. Однако если геометрия устройства вверху по течению не является идеальной, например, если выхлопная труба содержит один или несколько изгибов вверху по течению, во входящем потоке выхлопных газов могут возникать завихрения, которые будут снижать эффективность системы за счет контакта частиц жидкого восстановителя с внутренней поверхностью выхлопной трубы.
Для уменьшения влияния геометрии системы вверху по течению рядом с экранирующим элементом 4 могут быть установлены один или несколько элементов 8, 10 спрямления потока. В рассматриваемом примере два верхних спрямляющих элемента 8 установлены на направляющей лопатке 6 по потоку перед экранирующим элементом 4, и два нижних спрямляющих элемента 10 установлены на направляющей лопатке 6 по потоку после экранирующего элемента 4. В данном варианте исполнения, каждый спрямляющий элемент представляет собой стенку или пластину, закрепленную на направляющей лопатке 6 и ориентированную практически перпендикулярно локальной плоскости направляющей лопатки. Предпочтительно, основные части плоскостей каждого спрямляющего элемента расположены практически параллельно внутреннему диаметру выхлопной трубы.
Выхлопная система может быть изготовлена с направляющим узлом 2, смонтированным на изгибе выхлопной трубы, и с инжектором, установленным таким образом, чтобы наконечник инжектора находился внутри экранирующего элемента. Однако понятно, что конструкция предлагаемого направляющего узла может быть модифицирована таким образом, чтобы его можно было применять и на других выхлопных системах, с целью получения обеспечиваемых им преимуществ. Соответственно, согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, объектом изобретения является направляющий узел, предназначенный для установки в выхлопной системе.
Аналогично, настоящее изобретение предлагает также систему и способ ее применения для повышения эффективности доставки восстановителя в каталитический конвертер ИКН выхлопной системы двигателя.
Используемые в настоящем описании неопределенные артикли "а" и "an" означают "по меньшей мере", если контекст не требует иного.

Claims (39)

1. Выхлопная система двигателя, содержащая:
выхлопную трубу с изгибом, направляющим поток выхлопных газов по криволинейной траектории, причем выхлопная труба содержит внутреннюю поверхность и соединена по текучей среде с каталитическим конвертером, расположенным по потоку после изгиба трубы;
инжектор, установленный на внешней поверхности выхлопной трубы и содержащий наконечник, расположенный внутри выхлопной трубы на изгибе, для инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную трубу;
экранирующий элемент, установленный в выхлопной трубе на расстоянии от внутренней поверхности выхлопной трубы, причем экранирующий элемент имеет по существу трубчатую структуру или структуру в форме усеченного конуса, имеющую открытый ближний торец и открытый дальний торец, причем ближний торец расположен таким образом, что наконечник инжектора находится внутри экранирующего элемента, а дальний торец расположен на центральной оси выхлопной трубы или рядом с указанной центральной осью; и
направляющую лопатку, установленную на экранирующем элементе, причем направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления части потока выхлопных газов из области по потоку перед изгибом выхлопной трубы по существу по дугообразной траектории в ближний торец экранирующего элемента.
2. Система по п. 1, в которой направляющая лопатка выполнена с возможностью направления части потока выхлопных газов через пространство между ближним торцом конуса и внутренней поверхностью выхлопной трубы, расположенной рядом с инжектором, и через пространство между экранирующим элементом и расположенной рядом внутренней поверхностью выхлопной трубы к расположенной внизу по потоку стороне экранирующего элемента.
3. Система по п. 1, в которой направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления 10-30% объема потока выхлопных газов через экранирующий элемент и/или пространство между экранирующим элементом и расположенной рядом внутренней поверхностью выхлопной трубы к расположенной внизу по потоку стороне экранирующего элемента.
4. Система по п. 2, в которой направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления 10-30% объема потока выхлопных газов через экранирующий элемент и/или пространство между экранирующим элементом и расположенной рядом внутренней поверхностью выхлопной трубы к расположенной внизу по потоку стороне экранирующего элемента.
5. Система по п. 3, в которой направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления около 15% указанного объема.
6. Система по п. 4, в которой направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления около 15% указанного объема.
7. Система по п. 1, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
8. Система по п. 2, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
9. Система по п. 3, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
10. Система по п. 4, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
11. Система по п. 5, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
12. Система по п. 6, в которой экранирующий элемент расположен таким образом, что во время работы частицы жидкого восстановителя имеют возможность выхода из дальнего торца экранирующего элемента по существу на центральной оси выхлопной трубы в направлении по существу вдоль указанной центральной оси.
13. Система по любому из пп. 1-12, которая также содержит по меньшей мере один спрямляющий элемент, установленный рядом с экранирующим элементом для уменьшения вихреобразования в потоке выхлопных газов, поступающем из области по потоку перед экранирующим элементом.
14. Система по п. 13, в которой указанный по меньшей мере один спрямляющий элемент представляет собой стенку или пластинку, установленную на направляющей лопатке и расположенную по существу перпендикулярно локальной плоскости направляющей лопатки.
15. Система по п. 13, в которой по меньшей мере один спрямляющий элемент установлен по потоку перед экранирующим элементом, и по меньшей мере один спрямляющий элемент установлен по потоку после экранирующего элемента.
16. Система по п. 14, в которой по меньшей мере один спрямляющий элемент установлен по потоку перед экранирующим элементом, и по меньшей мере один спрямляющий элемент установлен по потоку после экранирующего элемента.
17. Система по п. 13, в которой два спрямляющих элемента установлены по потоку перед экранирующим элементом, и два спрямляющих элемента установлены по потоку после экранирующего элемента.
18. Система по п. 14, в которой два спрямляющих элемента установлены по потоку перед экранирующим элементом, и два спрямляющих элемента установлены по потоку после экранирующего элемента.
19. Система по любому из пп. 1-12, 14-18, в которой экранирующий элемент имеет по существу форму усеченного конуса, диаметр ближнего торца которого меньше диаметра дальнего торца.
20. Система по п. 13, в которой экранирующий элемент имеет по существу форму усеченного конуса, диаметр ближнего торца которого меньше диаметра дальнего торца.
21. Узел направления потока для установки на изгибе выхлопной трубы выхлопной системы двигателя, содержащий инжектор, установленный на внешней поверхности выхлопной трубы, и наконечник инжектора, расположенный внутри выхлопной трубы на изгибе, для инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную трубу;
при этом узел направления потока содержит:
экранирующий элемент, имеющий, в целом, трубчатую структуру или структуру в виде усеченного конуса, имеющую открытый ближний торец, в который входит наконечник инжектора, и открытый дальний торец; и
направляющую лопатку, расположенную вокруг ближнего торца экранирующего элемента и служащую для направления части потока выхлопных газов в указанный ближний торец, когда при использовании она установлена в выхлопной трубе на изгибе; и
по меньшей мере один спрямляющий элемент, установленный рядом с экранирующим элементом.
22. Узел по п. 21, в котором указанный по меньшей мере один спрямляющий элемент представляет собой стенку или пластинку, установленную на направляющей лопатке и расположенную по существу перпендикулярно локальной плоскости направляющей лопатки.
23. Узел по п. 21, в котором на направляющей лопатке установлены две пары спрямляющих элементов, по одной паре с каждой стороны экранирующего элемента.
24. Узел по п. 22, в котором на направляющей лопатке установлены две пары спрямляющих элементов, по одной паре с каждой стороны экранирующего элемента.
25. Узел по любому из пп. 21-24, в котором экранирующий элемент имеет по существу форму усеченного конуса.
26. Способ инжектирования жидкого восстановителя в выхлопную систему двигателя, содержащий:
обеспечение выхлопной трубы с изгибом, направляющей поток выхлопных газов по криволинейной траектории, причем выхлопная труба имеет внутреннюю поверхность и соединена по текучей среде с каталитическим конвертером, расположенным по потоку после изгиба;
обеспечение инжектора, установленного на внешней поверхности выхлопной трубы и содержащего наконечник, расположенный внутри выхлопной трубы на изгибе;
обеспечение экранирующего элемента, установленного в выхлопной трубе на расстоянии от внутренней поверхности выхлопной трубы, причем экранирующий элемент имеет по существу трубчатую структуру или структуру в форме усеченного конуса, имеющую открытый ближний торец и открытый дальний торец, причем ближний торец расположен таким образом, что наконечник инжектора находится внутри экранирующего элемента, а дальний торец расположен на центральной оси выхлопной трубы или рядом с указанной центральной осью;
обеспечение направляющей лопатки, установленной рядом с экранирующим элементом, причем направляющая лопатка расположена и выполнена с возможностью направления части потока выхлопных газов из области по потоку перед изгибом по существу по дугообразной траектории в ближний торец экранирующего элемента; и
инжектирование жидкого восстановителя с помощью инжектора в направлении дальнего торца экранирующего элемента.
RU2015148538A 2013-04-12 2014-03-24 Инжектирование восстановителя в выхлопную систему RU2616725C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1306688.1 2013-04-12
GB1306688.1A GB2512934C (en) 2013-04-12 2013-04-12 Reductant injection in an exhaust system
PCT/IB2014/060095 WO2014167443A1 (en) 2013-04-12 2014-03-24 Reductant injection in an exhaust system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2616725C1 true RU2616725C1 (ru) 2017-04-18

Family

ID=48537174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015148538A RU2616725C1 (ru) 2013-04-12 2014-03-24 Инжектирование восстановителя в выхлопную систему

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9765670B2 (ru)
EP (1) EP2983809B1 (ru)
CN (1) CN105120993B (ru)
GB (1) GB2512934C (ru)
RU (1) RU2616725C1 (ru)
WO (1) WO2014167443A1 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9816421B2 (en) * 2015-06-10 2017-11-14 Cummins Emission Solutions Inc. Aftertreatment exhaust separator and/or deflector
US9889924B2 (en) * 2015-08-24 2018-02-13 The Boeing Company Multi-directional control using upper surface blowing systems
GB2539114A (en) * 2016-07-05 2016-12-07 Daimler Ag Mixing device and aftertreatment device
WO2018036600A1 (de) * 2016-08-22 2018-03-01 Daimler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftwagens
JP6424869B2 (ja) * 2016-09-16 2018-11-21 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
DE102016117746A1 (de) * 2016-09-21 2018-03-22 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Reaktionsmitteleingabeanordnung zur Eingabe von Reaktionsmittel in den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine
JP6846212B2 (ja) * 2017-01-19 2021-03-24 東京濾器株式会社 旋回流発生装置
WO2018156146A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Injector spray protector
DE112017007988T5 (de) * 2017-09-01 2020-06-04 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Kompakter mischer mit strömungsumlenker
CH715208A1 (de) * 2018-07-27 2020-01-31 Eminox Ltd System zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom.
DE102018119578A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Mischer
CN109209582B (zh) * 2018-11-19 2020-03-31 南京朗森自动化设备有限公司 自适应尿素混合器
SE543851C2 (en) * 2019-12-12 2021-08-10 Scania Cv Ab Exhaust additive dosing system comprising a turbocharger
DE102020128707B3 (de) 2020-11-02 2022-05-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fluidleitvorrichtung mit einem Fluidleitkörper
LU102349B1 (en) * 2020-12-24 2022-06-27 Katcon Global Sa Mixing arrangement for treating a heated exhaust gas
DE102021121289A1 (de) * 2021-08-17 2023-02-23 Purem GmbH Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
FI130253B (en) * 2021-12-16 2023-05-11 Proventia Oy Countercurrent mixing of reactant for exhaust gas aftertreatment
DE102022104314A1 (de) 2022-02-23 2023-08-24 Friedrich Boysen GmbH & Co KG. Vorrichtung zum Vermischen eines Zusatzstoffes mit einem Gasstrom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100212292A1 (en) * 2007-07-24 2010-08-26 Klaus Rusch Assembly and Method for Introducing a Reducing Agent into the Exhaust Pipe of an Exhaust System of an Internal Combustion Engine
RU2406834C2 (ru) * 2007-12-25 2010-12-20 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Система понижения токсичности выхлопных газов
EP2465602A2 (en) * 2010-12-14 2012-06-20 Proventia Emission Control Oy Method and device for exhaust gas cleaning
RU2455504C1 (ru) * 2009-11-19 2012-07-10 Ман Трак Унд Бас Аг Устройство для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8173088B2 (en) 2010-02-24 2012-05-08 International Engine Intellectual Property Company, Llc Method, system and apparatus for liquid injection into a gas system
US7497077B2 (en) * 2006-07-26 2009-03-03 Southwest Research Institute System and method for dispensing an aqueous urea solution into an exhaust gas stream
US8511075B2 (en) * 2008-09-19 2013-08-20 Caterpillar Inc. Flame deflector for emissions control system
WO2011073717A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Renault Trucks Mixing system for an exhaust gases after-treatment arrangement
JP5602495B2 (ja) * 2010-05-25 2014-10-08 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化装置
US8756921B2 (en) * 2011-01-10 2014-06-24 Paccar Inc Reductant delivery device
DE102011077155C5 (de) * 2011-06-07 2022-04-14 Robert Bosch Gmbh Abgasanlage
JP5349575B2 (ja) * 2011-12-27 2013-11-20 株式会社小松製作所 還元剤水溶液ミキシング装置及び排気ガス後処理装置
JP5985822B2 (ja) * 2011-12-28 2016-09-06 日野自動車株式会社 排気浄化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100212292A1 (en) * 2007-07-24 2010-08-26 Klaus Rusch Assembly and Method for Introducing a Reducing Agent into the Exhaust Pipe of an Exhaust System of an Internal Combustion Engine
RU2406834C2 (ru) * 2007-12-25 2010-12-20 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Система понижения токсичности выхлопных газов
RU2455504C1 (ru) * 2009-11-19 2012-07-10 Ман Трак Унд Бас Аг Устройство для обработки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
EP2465602A2 (en) * 2010-12-14 2012-06-20 Proventia Emission Control Oy Method and device for exhaust gas cleaning

Also Published As

Publication number Publication date
US9765670B2 (en) 2017-09-19
GB2512934B (en) 2016-12-28
CN105120993A (zh) 2015-12-02
GB2512934C (en) 2020-03-11
EP2983809A1 (en) 2016-02-17
CN105120993B (zh) 2017-09-19
EP2983809B1 (en) 2018-05-02
US20160047288A1 (en) 2016-02-18
WO2014167443A1 (en) 2014-10-16
GB2512934A (en) 2014-10-15
GB201306688D0 (en) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2616725C1 (ru) Инжектирование восстановителя в выхлопную систему
US9657620B2 (en) Exhaust gas system
US10179315B2 (en) Exhaust treatment device
CN106246308B (zh) 后处理排气分离器和/或偏转器
RU127405U1 (ru) Система обработки выхлопных газов, содержащая распылитель струи жидкости
RU2590174C2 (ru) Устройство для распределения текучих сред в газовыпускных системах
US9650933B2 (en) In-line decomposition reactor pipe with exhaust assist
US9169757B2 (en) Exhaust system with mixing and/or evaporating device
US9157358B2 (en) Exhaust gas system of an internal combustion engine, and method for preparing a reducing agent which is introduced into the internal combustion engine exhaust gas
CN109415964B (zh) 用于机动车的废气后处理***的混合器设备，废气后处理***和机动车
FI125946B (fi) Pakokaasun jälkikäsittelylaite
JP6082968B2 (ja) 尿素ベースの還元剤の排気ガス流への投与方法
US20120124983A1 (en) Exhaust system having reductant nozzle flow diverter
CN108194179A (zh) 一种后处理进气混合装置
JP6625143B2 (ja) 自動車の内燃機関用の排気ガス後処理装置
JP2013514486A (ja) 尿素ベースの還元剤を排気ガス流へ投与する投与モジュール
CN110023603B (zh) 用于后处理***的管道混合器
CN109386355B (zh) 混合器装置和废气***
KR20110113731A (ko) 노즐 트럼펫
US10273849B2 (en) Injection module and exhaust system having an injection module
US10626774B2 (en) Exhaust aftertreatment device for a motor vehicle
Kaźmierski et al. A conceptual design and numerical analysis of the mixerless urea-SCR system
CN109653842A (zh) 排气设备
US20200173332A1 (en) Apparatus for introducing and distributing a flowable additive into an exhaust gas flow
US11913369B2 (en) Mixer and exhaust system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210325