[发明专利]具有反应剂添加的紧凑型排气处理单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧凑的排气处理单元，排气在其中多次转向。在该排气单元中，还利用添加剂或反应剂并且在可能时还利用至少一种催化器、过滤器等对排气进行处理。

背景技术

由于持续增加的汽车交通和越发严格的排放标准，对具有内燃机的汽车而言，将内燃机排气有效地净化是重要的。为此，现有技术中公开了排气净化系统，其中内燃机排气被引导经过起催化作用的表面，并且借助在该表面放置的催化剂材料将排气中的有害物质，如氮氧化合物、碳黑颗粒、一氧化碳、碳氢化合物等转化为诸如氮气、水和CO₂的物质。通常，排气的有效转化需要较高的排气温度。内燃机的排气温度一般直接在排气离开内燃机之后最高，所以内燃机附近（例如汽车的发动机舱）是安置排气净化系统的有利位置。但在汽车中，发动机附近的安装空间一般是有限的。

为了仍能将发动机舱中的有限安装空间用于排气净化系统，已经开发了一种具有同心通流的特别紧凑的排气处理单元，该排气处理单元例如由WO-A1-2005001252所公开。在这种排气系统中，排气首先流过一迎流区，然后转向并通过外部的回流区回流。回流区在此围绕迎流区同心设置，以便在迎流区和回流区之间进行有效的热交换。在排气系统的催化器表面进行的催化反应通常也部分地放热，使得回流的排气通常也被附加地加热。通过迎流和回流之间的有效热交换，可以使排气系统中的排气温度得到提高或保持在较高水平，从而确保特别有效的转化。同时，通过排气系统的迎流区、转向区和回流区的划分实现了特别紧凑的排气系统设置，从而可以将该系统设置在汽车的发动机舱中或内燃机附近。

这种类型的排气净化系统部分地进行对排气添加反应剂。这种反应剂包括例如还原剂或还原剂前体（特别是尿素水溶液），其作用是将排气中的有害物质在与为之特别设置的涂层的共同作用中转化为无害的成分。这种用于这些反应剂的添加单元在此设置成能实现在排气中的尽可能最佳分布或所输入的反应剂的高气化度。在此将反应剂在排气的流动方向上或逆排气流动方向例如直接施加于蜂窝体上，从而通过反应剂与（热）蜂窝体的撞击，促进了气化反应并且实现了反应剂液滴的细密分布以及可能时的反应剂在该结构中或在蜂窝体的涂层中的储存。但是这样将反应剂施加于蜂窝体上会导致蜂窝体涂层例如通过水冲击或通过蜂窝体和反应剂之间的温差而受到损害。

发明内容

因此本发明的目的是，至少部分地解决结合现有技术描述的技术问题。尤其给出一种排气处理单元，该排气处理单元一方面提供了紧凑的结构，另一方面可以特别合适地添加液态反应剂、并带有可减少排气处理单元部件上的应力的气化作用。

该目的通过根据权利要求1的特征的排气处理单元得到解决。根据本发明的排气处理单元的有利实施例或其在汽车中的布置由从属权利要求给出。要指出的是，在权利要求中单个提出的特征可以以任意的、技术上合适的方式相互组合并示出本发明的其他实施例。说明书—特别是与附图一起—对本发明进行进一步描述并引出本发明的补充实施例。

根据本发明的排气处理单元包括在流动方面相继设置的至少一个迎流区（向流区）、一个转向区、一个回流区和一个流出区。该回流区和该流出区在此设置在迎流区的外表面上。此外，用于反应剂的添加单元设置于流出区中。

排气从内燃机出发通过排气管线流向排气处理单元，并经由迎流区进入该排气处理单元。在流过迎流区后，排气在第一转向区中这样转向，即该排气尤其（同心地）在外侧围绕迎流区地通过回流区流到流出区。回流区和流出区在此特别设置在迎流区的外表面上。该（同心地）在外侧围绕迎流区流动的排气在流过回流区后在流出区内聚集，并且特别通过单个排气管线离开排气处理单元。用于添加反应剂（特别是尿素水溶液）的添加单元在此设置在流出区内。由此优选在排气处理单元的最后流段中添加反应剂。正是在此位置常设有小的流动截面和/或扭曲的流动路径，即由此产生至少部分地涡流流动的并由此对于添加反应剂而言所必须的流段。在排气处理单元的该区域中一般不设置反应剂可能与之相应碰撞的蜂窝体。反应剂通过流出区中的添加单元被添加到排气中，在此与排气混合并被热排气至少部分地气化。排气直至离开排气处理单元后并且在反应剂极其气化或细密分布后，才又与可能设置在排气管线中的排气净化部件相碰撞，该排气净化部件包括蜂窝体。但是在此反应剂已经如此细微地分布在排气流中，避免了对例如设置在排气流中的蜂窝体的涂层还有结构的损害。