喷射模块和具有喷射模块的废气系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于将还原剂尿素(AdBlue)喷射到内燃发动机(2)的废气系统(22)中的喷射模块(10)，该喷射模块具有用于排出至少一个还原剂一次射流(13)的至少两个出口开口(12)，所述出口开口(12)以一角度和间距这样布置，即从所述出口开口(12)排出的所述还原剂一次射流(13)相互会合，使得它们绝大部分地但不是完全相互重叠，由此在喷雾(11)中实现均匀分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种喷射模块，尤其是用于将还原剂喷射到内燃发动机的废气系统中的喷射模块，本专利技术还涉及一种装备有这种喷射模块的废气系统。
技术介绍
为了使柴油发动机的废气脱氮，使用含尿素的液体还原剂的SCR技术(selectivecatalyticreduction:选择性催化还原)被证明是有效的。在此，在废气-还原剂混合物供给SCR催化器之前，液体还原剂，即尿素水溶液，在还原剂催化器的上游被喷射到废气流中，并且在此精细雾化。为了在尽可能小的还原剂消耗的情况下实现氮氧化物的高转化率，还原剂必须尽可能均匀地分布在催化器的入口面上。直今，这或通过在排气管中安装的混合器或通过在配量地输入还原剂的位置和催化器之间的长混合路段来实现。DE4417238A1公开了一种用于减少内燃机发动机废气中的氮氧化物的装置，该装置具有进口室、水解催化器、脱硝催化器(DeNOx催化剂)和氧化催化器，在该装置中，流入室、水解催化器、脱硝催化器和氧化催化器基本构造成圆柱形的、可被废气流以该顺序流过的单元，并且流入室的直径超过水解催化器的直径。由此实现，在流入室中与还原剂混合的废气以还原剂的均匀分布和在废气系统的横截面上尽可能均匀的废气流密度的方式进入催化器中。DE102010039079A1描述了一种用于将流体喷射到内燃发动机废气系统中的喷射装置，该喷射装置具有：第一流动区域，该第一流动区域这样构造，使得流体在运行中在第一流动区域中基本沿平行于阀轴线的第一流动方向流动；阀板，该阀板限界下游流动区域，其中，在阀板中构造有阀开口，该阀开口在垂直于阀轴线的平面中具有比所述第一流动区域更小的横截面；至少一个喷孔板，该喷孔板构造在阀开口的上游，并且具有至少一个喷射孔，该喷射孔这样构造，使得流体在运行中沿第二流动方向从喷射孔中流出。在此，第二流动方向具有沿对准到阀轴线上的方向的分量。为了实现还原剂与废气所希望的均匀化，需要尽可能平的甚至整面的还原剂喷雾(Reduktionsmittel-Spray)。为了在废气设备中避免还原剂的不希望的沉积，仅允许还原剂的限定的量射到废气设备的壁上。DE102013223296公开了一种用于将还原剂喷射到内燃发动机的废气系统中的喷射模块，该喷射模块具有至少两个用于分别排出还原剂一次射流的出口开口。在此，出口开口这样构造，使得通过出口开口流出的还原剂一次射流在废气系统中相互会合，以便产生喷雾。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，优化通过射流碰撞在废气系统中产生的喷雾，并且尤其产生具有尽可能均匀的质量分布的尽可能整面的喷雾(“Spray”)。根据本专利技术的用于将还原剂喷射到内燃发动机的废气系统中的喷射模块具有至少两个用于分别排出至少一个还原剂一次射流的出口开口。在此，出口开口这样构造，使得通过至少两个出口开口排出的还原剂一次射流不是整面重叠地，而是仅部分重叠地彼此会合，以便通过碰撞在废气系统中产生喷雾。本专利技术还包括一种将还原剂喷射到内燃发动机的废气系统中的方法，其中，该方法包括将至少两个还原剂一次射流这样喷射到废气系统中，使得这些还原剂一次射流不是整面重叠地而是仅部分重叠地彼此会合，以便在废气系统中产生合适的喷雾。以这种方式，通过射流碰撞在废气系统中产生具有非常均匀的质量分布的、扁平的整面的还原剂喷雾，该还原剂喷雾与流经废气系统的废气优化地混合，因此能够在小的还原剂消耗的情况下有效地还原有害物质。为了实现还原剂一次射流的根据本专利技术的部分重叠的彼此会合，出口开口尤其能够彼此错位和/或彼此倾斜地布置。通过出口开口的彼此错位和/或彼此倾斜的布置，能够有效地及用简单器件实现还原剂一次射流的部分重叠的彼此会合。在一个实施方式中，该重叠处于一次射流面积的30％到至70％的范围中，尤其在40％到60％的范围中。在该范围中的重叠对于产生尽可能均匀的喷雾已被证明是特别有利的。在一个实施方式中，出口开口彼此具有小于5mm、尤其小于2mm的间距，使得一次射流从它们各自的出口开口直至碰撞点都是紧凑的射流，这些射流还未分散成单个液滴。如果一次射流已经分散成单个液滴，那么这些单个液滴一再缺少碰撞对象；通过紧凑的射流因而优化了碰撞。在一个实施方式中，出口开口这样构造，使得还原剂一次射流以大于30°的角度彼此会合，以便优化在两个一次射流之间的碰撞并引起一次射流的最优雾化。在一个实施方式中，出口开口这样构造，使得还原剂一次射流在小于10mm、尤其小于5mm的自由路段后彼此会合，以便避免一次射流在碰撞点之前散开成单个液滴。出口开口优选具有圆形横截面，因为射流的射流直径和出口角在圆形横截面的情况下被准确限定。但是，出口开口也可以构造成具有椭圆形横截面。本专利技术还包括内燃发动机的废气系统的一个区段，在该区段中设置有根据本专利技术的喷射模块。在一个实施方式中，除喷射模块外，废气系统的区段还具有屏蔽板，该屏蔽板这样构造和布置，使得该屏蔽板阻止喷雾射到废气系统的壁上。以该方式可靠地阻止了在废气系统中可能负面影响流动特性的不希望的还原剂沉积。屏蔽板可以具有一个或多个开口，这些开口能够限定通过屏蔽板的废气流动，以便在废气系统中有针对地影响废气的流动特性。在一个实施方式中，屏蔽板这样布置，使得在该屏蔽板和废气系统的至少一个壁之间构造存储室。在运行中，在储存室中形成废气过压力，该废气过压力引起穿过在屏蔽板中构造的孔的废气流动，这导致废气与根据本专利技术雾化的还原剂的特别有效的混合。在一个实施方式中，附加的板布置在喷射模块上游，以便阻止还原剂喷雾在一次射流的碰撞点上被废气流吹散，因而保证了可靠地由一次射流产生喷雾。在一个实施方式中，氧化催化器布置在喷射模块的上游，并且还原催化器布置在喷射模块的下游，以便引起优化的废气净化。喷射模块尤其布置在连接通道中，该连接通道连接氧化催化器的出口与还原催化器的入口，以便在还原催化器前面将还原剂直接供给废气。在一个实施例中，废气的流动方向由连接通道来改变。这能够实现废气系统的特别紧凑的构型，并且引起废气流动的涡流。废气流动的这种涡流导致废气与还原剂喷雾特别有效的混合。附图说明图1示出根据本专利技术的废气系统的示意性截面视图；图2示出根据本专利技术的喷射模块的示意性部分截面视图；图3a示出两个一次射流的碰撞，这两个一次射流整面地彼此会合；图3b示出例如通过图3a所示的碰撞所产生的喷雾的图形；图4a示出两个一次射流的碰撞，这两个一次射流以小的重叠的方式相互会合；图4b示出例如通过图4a所示的碰撞所形成的喷雾的图形；图5a示出两个一次射流13的碰撞，这两个一次射流13以显著的但不完全的重叠的方式相互会合；图5b示出例如通过图5a所示的碰撞所形成的喷雾的图形。具体实施方式图1示出具有废气系统22的内燃发动机2的示意性视图。新鲜空气7a经过涡轮增压器1、3的压缩机1被输送到发动机2的气缸2a-2d中。在运行中在气缸2a-2d中形成的废气通过涡轮增压器1、3的、驱动压缩机1的涡轮机3到达在内燃发动机2下游布置的氧化催化器4中。在氧化催化器4旁边存在还原剂催化器6。该还原剂催化器能够构造成SCR催化器6或者具有SCR催化器涂层的颗粒过滤器。氧化催化器4的出口和还原剂催化器6的入口通过连接通道5在流动方面相互连接，使得废气从氧化催化器4通过连接通道5流动到还原剂催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将还原剂喷射到内燃发动机(2)的废气系统(22)中的喷射模块(10)，其中，所述喷射模块(10)具有用于分别排出至少一个还原剂一次射流(13)的至少两个出口开口(12)，其中，所述出口开口(12)这样构造，使得通过所述出口开口(12)排出的还原剂一次射流(13)相互会合并且在所述废气系统(22)中产生喷雾(11)，其特征在于，所述出口开口(12)这样构造，使得通过所述出口开口(12)排出的还原剂一次射流(13)仅部分重叠地相互会合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 DE 102014210638.91.用于将还原剂喷射到内燃发动机(2)的废气系统(22)中的喷射模块(10)，其中，所述喷射模块(10)具有用于分别排出至少一个还原剂一次射流(13)的至少两个出口开口(12)，其中，所述出口开口(12)这样构造，使得通过所述出口开口(12)排出的还原剂一次射流(13)相互会合并且在所述废气系统(22)中产生喷雾(11)，其特征在于，所述出口开口(12)这样构造，使得通过所述出口开口(12)排出的还原剂一次射流(13)仅部分重叠地相互会合。2.根据权利要求1所述的喷射模块(10)，其中，所述出口开口(12)构造成彼此错位和/或相互倾斜。3.根据权利要求1或2所述的喷射模块(10)，其中，所述重叠处于所述一次射流(13)的面积的30％到70％的范围中。4.根据权利要求3所述的喷射模块(10)，其中，所述重叠处于所述一次射流(13)的面积的40％到60％的范围中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷射模块(10)，其中，所述出口开口(12)这样构造，使得所述还原剂一次射流(13)在小于10mm、特别是小于5mm的自由路段(L)后相互会合。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布埃尔戈林，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE