载具废气处理装置及其处理方法

载具废气处理装置及其处理方法
【专利摘要】本发明揭露一种载具废气处理装置及其处理方法。载具废气处理装置包含一废气通道、一混合腔、一喷嘴以及一还原剂储槽。废气通道包含一引流管，且引流管具有一第一端与一第二端。混合腔连通废气通道，而喷嘴设置在混合腔的一端部，还原剂储槽则连接喷嘴。其中，引流管的第一端连接废气通道，而引流管的第二端连接混合腔，且第一端的口径大于第二端的口径。
【专利说明】载具废气处理装置及其处理方法

【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种废气处理装置及废气处理方法，且特别是有关于一种载具废 气处理装置及其处理方法。

【背景技术】
[0002] 引擎运转所排放的气体中，造成空气污染的主要成分例如是微粒物质、氮氧化物、 碳氢化合物、一氧化碳等等。其中，氮氧化物在大气中会氧化形成属于有毒气体的二氧化 氮，不但影响视线，还会诱发呼吸方面的疾病并对肺部造成伤害。因此，世界各国对于废气 中氮氧化物的含量愈来愈重视，而相关的排放标准也愈趋严格。
[0003] 目前用以控制氮氧化物的方式有很多种，例如废气再循环系统、选择性还原触媒 系统、喷水降温等，而其中又以选择性还原触媒系统最具成效。典型的选择性还原触媒系 统，主要是利用氨气或尿素水与氮氧化物进行化学反应，借以使氮氧化物还原成无毒的氮 气及水。而相较于具有毒性的纯氨气，尿素水不但无毒又具有较高的稳定性，且容易储存及 运送。是以，选择性还原触媒系统一般多采用尿素水作为反应物。
[0004] 只是，过去采用尿素水的选择性还原触媒系统仅以压缩空气辅助尿素水雾化，而 这样的方式不但需耗费额外的能量，也增加空压机的负担，更甚者还会连带地影响煞车与 离合器系统的作动。其次，压缩空气会降低系统的工作温度，不但可能诱使预期外的反应发 生，进而生成二次污染的产物，也会大大地降低氮氧化物的转化效率。再者，系统中残留在 喷雾器喷孔及周边上的尿素水，往往会因为高温而瞬间蒸发形成结晶，同样会影响氮氧化 物的转化效率。


【发明内容】

[0005] 因此，本发明的一方面是在提供一种载具废气处理装置，通过引流管将废气通道 内的局部废气引入混合腔内，可有效预热还原剂并提升混合效果，进而提高氮氧化物的转 化效率。
[0006] 其次，本发明的另一方面是在提供一种载具废气处理方法，通过将废气通道内的 废气局部引入混合腔内，同时感测废气通道内的废气温度以适时启动冷却单元，一方面可 有效预热还原剂并提升混合效果，进而提高氮氧化物的转化效率，另一方面亦可防止还原 剂结晶的沉积物产生，且能适时降低混合腔与喷嘴温度并减少传统的空气使用量，进而达 成主动式的热管理。
[0007] 依据本发明结构方面的一实施方式，提出一种载具废气处理装置，包含一废气通 道、一混合腔、一喷嘴以及一还原剂储槽。废气通道包含一引流管，且引流管具有一第一端 与一第二端。混合腔连通废气通道，而喷嘴设置在混合腔的一端部，还原剂储槽则连接喷 嘴。其中，引流管的第一端连接废气通道，而引流管的第二端连接混合腔的端部，且第一端 的口径大于第二端的口径。
[0008] 依据本发明结构方面的一实施例，第一端的口径与第二端的口径的比值可为1.5 至3。引流管与混合腔间可具有一夹角，且夹角可为110度至135度。第二端可设置在混合 腔的侧壁上而连接混合腔的端部，且第二端可与混合腔的内壁相切。喷嘴可与混合腔正交， 且喷嘴可具有一表面抗水镀层。
[0009] 依据本发明结构方面的另一实施方式，提出一种载具废气处理装置，包含一废气 通道、一混合腔、一温度感测器、一喷嘴、一冷却单元以及一还原剂储槽。废气通道包含一引 流管，且引流管具有一第一端与一第二端。混合腔连通废气通道，温度感测器则感测废气通 道内的温度。冷却单元连设于混合腔上，喷嘴设置在混合腔的一端部，而还原剂储槽则连接 喷嘴。其中，引流管的第一端连接废气通道，而引流管的第二端连接混合腔的端部，且冷却 单元受控于温度感测器。借此，载具废气处理装置尚能在废气温度高于还原剂结晶温度时， 适时通入冷空气、水雾或进行热交换，除能有效防止还原剂结晶的沉积物产生，还可降低混 合腔与喷嘴温度并减少传统的空气使用量。
[0010] 依据本发明结构方面的另一实施例，第一端的口径可大于第二端的口径，且第一 端的口径与第二端的口径的比值可为1. 5至3。引流管与混合腔间可具有一夹角，且夹角可 为110度至135度。第二端可设置在混合腔的侧壁上而连接混合腔的端部，且第二端可与 混合腔的内壁相切。喷嘴可与混合腔正交，且喷嘴可具有一表面抗水镀层。
[0011] 依据本发明方法方面的一实施方式，提出一种载具废气处理方法，包含将一废气 通道内的一废气通过一引流管局部引入一混合腔内，其中废气通道、引流管与混合腔形成 一通路。将一还原剂注入混合腔内。感测废气通道内的废气的温度，且当废气通道内的废 气的温度高于还原剂的结晶温度时，启动一冷却单元使混合腔降温。
[0012] 依据本发明方法方面的一实施例，引流管可具有一第一端与一第二端，引流管的 第一端可连接废气通道，引流管的第二端可连接混合腔，而第一端的口径大于第二端的口 径，且第一端的口径与第二端的口径的比值可为1.5至3。引流管与混合腔间可具有一夹 角，且夹角可为110度至135度。还原剂可以是以一喷嘴注入混合腔内，且喷嘴可具有一表 面抗水镀层。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是绘示依照本发明一实施方式的一种载具废气处理装置的示意图；
[0014] 图2是绘示图1的载具废气处理装置的局部俯视示意图；
[0015] 图3是绘示图1的载具废气处理装置的喷嘴的示意图；
[0016] 图4是绘示依照本发明另一实施方式的一种载具废气处理装置的示意图；
[0017] 图5是绘示依照本发明一实施方式的一种载具废气处理方法的流程图。

【具体实施方式】
[0018] 请参照图1，其绘示依照本发明一实施方式的一种载具废气处理装置100的示意 图。请一并参照第2及3图，其分别绘示图1的载具废气处理装置100的局部俯视示意图 以及喷嘴130的示意图。如图所示，载具废气处理装置100包含一废气通道110、一混合腔 120、一喷嘴130、一还原剂储槽140、一温度感测器150以及一冷却单元160。废气通道110 包含一引流管111，且引流管111具有一第一端111a与一第二端111b。
[0019] 引流管111的第一端111a连接废气通道110,而引流管111的第二端111b设置在 混合腔120的侧壁上而连接混合腔120的一端部120a，且引流管111与混合腔120之间具 有一夹角更具体而言，引流管111的第二端111b与混合腔120的内壁相切(如图2所 示)，且夹角a可为110度至135度。
[0020] 另一方面，混合腔120的底部与废气通道110连通，且温度感测器150用以感测废 气通道110内的温度。冷却单元160连设于混合腔120上，喷嘴130以正交于混合腔120 的形式设置在混合腔120的端部120a，还原剂储槽140则连接喷嘴130。更具体而言，温度 感测器150所设置的位置不限，只要能感测废气通道110内的温度并能直接或间接控制冷 却单元160的启闭即可，所谓间接控制例如是通过一中央控制器。冷却单元160可以是空 气泵、水雾器、风扇或热交换器等，而所谓冷却单元160连设于混合腔120上，举例而言，当 冷却单元160为空气泵或水雾器时，其可直接设置在混合腔120上或间接经喷嘴130而与 混合腔120连接，只要能将冷空气注入混合腔120而使混合腔120降温即可。当冷却单元 160为风扇或热交换器时，其可直接设置在混合腔120的腔体上，只要能将混合腔120的热 能排出而使混合腔120降温即可。此外，引流管111的第一端111a的口径D a大于第二端 111b的口径Db，且喷嘴130具有一表面抗水镀层131 (如图3所示)。更具体而言，口径Da 与口径Db的比值可为1.5至3。
[0021] 由于引流管111分别连接废气通道110与混合腔120,因此废气通道110内的废气 可透过引流管111局部引入混合腔120内，进而能有效地预热经喷嘴130喷入混合腔120 内而雾化的还原剂，降低还原剂因未达工作温度而导致转化效率不佳的风险。其次，由于引 流管111的第二端111b与混合腔120的内壁相切，因此废气经引流管111引入混合腔120 时可形成一涡旋气流，进而能有效地带动经雾化的还原剂使其分布均匀。再者，由于混合腔 120的底部与废气通道110连通，故废气通道110、引流管111与混合腔120三者可形成一 通路，且因连接于废气通道110与混合腔120之间的引流管111自废气通道110朝混合腔 120呈渐缩状，因此流场强度与流场速度可因此获得提升。
[0022] 另一方面，由于喷嘴130具有一表面抗水镀层131，且引流管111与混合腔120间 具有可形成涡旋气流的配置，因此残留于喷嘴130喷孔或喷孔周围的还原剂液滴可被有效 带走，进而大大地减少残留还原剂因高温而瞬间蒸发所形成的结晶沉积物。此外，由于废气 通道110内的温度可透过温度感测器150进行感测，且温度感测器150能够直接或间接控 制冷却单元160的启闭，因此载具废气处理装置100可在废气温度高于还原剂结晶温度时， 适时通入冷空气、水雾或进行热交换，不但能有效防止还原剂结晶的沉积物产生，还可降低 喷嘴130温度并减少传统的空气使用量。
[0023] 载具废气处理装置100运作时，引流管111内具有一流量％，而在废气通道110、 引流管111与混合腔120三者所形成的通路中，废气通道110内具有一流量Q 2。而本发明 各实施例的引流管111的口径Da、口径Db、夹角a以及流量％和流量Q 2的比分别如下表一 所示。
[0024] 表一
[0025]

【权利要求】
1. 一种载具废气处理装置，其特征在于，包含： 一废气通道，该废气通道包含：一引流管，具有一第一端与一第二端； 一混合腔，连通该废气通道； 一喷嘴，设置在该混合腔的一端部；以及一还原剂储槽，连接该喷嘴； 其中，该引流管的该第一端连接该废气通道，该引流管的该第二端连接该混合腔的该 端部，且该第一端的口径大于该第二端的口径。
2. 根据权利要求1所述的载具废气处理装置，其特征在于，该第一端的口径与该第二 端的口径的比值为1.5至3。
3. 根据权利要求1所述的载具废气处理装置，其特征在于，该引流管与该混合腔间具 有一夹角。
4. 根据权利要求3所述的载具废气处理装置，其特征在于，该夹角为110度至135度。
5. 根据权利要求1所述的载具废气处理装置，其特征在于，该第二端设置在该混合腔 的侧壁上而连接该混合腔的该端部，且该第二端与该混合腔的内壁相切。
6. 根据权利要求1所述的载具废气处理装置，其特征在于，该喷嘴与该混合腔正交。
7. 根据权利要求1所述的载具废气处理装置，其特征在于，该喷嘴具有一表面抗水镀 层。
8. -种载具废气处理装置，其特征在于，包含： 一废气通道，该废气通道包含：一引流管，具有一第一端与一第二端； 一混合腔，连通该废气通道； 一温度感测器，感测该废气通道内的温度； 一冷却单元，连设于该混合腔上； 一喷嘴，设置在该混合腔的一端部；以及 一还原剂储槽，连接该喷嘴； 其中，该引流管的该第一端连接该废气通道，该引流管的该第二端连接该混合腔的该 端部，且该冷却单元受控于该温度感测器。
9. 根据权利要求8所述的载具废气处理装置，其特征在于，该第一端的口径大于该第 二端的口径。
10. 根据权利要求9所述的载具废气处理装置，其特征在于，该第一端的口径与该第二 端的口径的比值为1.5至3。
11. 根据权利要求8所述的载具废气处理装置，其特征在于，该引流管与该混合腔间具 有一夹角。
12. 根据权利要求11所述的载具废气处理装置，其特征在于，该夹角为110度至135 度。
13. 根据权利要求8所述的载具废气处理装置，其特征在于，该第二端设置在该混合腔 的侧壁上而连接该混合腔的该端部，且该第二端与该混合腔的顶部内壁相切。
14. 根据权利要求8所述的载具废气处理装置，其特征在于，该喷嘴与该混合腔正交。
15. 根据权利要求8所述的载具废气处理装置，其特征在于，该喷嘴具有一表面抗水镀 层。
16. -种载具废气处理方法，其特征在于，包含： 将一废气通道内的一废气通过一引流管局部引入一混合腔内，其中该废气通道、该引 流管与该混合腔形成一通路； 将一还原剂注入该混合腔内；以及 感测该废气通道内的该废气的温度，且当该废气通道内的该废气的温度高于该还原剂 的结晶温度时，启动一冷却单元使该混合腔降温。
17. 根据权利要求16所述的载具废气处理方法，其特征在于，该引流管具有一第一端 与一第二端，该引流管的该第一端连接该废气通道，该引流管的该第二端连接该混合腔，且 该第一端的口径大于该第二端的口径。
18. 根据权利要求17所述的载具废气处理方法，其特征在于，该第一端的口径与该第 二端的口径的比值为1. 5至3。
19. 根据权利要求16所述的载具废气处理方法，其特征在于，该引流管与该混合腔间 具有一夹角，且该夹角为110度至135度。
20. 根据权利要求16所述的载具废气处理方法，其特征在于，该还原剂是以一喷嘴注 入该混合腔内，且该喷嘴具有一表面抗水镀层。
【文档编号】F01N3/24GK104420948SQ201310412115
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】温智升, 唐大为, 顾咏元, 范仕坤 申请人:财团法人车辆研究测试中心