用于运行用于内燃机废气后处理的设备的方法以及相应的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行用于内燃机废气后处理的设备的方法，该装置具有引导废气流的混合管和使还原剂在一后处理装置的上游计量进料到所述混合管中的喷射器，并且其中，该设备具有废气混合装置。此外，本发明涉及一种相应的用于内燃机废气后处理的设备。
[0002]本发明涉及内燃机废气后处理技术领域。当燃料在供入燃烧空气的情况下而在内燃机中燃烧时产生废气，废气在离开废气系前必须被清洁，以满足例如构造为自点火内燃机并且以柴油运行的内燃机在环境兼容性方面的要求。在该环节已知一系统，其中，还原剂被引入到废气中，该还原剂在随后的催化器中引起希望的化学反应。
【背景技术】
[0003]由DE10060808A1已知这类设备。所述设备具有用于选择性催化还原的SCR催化器，该SCR催化器安装在内燃机的废气管道中。为了能够实施选择性催化还原，在SCR催化器上游将还原剂引入到废气中。为了达到还原剂与废气流的混匀，在用于引入还原剂的喷射器的更上游在废气管道中使用废气混合装置，该废气混合装置安装在自身的壳体中。该废气混合装置具有引导叶片，它们使废气从主流动方向偏转并且引起流动气体与在废气混合装置后面引入到废气管道中的还原剂混合。
[0004]由W02011/073240A1已知另一种设备和另一运行这种设备的方法。在该设备中，废气管道具有一个端面侧的端部，喷射器安装在该端部中。在该喷射器的侧面，用于废气的供入管道通到废气管道中。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于，提供一种用于运行用于内燃机废气后处理的设备的方法，该方法在该设备的简单结构的情况下比已知方法更有效率。此外，应提供一种相应的设备。
[0006]该任务这样解决:废气混合装置引起废气的旋流，并且，由喷射器使还原剂在喷射器射流轴线上这样计量到混合管中，使得调节一个围绕喷射器射流轴线并且进入到混合管中的均匀的废气流动。均匀在上下文中表示，废气均一地进入到混合管中，并且不像在传统弓形计量装置(Bogendo s i erungen)中普遍的那样与运行点有关地压到混合管的壁上。通过所述均匀性阻止:在出现在混合管壁上时，还原剂的面负载显著地最小化。其结果是，根据本发明的方法步骤的组合能够实现用于废气后处理的设备在整个系统稳健运行时的有效率的运行。此外，以相应方法和相应设备实现了一个针对可能的沉积物构成而言稳健的系统，该系统的特征还在于在宽的特性曲线场上的高均布。
[0007]在本发明的扩展构型中，喷射器射流轴线与旋流中轴线重合。在此，术语“重合”表示喷射器射流轴线至少很大程度上跟随涡流中轴线。为了具体构型，在后续从属权利要求中还说明另外的特征，这些特征在必要时不同的前提下能够被有利地单个实现。在将所述方法特征付诸实施时，在喷射器射流轴线和旋流中轴线之间可以出现可容忍的小偏差，但是其中即使在小偏差的情况下，还原剂的面负载在出现在混合管壁上时也显著地最小化。其结果是，还原剂在混合管中在中心传播。由此，保证在一个宽的特性曲线场中的较可靠运行。此外，由此至少在很大程度上压制还原剂在混合管壁上形成沉积。
[0008]在本发明的另一构型中，喷射器完全被废气流环流并且废气流与计量进料的还原剂共同到达混合管中。由此代表用于稳健运行的基本前提。
[0009]在本发明的另一构型中，在还原剂的计量进料前进行废气流的旋流。在还原剂计量进料之前的这种废气流旋流优选由涡轮叶片引起。但是，替代地，也可在还原剂的计量进料后进行废气流的旋流。废气流的这种旋流优选由一混合器引起。
[0010]相应于该方法构成的设备设置:废气混合装置是用于使废气流围绕旋流中轴线旋流的旋流产生装置，喷射器布置在混合管的入口侧，并且，该设备具有用于产生围绕喷射器射流轴线并且进入到混合管中的废气流动的器件。根据前面对“均匀”所下的定义，废气流动优选是均匀的废气流动。这种特征组合说明了一种针对沉积物构成稳健的、包含所述设备的废气设备，该废气设备的特征还在于在一个宽的特性曲线场上的高均布。
[0011]在本发明的扩展构型中，所述喷射器布置和固定在罐形转向装置的一端面壁上。这代表用于喷射器的、简单的固定可能性，此外，在下文中说明的喷射器关于混合管中轴线和旋流中轴线的不同取向能通过这种固定可能性来简单地付诸实施。
[0012]在另一构型中，喷射器射流轴线、旋流中轴线和混合管中轴线重合地布置。在此，喷射器在中心处伸到具有涡轮叶片的旋流产生装置中，并且，混合管的混合管中轴线Z同时是由旋流装置产生的旋流的旋流中轴线。喷射器使还原剂在喷射器射流轴线上准确地沿混合管中轴线z的方向喷射并且由此也在旋流中轴线的方向上喷射。这是理想构型，在该构型中，废气均匀地进入到混合管中，并且，在该构型中，喷射器的喷射器射流沿着处于混合管中心的旋流中轴线传播穿过混合管。喷射器射流一般也可分为一定数量的子射流，它们以围绕中央的喷射器射流轴线分布的方式来布置。
[0013]在另一构型中，旋流中轴线相对于混合管中轴线z以角度γ倾斜，并且，喷射器射流轴线以倾斜角α相对于混合管中轴线以倾斜角α倾斜，并且，适用0〈α〈 γ。同时，混合管中轴线ζ’与一轴线ζ重合，该轴线平行于颗粒过滤器和SCR催化器的中轴线并且垂直于所述罐形转向装置的端面壁布置。在此，喷射器偏心地或在中心地布置在端面壁上，但是尤其以角度α相对于混合管中轴线ζ倾斜地布置。在该构型中考虑了如下情况:当喷射器不均同地被废气流环流时，旋流中轴线与混合管中轴线是不同的。即，废气流的围绕喷射器流动并且可以说从上方进入到混合管中的量与可以说从下方(即直接来自在混合管前连接的颗粒过滤器)进入到混合管中的量相比常常较少。因此，旋流中轴线以角度γ稍微朝上移动或偏斜。其结果是，旋流中轴线和混合管中轴线是不同的。为了补偿这个角度γ，喷射器以倾斜角α倾斜，其中，0〈α〈γ。用于这两个角度的典型值是0.5°到15°，优选0.5°到5°。这些角度在必要时也可以是负的，即，当废气流在进入到混合管之前的转向室或罐形转向装置之前以某一方式被转向时。
[0014]另一构型设置:所述旋流中轴线相对于混合管中轴线移动并且喷射器射流轴线相对于混合管中轴线移动。该构型考虑了如下情况:例如由于结构技术上的原因可以出现，混合管中轴线ζ ’相对于轴线ζ移动或偏斜，轴线ζ平行于颗粒过滤器和SCR催化器的中轴线并且垂直于转向罐的端面壁布置。因此，在该实施方式中，轴线Z的取向与混合管中轴线Z ’不同。在此，典型的角度处于0.5°到20°的范围内。因为在此也类似于前述构型，废气流优选从下(即直接来自颗粒过滤器)流入到混合管中，所以旋流中轴线在此也朝上移动。旋流中轴线和混合管中轴线ζ’可以但是不必相同地取向。这意味着，喷射器以错位量V偏心地并且以倾斜角α’相对于ζ轴倾斜地布置在转向罐的端面壁上。
[0015]最后，在另一构型中设置:旋流产生装置由涡轮叶片或混合器构成。尤其，通过使用涡轮叶片保证了废气流的干净的旋流。
[0016]概括来说，根据本发明的用于运行废气后处理的设备的方法和相应的设备确保:进行在中心处的还原剂计量进料，确保围绕喷射器并且进入到混合管中的废气流动，并且，进行废气流的旋流(可以是:在还原剂计量进料后通过混合管