用于內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備的制作方法

本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)、特別是車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備。

背景技術(shù)：

由DE 10 2006 059 507 A1已知一種排氣設(shè)備，其中，通過用于減小有害物質(zhì)排放的反應(yīng)劑排出組件將反應(yīng)劑導(dǎo)入到排氣流中。反應(yīng)劑與排氣的非常有效率的混勻可以在該已知的布置結(jié)構(gòu)中通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即，反應(yīng)劑沿在反應(yīng)劑導(dǎo)入的區(qū)域中與排氣流主流動(dòng)方向基本上相反指向的方向?qū)氲脚艢饬髦小?/p>

在導(dǎo)入反應(yīng)劑、例如尿素或尿素-水-混合物時(shí)的問題在于，通過在引導(dǎo)排氣流的排氣通道的壁上沉積的反應(yīng)劑可能產(chǎn)生沉淀。這種沉淀特別是在其在一般也稱為噴射器的反應(yīng)劑排出組件的區(qū)域中出現(xiàn)時(shí)是特別關(guān)鍵的，因?yàn)橐环矫娲嬖诓辉倌芘懦鰷?zhǔn)確量的反應(yīng)劑的危險(xiǎn)，另一方面也可能影響所排出的反應(yīng)劑的傳播方向。根據(jù)反應(yīng)劑排出的區(qū)域的接合形狀的構(gòu)造也可以產(chǎn)生再循環(huán)區(qū)，在所述再循環(huán)區(qū)中，從反應(yīng)劑排出組件以微滴或噴射形式排出的反應(yīng)劑再循環(huán)并且可能非?？拷懦鎏?、亦即例如噴射器尖端的區(qū)域地沉積。如由DE 10 2006 059 507A1已知的那樣，當(dāng)排氣流將逆著其流動(dòng)方向?qū)氲姆磻?yīng)劑朝噴射器的方向引回時(shí)，則再循環(huán)的危險(xiǎn)是特別大的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，設(shè)置一種用于內(nèi)燃機(jī)、特別是車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備以及一種用于將反應(yīng)劑導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)的排氣流中的方法，利用它們可以抑制反應(yīng)劑沉淀的產(chǎn)生。

按照本發(fā)明，該任務(wù)通過一種用于內(nèi)燃機(jī)、特別是車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備得以解決，該排氣設(shè)備包括引導(dǎo)排氣流的排氣通道和用于將反應(yīng)劑流排出到排氣流中的反應(yīng)劑排出組件，其特征在于，所述排氣設(shè)備還包括外圍流產(chǎn)生組件，用于產(chǎn)生包圍從所述反應(yīng)劑排出組件排出的反應(yīng)劑流的外圍流(Mantelstrom)。

因?yàn)樵诎凑毡景l(fā)明構(gòu)造的排氣設(shè)備中反應(yīng)劑流配設(shè)有包圍或圍繞該反應(yīng)劑流的外圍流，所以減小反應(yīng)劑微滴在排氣通道上或者說在反應(yīng)劑排出組件的區(qū)域中沉積的危險(xiǎn)。外圍流具有屏蔽反應(yīng)劑流的作用以及在導(dǎo)入到排氣流時(shí)引導(dǎo)反應(yīng)劑流的作用并且因此有效率地減小產(chǎn)生沉淀的風(fēng)險(xiǎn)。反應(yīng)劑流由外圍流有效率地保護(hù)以防止由于排氣流的斷流的影響。阻止在反應(yīng)劑排出的區(qū)域中的二次流的產(chǎn)生，并且從反應(yīng)劑流抽取的二次微滴的產(chǎn)生通過包圍或引導(dǎo)和屏蔽反應(yīng)劑流的外圍流阻止或者至少變得困難。

為了實(shí)現(xiàn)反應(yīng)劑流的有效率的引導(dǎo)或屏蔽，提出：所述外圍流關(guān)于反應(yīng)劑主流動(dòng)方向至少局部地、優(yōu)選基本上完全包圍所述反應(yīng)劑流。此外，在此特別有利的是，外圍流主流動(dòng)方向基本上對應(yīng)于反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向。

外圍流關(guān)于反應(yīng)劑主流動(dòng)方向至少局部地、優(yōu)選基本上完全包圍反應(yīng)劑流。此外，在此特別有利的是，外圍流主流動(dòng)方向基本上對應(yīng)于反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向。

為了能夠以可靠的方式提供外圍流的包圍或圍繞反應(yīng)劑流的配置結(jié)構(gòu)，提出：所述反應(yīng)劑排出組件包括反應(yīng)劑排出單元，并且所述外圍流產(chǎn)生組件包括環(huán)狀地包圍所述反應(yīng)劑排出單元的外圍流排出單元。

在此，外圍流的在周邊上均勻的分布和外圍流的限定的、指向的排出例如可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)，即，所述外圍流排出單元包括優(yōu)選環(huán)狀的外圍流排出體并且在所述外圍流排出體的上游包括引導(dǎo)到所述外圍流排出體的、優(yōu)選環(huán)狀的外圍流排出室。

在一方面考慮到簡單的可制造性并且另一方面考慮到外圍流的限定的排出特別有利的構(gòu)造變型方案中可以規(guī)定：所述外圍流排出體構(gòu)造成多孔的、優(yōu)選構(gòu)造為燒結(jié)體。

按照本發(fā)明的排氣設(shè)備優(yōu)選具有用于將外圍流氣體輸送到外圍流排出單元的外圍流氣體源。

在一種特別有利的構(gòu)造變型方案中提出：所述外圍流基本上是空氣流，并且所述外圍流氣體源包括壓縮空氣源。將空氣流用于提供外圍流帶來不同的優(yōu)點(diǎn)。一方面可以由此出發(fā)，即，用于產(chǎn)生空氣流的空氣具有比在排氣通道中流動(dòng)的排氣低得多的溫度。因此，可以利用空氣流，以便保護(hù)反應(yīng)劑排出單元以防止排氣流的相對高的溫度或者冷卻反應(yīng)劑排出單元。因此，可以取消用于從反應(yīng)劑排出單元的區(qū)域中排熱的其他技術(shù)措施。此外，可以由此出發(fā)，即，用于提供外圍流的空氣流具有比排氣流小的水份額、亦即小的水部分壓力。這導(dǎo)致，通常以液體的形式、亦即以噴霧或微滴形式導(dǎo)入的反應(yīng)劑通過與包圍反應(yīng)劑流的外圍流的相互作用較好地汽化。這一方面減小產(chǎn)生沉淀的危險(xiǎn)，另一方面導(dǎo)致排氣流與反應(yīng)劑流的較好的可混勻性。

為了能夠提供空氣流，提出：所述壓縮空氣源包括：

-排氣渦輪增壓器或機(jī)械式增壓器，

或/和

-氣壓制動(dòng)設(shè)備，

或/和

-空氣壓縮泵。

因此，壓縮空氣源則可以基本上包括系統(tǒng)區(qū)域，這些系統(tǒng)區(qū)域一般存在于一個(gè)車輛中，例如排氣渦輪增壓器或也稱為壓縮機(jī)的機(jī)械式增壓器。

在按照本發(fā)明的排氣設(shè)備的一種備選構(gòu)造方案中，所述外圍流可以基本上是排氣部分流。在該情況下，所述外圍流氣體源包括排氣源。在排氣通道中流動(dòng)的排氣的利用帶來顯著的優(yōu)點(diǎn)，即，可以提供相對大量的外圍流氣體，而不實(shí)質(zhì)上影響其他系統(tǒng)區(qū)域的功能性或者說運(yùn)行特性。此外，相對熱的、作為外圍流起作用的排氣部分流由于其高的溫度輔助支持反應(yīng)劑的汽化，即使排氣流中的水部分壓力通常比在空氣流中大。

所述排氣源可以包括從所述排氣通道分支的排氣分支通道。所述排氣分支通道以有利的方式從排氣通道在排氣節(jié)流組件的上游分支。因此，實(shí)現(xiàn)如下可能性，即，通過對應(yīng)地調(diào)節(jié)排氣節(jié)流組件如此調(diào)節(jié)在排氣分支的區(qū)域中的排氣壓力，使得生成用于提供外圍流必需的排氣量或者也生成用于提供排氣部分流必需的排氣壓力。備選地或附加地，為了調(diào)節(jié)排氣壓力或排氣量，排氣量調(diào)節(jié)閥組件可以與所述排氣分支通道相配地設(shè)置。因?yàn)闉榱俗钚』泻ξ镔|(zhì)可以進(jìn)一步有利的是，在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生的排氣的一部分在燃燒過程中引回，所以可以進(jìn)一步規(guī)定：所述排氣分支通道包括排氣引回管道。

將反應(yīng)劑排出到排氣流中可以在按照本發(fā)明的排氣設(shè)備中這樣進(jìn)行，即，外圍流主流動(dòng)方向或/和從所述反應(yīng)劑排出組件排出的反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上對應(yīng)于在所述排氣通道中的排氣流的排氣流主流動(dòng)方向。

在一種備選構(gòu)造方案中可以規(guī)定：外圍流主流動(dòng)方向或/和從所述反應(yīng)劑排出組件排出的反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上與在所述排氣通道中的排氣流的排氣流主流動(dòng)方向相反指向。在反應(yīng)劑流和排氣流的該基本上彼此相反取向的流動(dòng)方向中，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)劑與排氣的特別有效率的混勻。由于反應(yīng)劑流通過外圍流的按照本發(fā)明規(guī)定的屏蔽，還是盡量避免通過朝反應(yīng)劑排出組件的方向后推的或者說再循環(huán)的反應(yīng)劑產(chǎn)生沉淀的危險(xiǎn)。

在另一種構(gòu)造變型方案可以規(guī)定：外圍流主流動(dòng)方向或/和從所述反應(yīng)劑排出組件排出的反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向關(guān)于在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上正交于所述排氣通道中的排氣流的排氣流主流動(dòng)方向的流動(dòng)正交線成在+45°至-45°的范圍內(nèi)、優(yōu)選在+30°至+5°的范圍內(nèi)或在-30°至-5°的范圍內(nèi)的定位角地定位，其中，在正的定位角時(shí)，所述外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向具有沿所述排氣流主流動(dòng)方向的方向的流動(dòng)方向分量，并且在負(fù)的定位角時(shí)，所述外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向具有與所述排氣流主流動(dòng)方向相反的流動(dòng)方向分量。在該布置結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)劑流或外圍流基本上橫向地導(dǎo)入到排氣流中，其中，沿排氣流的方向或者相反于排氣流的方向的定位是特別有利的。

此外，文首提及的任務(wù)通過一種用于優(yōu)選在按照本發(fā)明構(gòu)造的排氣設(shè)備中將反應(yīng)劑導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)、特別是車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣流中的方法得以解決，所述方法包括如下措施：

a)將反應(yīng)劑流排出到排氣流中，

b)產(chǎn)生在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中至少局部地、優(yōu)選基本上完全包圍所述反應(yīng)劑流的外圍流。

為了在此可以引起在反應(yīng)劑導(dǎo)入到排氣流中的區(qū)域中對反應(yīng)劑流的非常有效率的屏蔽，提出：在措施a)中，所述反應(yīng)劑流基本上沿反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向排出，并且在措施b)中，所述外圍流沿基本上對應(yīng)于所述反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向的外圍流主流動(dòng)方向排出。

根據(jù)排氣部分流的結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造方案存在將反應(yīng)劑導(dǎo)入到排氣流中的不同可能性。因此，在按照本發(fā)明的方法中可以規(guī)定：外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上對應(yīng)于所述排氣流的排氣流主流動(dòng)方向，或外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上與所述排氣流的排氣流主流動(dòng)方向相反指向，或外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流的反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向關(guān)于在所述反應(yīng)劑流排出的區(qū)域中基本上正交于所述排氣流的排氣流主流動(dòng)方向的流動(dòng)正交線成在+45°至-45°中的范圍內(nèi)、優(yōu)選+30°至+5°的范圍內(nèi)或-30°至-5°的范圍內(nèi)的定位角地定位，其中，在正的定位角時(shí)，所述外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向具有沿排氣流主流動(dòng)方向的方向的流動(dòng)方向分量，并且在負(fù)的定位角時(shí)，所述外圍流主流動(dòng)方向或/和所述反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向具有相反于所述排氣流主流動(dòng)方向的流動(dòng)方向分量。

為了產(chǎn)生所述外圍流可以使用空氣，隨之帶來關(guān)于一方面對設(shè)置用于排出反應(yīng)劑的布置結(jié)構(gòu)的冷卻和另一方面對反應(yīng)劑汽化的輔助支持的在前闡述的優(yōu)點(diǎn)。在此，為了輔助支持反應(yīng)劑汽化可以以有利的方式規(guī)定：空氣在產(chǎn)生所述外圍流之前通過所述排氣流變熱。備選地，對于所述外圍流可以使用從所述排氣流分支的排氣。

在這里要指出的是，特別是當(dāng)對于產(chǎn)生外圍流必需相對大量的外圍流氣體時(shí)，也可以利用空氣和排氣的組合、亦即空氣/排氣混合物作為用于產(chǎn)生外圍流的外圍流氣體。

附圖說明

下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中：

圖1示出用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的簡化圖；

圖2示出圖1的排氣部分流的細(xì)節(jié)視圖，用以形象說明向排氣流中的反應(yīng)劑排出；

圖3示出反應(yīng)劑排出的一種備選類型的對應(yīng)于圖2的圖示；

圖4示出反應(yīng)劑排出的一種備選類型的對應(yīng)于圖2的圖示；

圖5示出反應(yīng)劑排出的一種備選類型的對應(yīng)于圖2的圖示；

圖6示出反應(yīng)劑排出的一種備選類型的對應(yīng)于圖2的圖示；

圖7示出排氣設(shè)備的一種備選構(gòu)造方案的對應(yīng)于圖1的圖示；

圖8示出排氣設(shè)備的一種備選構(gòu)造方案的對應(yīng)于圖1的圖示；

圖9示出排氣設(shè)備的簡化的細(xì)節(jié)視圖，其中，用于產(chǎn)生外圍流的外圍流氣體通過與排氣的熱相互作用變熱；

圖10示出一種備選構(gòu)造類型的對應(yīng)于圖9的圖示；

圖11示出一種備選構(gòu)造類型的對應(yīng)于圖9的另一圖示。

具體實(shí)施方式

在圖1中一般地以10表示可與車輛的內(nèi)燃機(jī)相結(jié)合地使用的排氣設(shè)備。該排氣設(shè)備包括例如構(gòu)造有多個(gè)管區(qū)段和殼體區(qū)域的排氣通道12，在該排氣通道中，從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣作為排氣流A流動(dòng)通過不同的系統(tǒng)區(qū)域。因此，例如可以在排氣通道12的上游區(qū)域14中設(shè)置有氧化催化器并且在其下游設(shè)置有顆粒過濾器。在排氣通道12的下游區(qū)域16中可以設(shè)置有用于選擇性的催化還原的催化器組件。在該催化器組件的上游可以通過一般以18表示的反應(yīng)劑排出組件將反應(yīng)劑、例如尿素/水溶液作為反應(yīng)劑流R導(dǎo)入到排氣流A中，以便輔助支持選擇性的催化還原。為了在此獲得反應(yīng)劑與排氣的良好混勻，在一般也稱為噴射器的反應(yīng)劑排出組件18的下游可以設(shè)置有混合器組件20。

要指出的是，在圖1中僅示意性示出的排氣設(shè)備10考慮到包含在其中的系統(tǒng)區(qū)域和這些系統(tǒng)區(qū)域的相對定位當(dāng)然可以以各種各樣的方式變化。因此，備選地或附加地可以與顆粒過濾器或用于實(shí)施其再生的氮氧化物存儲催化器相配地設(shè)置有反應(yīng)劑排出組件，用以將作為反應(yīng)劑的燃料排出到排氣流中。下面參考例如可以構(gòu)造用于將作為反應(yīng)劑的尿素/水溶液的反應(yīng)劑排出的排出組件18描述的結(jié)構(gòu)上的和功能上的方面同樣可以對于反應(yīng)劑排出組件使用，該反應(yīng)劑排出組件設(shè)置用于將其他反應(yīng)劑、亦即例如燃料排出到排氣流中。

圖2示出：為了將反應(yīng)劑排出組件18安裝在排氣通道12上，可以設(shè)置有安裝接管22，反應(yīng)劑排出組件18可以氣密地嵌入到所述安裝接管中。反應(yīng)劑排出組件18包括反應(yīng)劑排出單元24，該反應(yīng)劑排出單元接收通常以液體的形式輸送的反應(yīng)劑并且通過噴射嘴或類似裝置將其以反應(yīng)劑流R的形式排出。該反應(yīng)劑流R可以作為連續(xù)的或脈動(dòng)的流排出，其中，反應(yīng)劑以噴霧或微滴形式從反應(yīng)劑排出單元24排出。在此，反應(yīng)劑或者說反應(yīng)劑流R以錐狀的形狀展開，其中，在這種錐狀排出的情況下也存在反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R，該反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向例如可以假定為這種擴(kuò)展錐體的中心線。

在反應(yīng)劑排出組件18的在圖2示出的布置結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R在反應(yīng)劑流R進(jìn)入到排氣通道12中的區(qū)域中基本上對應(yīng)于排氣流主流動(dòng)方向H_A，該排氣流主流動(dòng)方向在圖2中通過代表排氣流A的流箭頭描繪。要指出的是，排氣流主流動(dòng)方向H_A基本上可以通過排氣通道1的縱中心線2代表，其中，根據(jù)幾何形狀的構(gòu)造，可以存在局部偏差或者說導(dǎo)致局部偏差的攪流。

此外，反應(yīng)劑排出組件18包括外圍流產(chǎn)生組件25。該外圍流產(chǎn)生組件25設(shè)置和構(gòu)造用于產(chǎn)生關(guān)于主流動(dòng)方向H_R包圍反應(yīng)劑流R的外圍流M。出于這個(gè)目的，外圍流產(chǎn)生組件25包括外圍流排出單元26，該外圍流排出單元具有接收外圍流氣體的、環(huán)狀的外圍流排出室28和在其下游的外圍流排出體30。該外圍流排出體30例如可以設(shè)置在也構(gòu)造有環(huán)狀的外圍流排出室28的殼體中并且可以與外圍流排出室28一樣環(huán)狀地包圍反應(yīng)劑排出單元24。外圍流排出體30優(yōu)選以多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)造、例如構(gòu)造為燒結(jié)體，從而對于導(dǎo)入到外圍流排出室28中的外圍流氣體可以產(chǎn)生不僅考慮到流出量而且考慮到流出方向的限定的流出特性。多孔結(jié)構(gòu)也可以通過將外圍流排出體30構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)、金屬絲織物或金屬絲織品或者構(gòu)造為泡沫結(jié)構(gòu)或者構(gòu)造為孔眼緊密的蜂窩結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。用于構(gòu)造外圍流排出體30的不同的這種多孔體的組合也是可能的。原則上，外圍流排出體特別是可以在外圍流氣體從該外圍流排出體排出的區(qū)域中為了影響流動(dòng)方向設(shè)有肋狀的導(dǎo)流元件。

優(yōu)選完全包圍或圍繞反應(yīng)劑流R的外圍流M具有外圍流主流動(dòng)方向H_M，該外圍流主流動(dòng)方向基本上對應(yīng)于反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R。因?yàn)閮?yōu)選外圍流M作為層流排出，所以雖然在外圍流M與反應(yīng)劑流R的鄰接區(qū)域中存在反應(yīng)劑和外圍流氣體之間的相互作用，但不出現(xiàn)實(shí)質(zhì)的混勻。例如外圍流M可以作為基本上圓柱形的環(huán)流排出。

通過外圍流M和以其生成的對于反應(yīng)劑流R的包套或包裹作用實(shí)現(xiàn)：從反應(yīng)劑排出單元24排出的反應(yīng)劑基本上不能與排氣通道12或接管22的壁接觸。因此，可以很大程度上排除特別是在反應(yīng)劑排出到排氣通道12中的區(qū)域中出現(xiàn)反應(yīng)劑微滴的沉積或沉淀的危險(xiǎn)。但是，外圍流M不僅發(fā)揮這樣的屏蔽作用，而且可以發(fā)揮特別是在反應(yīng)劑排出到排氣流A中的區(qū)域中引導(dǎo)反應(yīng)劑或者說反應(yīng)劑流R的作用。因此，反應(yīng)劑通過外圍流M以限定的方式從排出的位置引導(dǎo)離開，從而也盡量避免反應(yīng)劑或者說反應(yīng)劑微滴再循環(huán)到接管22的區(qū)域中并且反應(yīng)劑流R以限定的方式或方法導(dǎo)入到排氣流A中。通過屏蔽和引導(dǎo)反應(yīng)劑流R能實(shí)現(xiàn)：將較大的量的反應(yīng)劑導(dǎo)入到排氣流A中，由此，可以實(shí)現(xiàn)在添加反應(yīng)劑的情況下要實(shí)施的反應(yīng)的較有效率的利用。

在排氣設(shè)備10的在圖1和2中示出的實(shí)例中，為了產(chǎn)生外圍流R利用從排氣流A分支的排氣。為此，優(yōu)選可以在通過反應(yīng)劑排出組件18生成反應(yīng)劑流R和外圍流M的位置的上游將排氣的一部分通過排氣分支管道32從排氣通道12分支并且朝外圍流排出單元26、特別是朝外圍流排出室28的方向引導(dǎo)。為了在排氣分支的區(qū)域中可以調(diào)節(jié)限定的壓力比并且由此可以調(diào)節(jié)經(jīng)由排氣分支管道32流動(dòng)的排氣量，用于提供外圍流M作為外圍流氣體的排氣的分支優(yōu)選在設(shè)置在排氣通道12中的并且有利地在其節(jié)流特性方面可調(diào)節(jié)的排氣節(jié)流組件34的上游進(jìn)行。備選地或附加地，與排氣分支通道32相配地可以設(shè)置有在圖1中未示出的排氣量調(diào)節(jié)閥組件，該排氣量調(diào)節(jié)閥組件例如也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)提供用于產(chǎn)生外圍流M的外圍流氣體的對于反應(yīng)劑的要噴入的量合適的量或合適的壓力。

通過將導(dǎo)入到排氣通道12中的排氣的一部分用于產(chǎn)生外圍流M，提供將相對大的外圍流氣體量用于產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)烈的外圍流M的可能性。同時(shí)，作為外圍流氣體分支的排氣具有相對高的溫度，這輔助支持例如作為尿素/水混合物提供的反應(yīng)劑在導(dǎo)入到排氣通道12中時(shí)的汽化。在此，在流經(jīng)排氣分支管道32時(shí)，在其中流動(dòng)的排氣的溫度相對于在排氣通道12中繼續(xù)流動(dòng)的排氣溫度可能稍微下降，從而通過借助于外圍流M也產(chǎn)生的屏蔽，反應(yīng)劑排出單元24、特別是其朝排氣通道12那邊敞露的噴射區(qū)域相對于還較熱的排氣流A稍微熱屏蔽。

下面參考圖3至6描述不同的配置結(jié)構(gòu)，在這些配置結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)劑排出單元18可以關(guān)于排氣通道12或排氣流A定位。圖3示出一種構(gòu)造方案，其中，反應(yīng)劑排出組件18這樣定位，使得通過反應(yīng)劑排出單元24排出的反應(yīng)劑或者說反應(yīng)劑流R以主流動(dòng)方向H_R進(jìn)入到排氣通道12中，該主流動(dòng)方向在該區(qū)域中基本上與排氣流主流動(dòng)方向H_A相反指向。外圍流M也通過外圍流排出單元26沿基本上對應(yīng)于反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R并且因此同樣地基本上相反于排氣流主流動(dòng)方向H_A的方向排出。

通過將反應(yīng)劑基本上與排氣流主流動(dòng)方向H_A相反地導(dǎo)入到排氣通道12中并且因此也導(dǎo)入到排氣流A中，基于因此也生成的攪流，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)劑與排氣的特別有效率的混勻。但是，同時(shí)特別是在靠近接管22的區(qū)域中包圍反應(yīng)劑流R的外圍流M用于：盡量避免反應(yīng)劑或者說反應(yīng)劑微滴與排氣通道12或者說接管22的內(nèi)表面的接觸或者也盡量避免向接管22的區(qū)域中的反應(yīng)劑再循環(huán)或反應(yīng)劑從反應(yīng)劑排出單元24排出。

圖4示出一種配置結(jié)構(gòu)，其中，反應(yīng)劑流R并且還有外圍流M也基本上與排氣流A相反指向地導(dǎo)入到排氣通道12中。在該變型方案中，例如通過接管22的稍長些的構(gòu)造方案給出將反應(yīng)劑排出單元18略進(jìn)一步地縮回到接管22中地設(shè)置的可能性，從而反應(yīng)劑離開反應(yīng)劑排出單元24的位置與排氣通道12并且因此也與排氣流A稍微具有間距。外圍流M特別是也在接管22的區(qū)域中包圍反應(yīng)劑流R并且因此用于：盡量不發(fā)生反應(yīng)劑R與接管22的內(nèi)表面的接觸并且也盡量不發(fā)生反應(yīng)劑向接管22的區(qū)域中的再循環(huán)。

要指出的是，一方面通過調(diào)節(jié)外圍流氣壓并且另一方面也通過構(gòu)造外圍流排出體30，可以影響外圍流M的流動(dòng)特性并且因此也可以影響其對反應(yīng)劑流R的作用。因此，通過外圍流M相比于反應(yīng)劑流R的速度的相應(yīng)高的速度可以非常突出地構(gòu)造用于反應(yīng)劑流R的引導(dǎo)作用。相對大量的外圍流氣體可以有助于反應(yīng)劑流R關(guān)于反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R徑向向外的特別有效率的屏蔽。

圖5和6示出構(gòu)造方案，其中，反應(yīng)劑排出組件18基本上橫向、但關(guān)于排氣通道18或者說在排氣流主流動(dòng)方向H_A上基本上正交的假設(shè)的流動(dòng)正交線S成角度α地定位。該流動(dòng)正交線S例如可以被代表或者處于排氣通道12中的在排氣流主流動(dòng)方向H_R上正交的流動(dòng)橫截面中。

圖5示出一種構(gòu)造方案，其中，反應(yīng)劑排出組件18這樣定位，使得產(chǎn)生在反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R和流動(dòng)正交線S、亦即排氣通道12中的流動(dòng)橫截面之間的正的角度α?！罢痹诒景l(fā)明的意義中意味著，排氣流主流動(dòng)方向H_R在矢量分解時(shí)具有基本上正交于排氣流主流動(dòng)方向H_A的流動(dòng)方向分量和基本上平行于且與排氣流主流動(dòng)方向H_A相同指向的流動(dòng)方向分量。

在圖6中形象說明的實(shí)例中，反應(yīng)劑排出組件18沿相反的取向定位，從而產(chǎn)生在一方面反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R進(jìn)而外圍流主流動(dòng)方向H_M和在該區(qū)域中存在的排氣流主流動(dòng)方向H_A上正交的流動(dòng)正交線S之間的負(fù)的定位角α?！柏?fù)”在本發(fā)明的意義中意味著，在矢量分解時(shí)，反應(yīng)劑流主流動(dòng)方向H_R具有基本上正交于排氣流主流動(dòng)方向H_A的流動(dòng)方向分量和基本上平行于、但與排氣流主流動(dòng)方向H_A相反指向的流動(dòng)方向分量。

當(dāng)在構(gòu)造所謂的緊湊混合段時(shí)反應(yīng)劑導(dǎo)入處于排氣通道12的在定位在上游的顆粒過濾器和定位在下游的例如用于實(shí)施選擇性的催化還原的催化器組件之間的基本上直線延伸的區(qū)段中時(shí)，在圖5和6中示出的布置結(jié)構(gòu)例如可以以特別有利的方式使用，在該布置結(jié)構(gòu)中，反應(yīng)劑流R并且因此還有外圍流M基本上、但優(yōu)選不精確地正交于排氣流主流動(dòng)方向H_A地導(dǎo)入。在此，定位角α應(yīng)有利地處于+45°至-45°的范圍內(nèi)，其中，特別有利的是如下布置結(jié)構(gòu)，其中，角度α處于+5°至+30°的范圍內(nèi)或-5°至-30°的范圍內(nèi)。由此，一方面可以利用通過基本上橫向于排氣流主流動(dòng)方向H_A導(dǎo)入反應(yīng)劑可實(shí)現(xiàn)的良好混勻，另一方面通過排氣流A進(jìn)行反應(yīng)劑朝反應(yīng)劑排出單元24的方向的實(shí)質(zhì)后推的危險(xiǎn)是非常小的。在排氣通道12的與反應(yīng)劑的導(dǎo)入相對置的區(qū)域或者說壁區(qū)域中，為了輔助支持反應(yīng)劑與排氣的混合可以設(shè)置有混合裝置或輔助支持反應(yīng)劑微滴的汽化的輔助裝置。

圖7示出排氣設(shè)備10的一種備選構(gòu)造類型，其中，在該構(gòu)造類型中排氣也從排氣流A分支并且作為用于產(chǎn)生外圍流的外圍流氣體以在前描述的方式和方法使用。在圖7中示出的構(gòu)造類型中，設(shè)置有也提供排氣分支通道32的排氣引回管道36。從將排氣朝內(nèi)燃機(jī)的方向回饋的該排氣引回管道36分支出管道38，通過該管道，經(jīng)由排氣分支通道32從排氣流A分支的排氣的一部分朝反應(yīng)劑排出組件18的方向引導(dǎo)并且在那里用作用于產(chǎn)生外圍流的外圍流氣體。在這里也優(yōu)選這樣的布置結(jié)構(gòu)，即，來自排氣流A或排氣通道12的排氣的一部分的分支在節(jié)流組件34的上游進(jìn)行，以便可以在該區(qū)域中調(diào)節(jié)壓力比并且因此也調(diào)節(jié)經(jīng)分支的排氣的量。

要指出的是，排氣的分支可能在進(jìn)一步處于上游的區(qū)域中、亦即在一般還存在排氣流中的排氣的較高壓力的區(qū)域中、特別是也在顆粒過濾器上游的區(qū)域中進(jìn)行。

因此，在參考圖1和7描述的構(gòu)造變型方案中，排氣分支通道32基本上形成外圍流氣體源40，其中，從該外圍流氣體源40朝反應(yīng)劑排出組件18的方向供給的排氣的量例如可以通過相應(yīng)地選擇流動(dòng)橫截面預(yù)給定或者通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)節(jié)流組件34或備選地或附加地設(shè)置的排氣量調(diào)節(jié)閥組件影響。

圖8示出一種構(gòu)造實(shí)例，其中，空氣用作外圍流氣體并且供給到反應(yīng)劑排出組件18。在圖8中示出的排氣設(shè)備10在上游區(qū)域中包括排氣渦輪增壓器42，其中，在該構(gòu)造類型中基本上提供外圍流氣體源40。進(jìn)入到排氣設(shè)備10或排氣渦輪增壓器42中的排氣流用于：生成增壓空氣流L并且朝內(nèi)燃機(jī)的方向供給。將增壓空氣流L從排氣渦輪增壓器42例如經(jīng)由增壓空氣冷卻器朝內(nèi)燃機(jī)的方向引導(dǎo)的增壓空氣管44通過分支管道46與反應(yīng)劑排出組件18或者說外圍流排出單元26連接。因此，在相對高的壓力下朝內(nèi)燃機(jī)的方向供給的增壓空氣的一部分可以用作外圍流氣體，以便產(chǎn)生外圍流M。在這里壓力比或者說朝外圍流排出單元26的方向供給的外圍流氣體量例如也可以一方面通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)流動(dòng)橫截面、另一方面通過例如設(shè)置在分支管道46的區(qū)域中的調(diào)節(jié)閥組件來影響。在此，反應(yīng)劑排出組件18或外圍流產(chǎn)生組件25的構(gòu)造和布置結(jié)構(gòu)可以與參考圖2至6在前描述的一樣。

將空氣用作外圍流氣體帶來不同的優(yōu)點(diǎn)。一方面可由此出發(fā)，即，即使在排氣渦輪增壓器42中的壓力提高之后，增壓空氣流L的空氣還具有與排氣流A相比低得多的溫度。因此，通過用作外圍流氣體的空氣，反應(yīng)劑排出單元24可以被冷卻或也通過相對冷的外圍流M屏蔽以防熱得多的排氣流A。特別是通過反應(yīng)劑排出單元24的由外圍流排出室28和外圍流排出體30包圍的區(qū)域，該區(qū)域被冷卻并且也避免反應(yīng)劑排出單元24的進(jìn)一步遠(yuǎn)離排氣通道12的區(qū)域變熱。因此，可以在沒有附加的冷卻措施的情況下保證反應(yīng)劑排出單元24的功能性。此外，用作外圍流氣體的空氣具有與排氣流相比小得多的水的體積份額或部分壓力。這輔助支持在反應(yīng)劑流中引導(dǎo)的并且由外圍流M包圍的反應(yīng)劑在導(dǎo)入到排氣通道12中時(shí)的汽化并且因此也導(dǎo)致反應(yīng)劑與排氣的較好混勻。

取代排氣渦輪增壓器42，也可以將其他在車輛中存在的且以壓縮空氣工作的或者說生成壓縮空氣的系統(tǒng)區(qū)域用作外圍流氣體源。因此，例如可以使用特別是在載貨車中存在的氣壓制動(dòng)設(shè)備，以便分支在其中存在的壓縮空氣的一部分并且將其作為外圍流氣體供給外圍流產(chǎn)生組件25。也可以使用一般地作為壓縮機(jī)已知的機(jī)械式增壓器，以便分支由此生成的壓縮空氣的部分并且將其用作外圍流氣體。使用排氣渦輪增壓器22或者說增壓空氣流L用于分支外圍流氣體的優(yōu)點(diǎn)在于，通過空氣的在排氣渦輪增壓器12中產(chǎn)生的壓縮，空氣也變熱。因此，作為外圍流氣體分支的空氣也稍微變熱，但仍然比在排氣通道12中流動(dòng)的排氣冷得多。因此，一方面可以提供用于反應(yīng)劑排出單元24的冷卻作用，但另一方面通過稍微變熱的空氣實(shí)現(xiàn)以液體的形式供給的反應(yīng)劑的較好汽化。

用作外圍流氣體的空氣的變熱或預(yù)熱的效果也可以以另一種方式取得。因此，圖9例如示出排氣通道12的局部，其中，管道48引導(dǎo)到外圍流產(chǎn)生組件25。該管道48例如可以對應(yīng)于圖8中的分支管道46，但也可以是將作為外圍流氣體的空氣從另一個(gè)外圍流氣體源引導(dǎo)到外圍流產(chǎn)生組件25的管道，例如也是從空氣壓縮泵引導(dǎo)來的管道48。管道48局部地在排氣通道12的內(nèi)部中引導(dǎo)，從而在那里通過以排氣環(huán)流分支管道48可以利用在排氣流的排氣和在分支管道48中流動(dòng)的空氣之間的熱的相互作用，用以加熱空氣。因此，供給到外圍流產(chǎn)生組件25中的空氣比環(huán)境空氣熱，但具有比在排氣通道12中流動(dòng)的排氣低的溫度。

該工作原理的一種變化方案在圖10中示出。在這里看出的是，排氣通道12至少局部地由隔熱材料50包圍。管道48沿著排氣通道12的外側(cè)52引導(dǎo)，以便獲得排氣和空氣之間的熱的相互作用。管道48也仍然由隔熱材料50包圍，以便避免在該區(qū)域中的熱損耗。

在圖11中示出的構(gòu)造變型方案中，管道48在排氣通道12的內(nèi)部中延伸。類似于在圖9的構(gòu)造方式中，例如在外圍流產(chǎn)生組件25設(shè)置在排氣通道12上的地方，管道48從排氣通道12引出。在圖11中示出的構(gòu)造變型方案中，為了改善的熱的相互作用、特別是為了增大相互作用段，管道48例如構(gòu)造成螺旋狀纏繞的。

要指出的是，不言而喻不同的在前描述設(shè)計(jì)方面也可以組合。因此，例如可以在相應(yīng)需求外圍流氣體時(shí)采用排氣和空氣的組合，用以提供外圍流氣體。例如排氣的一部分可能以在圖1或7中示出的形式從排氣流A分支，而離開排氣渦輪增壓器42的增壓空氣L的一部分分支，并且同樣供給到外圍流產(chǎn)生組件25。例如兩個(gè)氣流可以一起或彼此分開地供給到外圍流排出室28中并且在那里混合。