專利名稱：用于制備氣體混合物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備包括至少 一種下列物質(zhì)的氣體混合物的方法
和裝置
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。
本發(fā)明以有利的方式能夠用于在選擇性地催化還原內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)中的氮 氧化物時(shí)提供還原劑。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)排氣具有不希望其排放到環(huán)境中的物質(zhì)。例如在許多國家在內(nèi) 燃機(jī)排氣中只允許含有高至一定極限值的氮氧化物(NOx)。除了發(fā)動(dòng)機(jī) 內(nèi)部的措施以外還采用了后處理方法，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部措施通過選擇適合的內(nèi) 燃機(jī)運(yùn)行點(diǎn)可以減少氮氧化物的排放，通過后處理方法能夠進(jìn)一步降低氮 氧化物。
進(jìn)一步降低氮氧化物排放的方法是所謂的選擇性催化還原(SCR， selective catalytic reduction)。在此使用選擇性作用的還原劑使氮氧化物 選擇性還原成分子氮(N2)。 一種可能的還原劑是氨(NH3)。在此氨經(jīng) 常不以氨的形式儲(chǔ)存，而是儲(chǔ)存為氨前體，它在需要時(shí)轉(zhuǎn)換成氨?？赡艿?氨前體例如是尿素((NH2) 2CO)、氨基甲酸銨、異氰酸(HCNO)、 氰酸等。
尤其是尿素已經(jīng)被證實(shí)可方便地儲(chǔ)存。優(yōu)選使尿素以尿素水溶液的形 式儲(chǔ)存。尿素和尤其是尿素水溶液在健康方面無害、便于分配和儲(chǔ)存。一 種尿素水溶液已經(jīng)以名稱"AdBlue，，銷售。由DE 199 13 462 Al已知一種方法，其中尿素水溶液在水解催化器上 游配量到內(nèi)燃機(jī)排氣的分流里面。當(dāng)尿素水溶液接觸水解催化器時(shí)，尿素 水解和熱解形成氨，它在設(shè)置在下游的SCR催化器中作為還原劑使用。在 這里所述的方法存在缺陷，水解催化器通過蒸發(fā)尿素水溶液而冷卻。尤其 是當(dāng)需要大量氨的時(shí)候，至少會(huì)在水解催化器的局部區(qū)域?qū)е聫?qiáng)烈的冷卻， 使得在這里水解催化器不再或不再完全運(yùn)行。此外，由于蒸發(fā)單個(gè)液滴產(chǎn) 生局部強(qiáng)烈間斷的水解催化器冷卻，該水解催化器會(huì)損壞，尤其是催化活 性覆層會(huì)脫落。

發(fā)明內(nèi)容
由此提出本發(fā)明的目的是，建議一種方法和裝置，通過它們至少可以 減少由現(xiàn)有技術(shù)已知的缺陷。
這個(gè)目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求特征的裝置和方法得以實(shí)現(xiàn)。有利的 改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
按照本發(fā)明的用于制備包括至少 一種下列物質(zhì)的氣體混合物的裝置包
括
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。
其中構(gòu)成用于包括至少一種還原劑前體的水溶液的儲(chǔ)罐，它與蒸發(fā)室流體 連接。此外構(gòu)成用于配量水溶液到蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)。按照本發(fā)明裝置的特征 在于，構(gòu)成用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)，通過它們可以使蒸發(fā)室加熱到高于或 等于臨界溫度，以該溫度使水溶液至少部分地蒸發(fā)。
特別優(yōu)選使水溶液包括作為還原劑前體的尿素，并且使氣體混合物包 括氨和/或尿素。相應(yīng)的水溶液以商標(biāo)"AdBlue"銷售。此外可以使水溶液 包括其它物質(zhì)，它們例如用于降低溶液溶點(diǎn)。尤其是可以使水溶液包括曱 酸和/或曱酸銨。相應(yīng)的水溶液以商標(biāo)"Denoxium，，銷售。在儲(chǔ)罐與蒸發(fā) 室之間的流體連接尤其指的是，可以使流體從儲(chǔ)罐流到蒸發(fā)室。尤其是可 以使儲(chǔ)罐和蒸發(fā)室通過輸送管道連接，在運(yùn)行中水溶液可以通流輸送管道。特別優(yōu)選這樣選擇臨界溫度，使得完全蒸發(fā)水溶液。還原劑前體尤其指的 是一種物質(zhì)，它可以分解出還原劑或者轉(zhuǎn)變成還原劑。尤其這樣構(gòu)成用于 使水溶液配量到蒸發(fā)室里面的機(jī)構(gòu)，使得通過逐滴或水滴流的形式將水溶 液配量到蒸發(fā)室里面。用于配量的機(jī)構(gòu)尤其包括相應(yīng)構(gòu)成的噴嘴。
通過按照本發(fā)明的裝置以特別有利的方式使還原劑以氣體形式在
SCR催化器中供使用。優(yōu)選在排氣系統(tǒng)中在水解催化器上游實(shí)現(xiàn)氣體混合 物的添加。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，催化器尤其指的是催化器載體，它配有相 應(yīng)的催化活性覆層。因此例如水解催化器也稱為催化器載體，它配有催化 還原劑前體水解的覆層。SCR催化器稱為催化器載體，它配有催化選擇性 催化還原氮氧化物的催化活性的覆層。
因此通過使用按照本發(fā)明的裝置可以以有利的方式避免在還原劑前體 碰到水解催化器上時(shí)使水解催化器顯著地冷卻，因?yàn)檫@個(gè)水解催化器不必 提供水溶液的蒸發(fā)熱焓。由此可以避免水解催化器局部冷卻造成的有害后 果。尤其是由此保證，即使在相對(duì)大量的還原劑前體或水溶液碰到水解催 化器時(shí)，也不會(huì)強(qiáng)烈地冷卻水解催化器使得不能完全進(jìn)行水解。
也特別優(yōu)選一種用于選擇性催化還原內(nèi)燃機(jī)排氣中的氮氧化物的裝 置，其中構(gòu)成用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的氣體混合物的裝置
a) 氨
b) 尿素；
其中構(gòu)成尿素水溶液的儲(chǔ)罐，它與蒸發(fā)室流體連接，其中構(gòu)成用于加熱蒸 發(fā)室的機(jī)構(gòu)，通過它們使蒸發(fā)室加熱到大于或等于臨界溫度的溫度，以該 溫度至少部分地蒸發(fā)水溶液。優(yōu)選在用于制備氣體混合物的裝置下游構(gòu)成 水解催化器，它又優(yōu)選在SCR催化器上游構(gòu)成。
按照本發(fā)明裝置的 一個(gè)有利改進(jìn)方案，使蒸發(fā)室包括基本封閉的容積， 它僅僅具有用于連接水溶液的輸送管道的第一開孔和用于連接排出氣體混 合物的添加管道的第二開孔。
也可以選擇優(yōu)選使蒸發(fā)室包括基本封閉的容積，它僅僅具有用于連接 水溶液的輸送管道的第 一開孔、用于連接排出氣體混合物的添加管道的笫二開孔、和用于添加排氣的第三開孔。
即，通過輸送管道使水溶液進(jìn)入蒸發(fā)室，并且使氣體混合物從蒸發(fā)室 排出并且通過添加管道尤其在水解催化器上游輸送到排氣系統(tǒng)。通過第三 開孔可以建立與排氣管的連接。
封閉的容積尤其是指，該容積在此不是被加熱的催化器載體，而是構(gòu) 成另一基本封閉的結(jié)構(gòu)部件。第一和第二開孔的橫截面都優(yōu)選最高為蒸發(fā)
室表面的10 % 。
按照本發(fā)明裝置的 一個(gè)有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)包括
至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件a)電阻加熱器和b)用于燃燒燃料的機(jī)構(gòu)。
優(yōu)選使電阻加熱器包括加熱絲，它與蒸發(fā)室處于熱接觸。在這方面， 特別優(yōu)選〗吏加熱絲纏繞蒸發(fā)室，或者使加熱絲形成到蒸發(fā)室壁體里面。因 此特別優(yōu)選電阻加熱器，因?yàn)樗梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單的方式和方法調(diào)節(jié)，并且尤 其對(duì)于相應(yīng)的蒸發(fā)室結(jié)構(gòu)在選擇材料和材料壁厚方面可以非常靈活地調(diào) 節(jié)。這意味著，可以非?？焖俚厥箽怏w混合物的產(chǎn)量適于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng) 中的還原劑需求。也可以選擇和/或附加地使用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)包括詢 耳帖(Peltier)元件和/或利用其它結(jié)構(gòu)部件的廢熱。
珀耳帖元件尤其是一種電元件，它在通電時(shí)產(chǎn)生涉及所謂的珀耳帖效 應(yīng)的溫度差。珀耳帖元件最好包括一個(gè)或多個(gè)由p和n摻雜半導(dǎo)體材料組 成的元件，p和n摻雜半導(dǎo)體材料交替地通過導(dǎo)電材料相互連接。溫度系 數(shù)的符號(hào)取決于電流方向，因此通過珀耳帖元件不僅可以冷卻而且可以加 熱。燃料尤其指的是碳?xì)浠衔锖?或氫氣。碳?xì)浠衔锟梢詮膬?nèi)燃機(jī)的相 應(yīng)油箱取出。
按照本發(fā)明裝置的另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室U本上球形對(duì)稱。 已經(jīng)證實(shí)，對(duì)于基本上球形對(duì)稱的蒸發(fā)室結(jié)構(gòu)，可以非常均勻地加熱 蒸發(fā)室中的容積。優(yōu)選盡可能均勻地加熱蒸發(fā)室容積，由此避免形成較低 溫度的部位，因?yàn)樵谶@些部位經(jīng)常由于還原劑前體冷凝形成水滴，它們可 能沉淀在蒸發(fā)室內(nèi)部或者通過添加管道進(jìn)入排氣系統(tǒng)里面?；旧锨蛐螌?duì) 稱的蒸發(fā)室能夠以有利的方式在蒸發(fā)室內(nèi)部實(shí)現(xiàn)盡可能均勻地溫度控制。在這方面特別有利的是，使蒸發(fā)室具有2mm至10mm的半徑。 在這里建議的半徑已經(jīng)證實(shí)是特別有利的，因?yàn)樵谶@里通過例如電阻 加熱器的相對(duì)微小的功率消耗能夠?qū)崿F(xiàn)氣體混合物產(chǎn)量的快速、可靠且靈 活的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。原則上可以使用2mm或更大的半徑，并且包括在本發(fā)明 中。例如3至4mm的半徑也被證實(shí)是特別有利的。相應(yīng)的半徑可以適于 最大必需的還原劑量或者最大要被蒸發(fā)的水溶液量，由此例如對(duì)于在轎車 中的應(yīng)用，2至35mm的半徑是有利的，而對(duì)于在載重車中的應(yīng)用，50至 150mm的半徑是有利的。
按照本發(fā)明裝置的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室具有30至4000mm3 的容積。
尤其這樣選擇蒸發(fā)室容積，使得對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的最高負(fù)荷狀態(tài)可以提供 足夠大量的氣體混合物，由此提供足夠的還原劑供選擇性催化還原(SCR， selective catalytic reduction)使用。尤其是蒸發(fā)室容積在轎車的排氣系統(tǒng) 中可以高達(dá)150ml,優(yōu)選約為100mm3至500mm3。對(duì)于載重車的排氣系統(tǒng)， 蒸發(fā)室容積優(yōu)選為高達(dá)750ml。
按照本發(fā)明裝置的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)可以 施加高達(dá)5000W (瓦)的加熱功率。
這個(gè)加熱功率已經(jīng)證實(shí)是特別有利的，因?yàn)橥ㄟ^這個(gè)加熱功率，通過 相應(yīng)地制備相應(yīng)容積的蒸汽混合物，可以達(dá)到還原劑需求的峰值。尤其是 在轎車(Pkws)排氣系統(tǒng)中，高達(dá)500W的加熱功率已經(jīng)證實(shí)是有利的， 對(duì)于載重車這個(gè)加熱功率優(yōu)選在高達(dá)1500W的范圍。
按照本發(fā)明裝置的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，構(gòu)成用于輸送水溶液到蒸發(fā)室 里面的輸送管道，它使蒸發(fā)室與儲(chǔ)罐連接，并且還構(gòu)成輸送機(jī)構(gòu)，通過它 使流體可以通過輸送管道輸送。
所述輸送機(jī)構(gòu)尤其可以是泵。也可以選擇或附加地使水溶液的輸送能 夠僅僅根據(jù)流體靜力學(xué)的壓力實(shí)現(xiàn)，由此使儲(chǔ)罐比蒸發(fā)室更高地構(gòu)成，使 得僅僅通過儲(chǔ)罐與蒸發(fā)室之間的高度差實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)室的加裝。通過調(diào)節(jié)泵和/ 或相應(yīng)的閥門可以調(diào)節(jié)進(jìn)入到蒸發(fā)室里面的水溶液量。作為泵，尤其使用能夠高度準(zhǔn)確地配量并允許寬的輸送功率范圍的泵。 按照本發(fā)明裝置的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，所述裝置這樣構(gòu)成，使得在運(yùn)
行中蒸發(fā)室溫度最高位于平均溫度以上和以下25°C。
在這里，蒸發(fā)室溫度尤其指蒸發(fā)室壁體的溫度。在試驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)， 蒸發(fā)室的精確溫度控制是特別重要的，因?yàn)橥ㄟ^盡可能一致的溫度控制可 以有效地避免或者至少限制還原劑的淀積。已經(jīng)證實(shí)，與平均臨界溫度的 相對(duì)微小的偏差就足以使不期望的物質(zhì)發(fā)生淀積。所述裝置的結(jié)構(gòu)尤其包 括用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。尤其這樣構(gòu)成這個(gè)機(jī)構(gòu)，使得能量 非常均勻地引入蒸發(fā)室中。例如可以使蒸發(fā)室以有利的方式由加熱導(dǎo)體包 圍。也可以通過選擇相應(yīng)的材料以有利的方式實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)室的非常均勻的溫 度控制。
按照本發(fā)明裝置的另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室至少在局部部位具有 用于提高表面潤濕性的機(jī)構(gòu)。
在此尤其可以使蒸發(fā)室表面相應(yīng)形成結(jié)構(gòu)，例如可以包括巨觀結(jié)構(gòu)或 相應(yīng)的覆層。尤其可以使蒸發(fā)室至少在局部部位包括水解催化覆層，它尤 其將尿素催化形成氨。
按照本發(fā)明的另一方面，建議一種用于制備氣體混合物的方法，其中 混合物包括至少 一種下列物質(zhì)
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。 使至少一種還原劑前體的水溶液輸送到蒸發(fā)室，其中這樣加熱蒸發(fā)室，使 水溶液完全蒸發(fā)成氣體混合物。
尤其這樣加熱蒸發(fā)室，使得除了蒸發(fā)水溶液中的還原劑前體外，也使 還原劑前體至少部分地?zé)峤庑纬蛇€原劑。按照本發(fā)明的方法優(yōu)選在按照本 發(fā)明的裝置中執(zhí)行。完全蒸發(fā)尤其指蒸發(fā)至少90重量％的水溶液、優(yōu)選 95重量％ 、特別優(yōu)選98重量％的水溶液。
優(yōu)選以水滴形式、尤其以逐滴的形式和/或水滴流的形式使水溶液輸送 到蒸發(fā)室。尤其可以通過相應(yīng)構(gòu)成的且可控制的噴嘴進(jìn)行輸送。按照本發(fā)明方法的一個(gè)有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室包括基本封閉的容積， 它僅具有用于連接水溶液的輸送管道的第一開孔和用于連接排出氣體混合 物的添加管道的第二開孔。
也可以選擇使蒸發(fā)室包括基本封閉的容積，它僅具有用于連接水溶液
的輸送管道的第一開孑L、用于連接排出氣體混合物的添加管道的第二開孑L、 和用于添加排氣的第三開孔。
使用基本封閉的蒸發(fā)室來蒸發(fā)水溶液的方法能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)一 種方法結(jié)構(gòu)，其中能夠以相對(duì)微小的能耗實(shí)現(xiàn)相對(duì)較高的水溶液蒸發(fā)產(chǎn)出。 尤其這樣構(gòu)成方法結(jié)構(gòu)，使得通過基本封閉的蒸發(fā)室容積的壁體實(shí)現(xiàn)水溶 液的加熱和蒸發(fā)。按照本發(fā)明，使蒸發(fā)室不以水溶液充滿，而是僅僅配量 或噴入水溶液的水滴。在此尤其可以構(gòu)成噴嘴，它噴射水溶液到蒸發(fā)室容 積里面。通過基本封閉的蒸發(fā)室蒸發(fā)容積可以保證非常均勻地蒸發(fā)水溶液。
按照本發(fā)明方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室通過電阻加熱器加熱。
也可以選擇或附加地使用其它用于加熱蒸發(fā)室的機(jī)構(gòu)。在此該機(jī)構(gòu)尤 其可以是其它結(jié)構(gòu)部件的廢熱或者附加的燃燒器，它通過燃料驅(qū)動(dòng)并且它 加熱蒸發(fā)室。此外可以使用至少一個(gè)用于對(duì)蒸發(fā)室進(jìn)行溫度控制的珀耳帖 元件。在此溫度控制尤其指加熱或冷卻。
按照本發(fā)明方法的另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)來對(duì)蒸發(fā)室進(jìn)行溫度 控制。
尤其可以構(gòu)成調(diào)節(jié)回路，它通過至少一個(gè)熱元件確定蒸發(fā)室上或里面 的溫度并且相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。也可以構(gòu)成其它溫度傳感器，由其數(shù)值可以 計(jì)算出蒸發(fā)室里面的溫度。為此尤其可以采用針對(duì)相應(yīng)的配置構(gòu)成的數(shù)學(xué) 模型。除了單純調(diào)節(jié)蒸發(fā)室加熱以外，也可以選擇或附加地將其它元件安 裝到這個(gè)調(diào)節(jié)回路里面。在此尤其可以類似地調(diào)節(jié)下游的水解催化器的溫 度。
按照本發(fā)明方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室加熱到350"C至450 C的平均溫度，優(yōu)選加熱到約為370。C至3卯。C、尤其是約380。C。
這個(gè)溫度以有利的方式能夠蒸發(fā)90重量％或更多的水溶液、優(yōu)選95重量％或更多、特別優(yōu)選98重量％或更多的水溶液。
按照本發(fā)明方法的另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使蒸發(fā)室加熱到 一平均溫度， 在蒸發(fā)室上沒有偏離大于+ 25。C或-25。C該平均溫度的位置。
這一點(diǎn)可以通過使蒸發(fā)室與相應(yīng)的加熱導(dǎo)體均勻地連接實(shí)現(xiàn)。也可以 選擇，使蒸發(fā)室表面分布在多個(gè)不同的分別調(diào)節(jié)的加熱區(qū)里面，由此能夠 非常精細(xì)地調(diào)節(jié)蒸發(fā)室溫度。蒸發(fā)室的溫度或平均溫度尤其指蒸發(fā)室外表 面或內(nèi)表面上的溫度。按照本發(fā)明，能夠非常精確地調(diào)節(jié)蒸發(fā)室溫度，它 只允許最大+ / - 5 。C平均溫度的變化范圍，這使得能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn) 一方法結(jié)構(gòu)，其中還原劑、還原劑前體或在不期望的副反應(yīng)中產(chǎn)生的產(chǎn)品 在蒸發(fā)室表面上淀積的可能性非常小。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)令人驚奇地證實(shí)，與平均 溫度非常微小的偏差已經(jīng)可能在蒸發(fā)室的個(gè)別部位中導(dǎo)致物質(zhì)淀積。因此 非常精確地控制和調(diào)節(jié)溫度是有利的。
對(duì)于按照本發(fā)明的裝置公開的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)能夠轉(zhuǎn)移和應(yīng)用到按照本發(fā) 明的方法。對(duì)于按照本發(fā)明的方法公開的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)能夠轉(zhuǎn)移和應(yīng)用到按 照本發(fā)明的裝置。


下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于所示的實(shí)施例。 附圖中
圖1以立體圖示出用于制備氣體混合物的裝置的第一實(shí)施例，
圖2以截面圖示出用于制備氣體混合物的裝置的第一實(shí)施例，
圖3示出用于使水溶液從儲(chǔ)罐輸送到添加管道的輸送管道，
圖4示出用于選擇性催化內(nèi)燃機(jī)排氣中的氮氧化物的裝置的視圖，
圖5示意性示出蒸發(fā)單元的第二實(shí)施例，
圖6示出用于制備還原劑的裝置，
圖7以橫截面圖示意性示出蒸發(fā)單元的可選擇實(shí)施例，
圖8示出配量管道到排氣管中的入口的細(xì)節(jié)，
圖9以截面圖示出用于制備氣體混合物的裝置的實(shí)施例，圖IO示意性示出用于制備氣體混合物的裝置，
圖11示出添加還原劑混合物到排氣的可能的添加單元的示例，
圖12示出添加還原劑混合物到排氣的可能的添加單元的另一示例， 圖13示出用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的裝置的實(shí)施例， 圖14示出用于分離水滴的機(jī)構(gòu)， 圖15至18示出蒸發(fā)單元的實(shí)施例，
圖19和20示出用于制備氣體混合物的裝置的另一實(shí)施例， 圖21示出用于處理排氣的裝置的另一實(shí)施例， 圖22示出添加單元到排氣管的入口部位的細(xì)節(jié)， 圖23和24示出作為催化器載體的蜂窩體的示例。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的氣體混合物的裝置
1:
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。 在此尤其涉及還原劑氨和還原劑前體尿素。該裝置1包括具有分配孔3的 添加管道2。此外構(gòu)成用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4，通過它使添加管道2 加熱到高于水的淬點(diǎn)溫度的第一臨界溫度。該裝置l還包括在這里未示出 的儲(chǔ)罐，它與添加管道2流體連接。即，尤其是在儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)的流體如包 括至少一種還原劑前體的水溶液在運(yùn)行中通過添加管道2可以流到分配孔 3。通過這個(gè)裝置1可以制備氣體混合物，它含有至少一種還原劑和/或至 少一種還原劑前體。
在所示實(shí)施例中，用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4與添加管道一起螺旋 形地纏繞。由此通流添加管道2中的流體被加熱并最終蒸發(fā)。由此通過分 配孔3分配含有至少一種還原劑前體的氣體混合物。根據(jù)選擇用于加熱添 加管道2機(jī)構(gòu)4的溫度，甚至可以在添加管道2中已經(jīng)至少部分地?zé)峤膺€ 原劑前體，由此使通過分配孔分配的氣體混合物除了還原劑前體如尿素以外也已經(jīng)含有還原劑如氨。
此外用于制備氣體混合物的裝置1也包括傳感器5，通過它可以測(cè)量 添加管道2至少一個(gè)位置上的溫度。傳感器5例如可以是常見的熱敏元件 或者常見的熱電阻。該裝置1和/或各個(gè)需要電接頭的部件優(yōu)選包括用于實(shí) 現(xiàn)電接頭的電纜端頭。電纜端頭尤其指電纜連接部，它至少半米、優(yōu)選至 少一米長。這一點(diǎn)允許在一些部位形成插頭接觸，這些部位尤其在汽車中 只會(huì)受到很小的環(huán)境影響如濺水、石塊沖擊或類似影響。
圖2以截面圖示出圖1的裝置?？汕宄乜闯鎏砑庸艿?，通過它在 運(yùn)行中可以通流包括至少 一種還原劑前體的水溶液，還可以清楚地看到用 于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4。添加管道2可以具有恒定的橫截面，但是這 個(gè)橫截面在本實(shí)施例中也可以變化。但是在此添加管道2的通流橫截面優(yōu) 選為0.75mm2至20mm2,優(yōu)選通流橫截面位于約3mm2的范圍。這個(gè)通流 橫截面已經(jīng)證實(shí)是有利的，因?yàn)橐环矫嬖谶@種橫截面中能夠快速且基本完 全蒸發(fā)水溶液，另一方面該橫截面大得足以基本避免在添加管道2內(nèi)部形 成淀積。圖2還示出用于確定添加管道2溫度的傳感器5。
在此使用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4這樣運(yùn)行，在運(yùn)行中使添加管道 2長度上的溫度最高位于平均溫度以上和以下5'C。平均溫度在此基本對(duì)應(yīng) 于第一臨界溫度。添加管道2尤其由銅合金制成。
圖3示意性示出輸送管道6，通過它使添加管道2在運(yùn)行中與在這里 未示出的儲(chǔ)罐連接。輸送管道6具有用于控制溫度的機(jī)構(gòu)7。用于控制溫 度的機(jī)構(gòu)7在這個(gè)實(shí)施例中包括多個(gè)珀耳帖元件8和一冷卻體9。珀耳帖 元件8分別配有電接頭10,通過它們可以給珀耳帖元件供電。在此才艮據(jù)電 流的極性使珀耳帖元件8用于加熱或用于冷卻，由此通過它們可以對(duì)輸送 管道6進(jìn)行基本的溫度控制。如果通過珀耳帖元件8冷卻輸送管道6，則 冷卻體9尤其用于輻射熱能。
通過連接單元11可以使輸送管道6與另一結(jié)構(gòu)部件連接。根據(jù)裝置的 結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)部件或者是上述的添加管道2或者是蒸發(fā)單元12。添加管 道2可以是蒸發(fā)單元12的一部分。連接單元11通常至少部分地由具有小于10W/mK (瓦每米凱爾文)導(dǎo)熱性的材料構(gòu)成。連接單元11尤其由陶 瓷材料和/或聚四氟乙烯(PTFE)構(gòu)成。連接單元11尤其這樣構(gòu)成，在連 接單元11的長度57上可以保持40K/mm (凱爾文每亳米)或更大的溫度 梯度。這一點(diǎn)允許一種方法結(jié)構(gòu)，其中蒸發(fā)單元12和/或添加管道2具有 比輸送管道6明顯更高的溫度。例如蒸發(fā)單元可以具有300t!或更高、400 "C或更高或420。C或更高的溫度，并由此使水溶液在蒸發(fā)單元12內(nèi)部基本 完全蒸發(fā)，而輸送管道6僅僅具有70'C或更高、80X:或更高、或90。C或更 高的溫度水平，以保證水溶液在輸送管道6里面還不蒸發(fā)。
圖4示意性示出用于處理未示出的內(nèi)燃機(jī)的排氣13的裝置15。內(nèi)燃 機(jī)排氣13通流排氣管14。用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣13的裝置15包括還原劑 溶液蒸發(fā)器16、水解催化器17和SCR催化器18。在還原劑溶液蒸發(fā)器 16里面蒸發(fā)包括還原劑前體的水溶液。尤其是使用尿素作為還原劑前體。 還原劑溶液蒸發(fā)器16在這個(gè)實(shí)施例中包括蒸發(fā)單元12,它包括通過用于 加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4加熱的添加管道2。這個(gè)添加管道通過連接單元 11與輸送管道6連接。輸送管道6由用于對(duì)輸送管道6進(jìn)行溫度控制的機(jī) 構(gòu)7包圍，它們例如如上所示可以包括一個(gè)或多個(gè)珀耳帖元件8和/或冷卻 體9。通過輸送機(jī)構(gòu)19可以使來自相應(yīng)的儲(chǔ)罐20的至少一種還原劑前體 的水溶液輸送到輸送管道6里面。在蒸發(fā)單元12里面制備一種氣體，它包 括至少 一種還原劑前體如尿素，必要時(shí)也包括已經(jīng)通過熱解尿素產(chǎn)生的氨。 這種氣體混合物導(dǎo)入到在還原劑溶液蒸發(fā)器16下游構(gòu)成的水解催化器17 里面。這樣構(gòu)成水解催化器17，通過相應(yīng)地涂敷到其上的催化活性的覆層 尤其使尿素水解成氨。水解催化器17 —般用于使還原劑前體水解成還原 劑。離開水解催化器17的含有還原劑并且稱為還原劑混合物的氣體通過配 量管道21供給到排氣管14。配量管道21在配量孔處通到排氣管14里面， 該配量孔位于SCR催化器18上游。在位于配量孔22下游和SCR催化器 18上游的位置構(gòu)成導(dǎo)板形式的混合機(jī)構(gòu)23，該混合機(jī)構(gòu)起到使還原劑混合 物與排氣13混合的作用。
因此在SCR催化器18獲得還原劑與排氣的混合物，這使包含在排氣13中的氮氧化物在SCR催化器18里面還原。在此優(yōu)選制備這樣的還原劑 混合物的量，4吏得可以在SCR催化器18里面盡可能完全地轉(zhuǎn)換排氣13 中的氮氧化物。
圖5示意性示出蒸發(fā)單元12的另一實(shí)施例。這個(gè)附圖示出蒸發(fā)單元 12的截面圖。蒸發(fā)單元12包，蒸發(fā)室24,它包括基本封閉的容積。在這 個(gè)實(shí)施例中，蒸發(fā)室24僅僅具有用于連接在這里未示出的用于輸送水溶液 的輸送管道6的第一開孔25,和用于連接在這里未示出的用于排出氣體混 合物的添加管道2的第二開孔26。在第一開孔25中形成噴嘴62作為用于 配量水溶液45到蒸發(fā)室24里面的機(jī)構(gòu)。通過這個(gè)噴嘴62使水溶液45配 量到蒸發(fā)室24里面。蒸發(fā)單元12附加地具有用于加熱蒸發(fā)室24的機(jī)構(gòu)。 這個(gè)機(jī)構(gòu)在本實(shí)施例中通過相應(yīng)的加熱導(dǎo)體27構(gòu)成，它們與蒸發(fā)室24接 觸。如同在這里所示的那樣，所述加熱導(dǎo)體27可以非對(duì)稱地構(gòu)成，即在與 第一開孔25基本對(duì)置的部位中比在基本不與第一開孔25對(duì)置的部位中每 單位面積構(gòu)成更大密度的加熱導(dǎo)體。在這里所述(用于加熱的)機(jī)構(gòu)還附 加地包括用于燃燒碳?xì)浠锏臋C(jī)構(gòu)63例如燃燒器。這種燃燒器也可以合適 地執(zhí)行無火苗地燃燒碳?xì)浠铩?br> 蒸發(fā)室24優(yōu)選由包括至少一種下列材料的原料構(gòu)成a)銅；b)鋁； c)特種鋼；d)鎳基材料；和e)鉻鎳鋼。蒸發(fā)室24的容積優(yōu)選為1.5至 10cm3。在此，優(yōu)選蒸發(fā)室24至少局部由鋁形成。在運(yùn)行中，優(yōu)選通過高 達(dá)約每秒鐘一千瓦的加熱功率驅(qū)動(dòng)加熱導(dǎo)體27,其中最大加熱功率根據(jù)使 用確定。最大加熱功率對(duì)于轎車優(yōu)選約為500至700W/s,對(duì)于栽重車約為 1200至1500W/s。蒸發(fā)室24的熱容量優(yōu)選小于120J/K,特別優(yōu)選100至 110J/K。第一開孔25和第二開孔26優(yōu)選形成30。至70。的角度。水溶液 45優(yōu)選以高達(dá)150ml/min、優(yōu)選以高達(dá)100ml/min、特別優(yōu)選以高達(dá) 30ml/min (的輸送速度)輸送到蒸發(fā)室24。蒸發(fā)室24優(yōu)選在第二開孔26 的區(qū)域中具有一機(jī)構(gòu)，通過它可以避免水滴進(jìn)入到第二開孔26里面。在此 尤其涉及一機(jī)構(gòu)，通過它可以刺破水滴與蒸發(fā)室24壁體之間的氣膜。尤其 是涉及壁體的凸起或類似結(jié)構(gòu)。在這個(gè)部位可類似地形成結(jié)構(gòu)28。蒸發(fā)室24還在內(nèi)部具有一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)28，通過它們實(shí)現(xiàn)更大的用 于蒸發(fā)水溶液的表面。這些結(jié)構(gòu)28在本實(shí)施例中相對(duì)較大的表示，但是在 此也可以是一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的表面，它例如可以通過涂敷相應(yīng)的覆層到蒸發(fā) 室24內(nèi)表面上實(shí)現(xiàn)。也可以選擇或附加地使這些結(jié)構(gòu)28包括巨觀的結(jié)構(gòu)， 它們具有幾毫米或者甚至更大的結(jié)構(gòu)幅度。這些結(jié)構(gòu)28 —般作為用于提高 蒸發(fā)室24表面潤濕性的機(jī)構(gòu)。圖6示出蒸發(fā)室24連接在排氣管14上的第一實(shí)施例。在此蒸發(fā)室24 配有殼體29。這個(gè)殼體29優(yōu)選由相應(yīng)的隔熱部構(gòu)成，它減少對(duì)周圍的熱 損失。用于加熱蒸發(fā)室24的機(jī)構(gòu)27可以通過加熱導(dǎo)體接頭30與未示出的 電源連接。
通過第二開孔26使蒸發(fā)單元12與水解催化器17連接。水解催化器 17具有用于對(duì)水解催化器17進(jìn)行溫度控制的機(jī)構(gòu)31，它們?cè)诒緦?shí)施例中 由相應(yīng)的纏繞水解催化器17的加熱絲組成。圍繞水解催化器17構(gòu)成相應(yīng) 的殼體32，它尤其構(gòu)成水解催化器17相對(duì)于環(huán)境的隔熱部，以盡可能減 小產(chǎn)生的熱損失。在本實(shí)施例中，水解催化器通過伸進(jìn)排氣管而直接與排 氣管14連接。在排氣管14里面構(gòu)成相應(yīng)的孔，在其中盡可能密封地插入 水解催化器17或其殼體32。通過相應(yīng)的連接機(jī)構(gòu)33可以盡可能密封地建 立水解催化器17與排氣管14之間的連接。作為被動(dòng)的混合機(jī)構(gòu)還構(gòu)成導(dǎo) 板34,通過它使離開水解催化器17的還原劑混合物35與在排氣管14中 流動(dòng)的排氣混合。
在運(yùn)行中，通過蒸發(fā)單元12由水溶液加工氣體混合物，水溶液含有尿 素作為還原劑前體。在蒸發(fā)單元12中產(chǎn)生的氣體混合物至少含有尿素，必 要時(shí)也含有已經(jīng)通過熱解相應(yīng)的尿素產(chǎn)生的氨。這種混合物通過第二開孔 26輸送到水解催化器17，在其中使尿素基本完全水解成氨。在此在水解催 化器里面產(chǎn)生包括氨的還原劑混合物35。尤其是優(yōu)選一種方法結(jié)構(gòu)，其中 98 %或更多的尿素最終轉(zhuǎn)換成氨。
圖7示意性示出圖5和6中的蒸發(fā)單元的可選擇擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。與上述第 一實(shí)施例不同，這個(gè)實(shí)施例附加地具有第三開孔36。在運(yùn)行中，通過這個(gè)
16第三開孔36連續(xù)地或脈動(dòng)地使排氣導(dǎo)入到蒸發(fā)室24里面。由此與第一實(shí) 施例相比可以在產(chǎn)生的氣體中實(shí)現(xiàn)更好的尿素分布。此外能夠使這種蒸發(fā) 單元12也用于蒸發(fā)固體尿素，因?yàn)橥ㄟ^由第三開孔36加入的內(nèi)燃機(jī)排氣 可以使水加入到蒸發(fā)室24里面，該水可以在以后在水解催化器17中用于 將尿素水解成氨。
圖8示意性示出配量管道21到排氣管的入口作為相應(yīng)的添加單元46 的一部分。在此配量管道21由加熱導(dǎo)體38包圍，該加熱導(dǎo)體也形成為圍 繞配量管道21到排氣管14的入口。
圖9示意性示出在第一節(jié)點(diǎn)用于制備包括還原劑的氣體混合物的裝置 1的另一方法。該裝置1包括添加管道2，用于加熱添加管道2的相應(yīng)的機(jī) 構(gòu)4纏繞添加管道或者與添加管道一起纏繞。添加管道2和用于加熱添加 管道2的機(jī)構(gòu)4共同地在殼體29里面構(gòu)成。在添加管道2的巻繞體內(nèi)部構(gòu) 成第一溫度傳感器39。這個(gè)第一溫度傳感器39通過第一連接部件40與相 應(yīng)的在這里未示出的控制單元連接。通過添加管道2的分配孔3使蒸發(fā)單 元12與水解催化器17連接。水解催化器17具有覆層，它催化尿素水解成 氨。水解催化器17由用于對(duì)水解催化器進(jìn)行溫度控制的機(jī)構(gòu)31包圍，它 們包括相應(yīng)構(gòu)成的加熱絲。這種用于對(duì)水解催化器17進(jìn)行溫度控制的機(jī)構(gòu) 31可以通it^目應(yīng)的第一加熱導(dǎo)體接頭41與相應(yīng)的電源導(dǎo)電連接。這相應(yīng) 地也適用于用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4，它們通過相應(yīng)的第二加熱導(dǎo)體 接頭42與相應(yīng)的電源連接。水解催化器17具有第二溫度傳感器43，它通 it^目應(yīng)的第二連接部件44與未示出的控制單元連接。通過第二溫度傳感器 43可以確定水解催化器17內(nèi)部或其上的溫度。
在運(yùn)行中，尿素水溶液45輸送到添加管道2里面。通過用于加熱添加 管道2的機(jī)構(gòu)4實(shí)現(xiàn)添加管道2的加熱，并由此蒸發(fā)這種尿素水溶液，并 且可能根據(jù)溫度至少部分地將所含的尿素?zé)峤獬砂薄Ｍㄟ^分配孔3使相應(yīng) 的氣體混合物給到水解催化器17里面，在其中使包括的尿素水解、優(yōu)選基 本完全水解成氨。相應(yīng)的還原劑混合物35離開水解催化器17，該還原劑 混合物導(dǎo)入到內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的排氣管14里面。在此優(yōu)選一種方法結(jié)構(gòu)，其中通過傳感器39、 43監(jiān)控蒸發(fā)單元12和/或水解催化器17的溫度并且 通it^目應(yīng)的機(jī)構(gòu)4、 31對(duì)兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件12、 17進(jìn)行加熱。
圖10示意性示出用于制備包括至少一種還原劑的氣體混合物35的裝 置l。這個(gè)裝置包括串聯(lián)的輸送管道6，通過它使水溶液從未示出的儲(chǔ)罐輸 送到蒸發(fā)單元12。水解催化器17連接到蒸發(fā)單元12上并且在水解催化器 上連接用于添加相應(yīng)的混合物到未示出的排氣管的配量管道21或用于添 加還原劑混合物到排氣管14的添加單元46。蒸發(fā)單元12具有第三溫度傳 感器47。通過這個(gè)第三溫度傳感器47可以測(cè)量輸送管道6里面的溫度。 選擇性地使配量管道21和/或添加單元46具有第四溫度傳感器48,通過它 可以確定配量管道21和/或添加單元46的溫度或配量管道21和/或添加單 元46里面的溫度。蒸發(fā)單元12具有用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4和/或用 于加熱蒸發(fā)室24的機(jī)構(gòu)27。水解催化器17可以選擇性地、替代機(jī)構(gòu)4、 27和/或附加于機(jī)構(gòu)4、 27,具有用于對(duì)水解催化器17進(jìn)行溫度控制的機(jī) 構(gòu)31?？蛇x地，使輸送管道6選擇性地和/或附加地具有溫度控制機(jī)構(gòu)49， 通過它可以控制輸送管道6的溫度。尤其是在這里能夠有利地且按照本發(fā) 明實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)珀耳帖元件。配量管道21和/或添加單元46具有添加溫 度控制機(jī)構(gòu)50，通過它可以對(duì)配量管道21和/或添加單元46進(jìn)行溫度控制。 在這里也有利地^f吏用至少一個(gè)珀耳帖元件。
所有形成的溫度控制機(jī)構(gòu)4、 27、 31、 49、 50和所有形成的溫度傳感 器39、 43、 47、 48與控制單元51連接。通過這個(gè)控制單元51在調(diào)節(jié)回路 中實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)回路包括至少一個(gè)用于控制溫度的機(jī)構(gòu)4、 27、 31、 49、 50和至少一個(gè)溫度傳感器39、 43、 47、 48。優(yōu)選使溫度傳感器39、 43、 47、 48的數(shù)量多于用于對(duì)結(jié)構(gòu)部件6、 2、 24、 17、 21、 46進(jìn)行溫度 控制的機(jī)構(gòu)4、 27、 31、 49、 50的數(shù)量。控制單元51優(yōu)選與內(nèi)燃機(jī)的控制 器連接或者集成到控制器里面。在控制蒸發(fā)單元12的蒸發(fā)和/或輸送時(shí)， 有利地可以考慮內(nèi)燃機(jī)控制器的數(shù)據(jù)和內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。
圖11示意性示出用于制備氣體混合物的裝置的局部。在排氣管14里 面在SCR催化器18上游構(gòu)成具有用于流體通流的通道的蜂窩體52,它是相應(yīng)的混合機(jī)構(gòu)53的一部分。這樣構(gòu)成蜂窩體52，使排氣至少部分地以 與排氣主通流方向成角度地通流蜂窩體。在此主通流方向54通過圖11中 相應(yīng)的箭頭表示。在本實(shí)施例中蜂窩體52錐形地構(gòu)成。蜂窩體尤其具有其 中沒有通道的較大的缺口 55。配量管道21作為添加單元46的一部分通到 這個(gè)缺口 55里面，在運(yùn)行中通過該配量管道加入還原劑混合物35。
圖12示意性示出添加單元46的示例，具有用于添加還原劑混合物到 排氣管14里面的配量管道21。在此配量管道21以彎曲的狀態(tài)穿過排氣管 14的壁體。配量管道21在伸進(jìn)排氣管14的部位里面具有小孔56。在此不 必一定使配量管道21彎曲或拐彎地進(jìn)入到排氣管14里面，配量管道21 也可以正好垂直或直線地進(jìn)入排氣管14里面。附加地在這里構(gòu)成導(dǎo)板23, 它使還原劑混合物與排氣管14中的排氣13更好地混合。
圖13示意性示出用于處理未示出的內(nèi)燃機(jī)排氣的裝置1的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。 在第一排氣段58里面構(gòu)成蒸發(fā)單元12和水解催化器17。通過用于流體引 導(dǎo)的機(jī)構(gòu)60將排氣分配到第一排氣段58和第二排氣段59。在第一排氣段 58的入口 61下游，在第二排氣段59中構(gòu)成SCR催化器18。
優(yōu)選使蒸發(fā)單元12具有用于分離水滴的機(jī)構(gòu)64，它們例如可以在添 加管道2內(nèi)部或者在蒸發(fā)室24的第二開孔46的里面或下游構(gòu)成。圖14 示出這種用于分離水滴的機(jī)構(gòu)64的實(shí)施例。這個(gè)機(jī)構(gòu)64連接到添加管道 2或者連接到通常蒸汽穿過的管道65。如果在蒸汽中還存在水滴，在本實(shí) 施例中使它們通過慣性作用分離。在機(jī)構(gòu)64中構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)碰撞板66， 它們強(qiáng)制流體偏轉(zhuǎn)67。加熱碰撞板66和/或機(jī)構(gòu)64的殼體68，由此同樣 蒸發(fā)分離的水滴。代替在這里所示的用于分離水滴的機(jī)構(gòu)64,可以選擇或 增加其它措施，例如可以使添加管道2或管道65局部地具有變窄的橫截面、 凸起、偏轉(zhuǎn)部或類似結(jié)構(gòu)。
圖15示意性示出蒸發(fā)單元12的另一實(shí)施例，其中添加管道2可以通 過用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4加熱。用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4在這 里包括桿狀的加熱部件69,它通過電接頭70與電源連接。在添加管道2 中構(gòu)成用于分離水滴的機(jī)構(gòu)64，它通過與桿狀加熱部件69接觸而加熱。圖16示意性示出蒸發(fā)單元12的另一實(shí)施例，其中添加管道2以回環(huán) 的形式兩次纏繞桿狀加熱部件69。
圖17和18示出蒸發(fā)單元12的實(shí)施例，其中添加管道2不纏繞桿狀加 熱部件69的縱軸線，而是以回環(huán)固定在桿狀加熱部件69上。原則上優(yōu)選 在添加管道2與桿狀加熱部件69之間進(jìn)行材料結(jié)合的連接，尤其是硬釬焊 連接("brazed connection")。
圖19和20示意性示出用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的氣體混合物 的裝置l的另一實(shí)施例a)還原劑，優(yōu)選氨，和b)至少一種還原劑前體、 尤其是尿素，所述裝置具有水解催化器17。該裝置1包括至少一個(gè)添加管 道2,在本實(shí)施例中為四個(gè)添加管道2,它們螺旋形地纏繞桿狀加熱部件 69。每個(gè)添加管道2分別具有一個(gè)分配孔3，通過它在運(yùn)行中分配包括還 原劑的氣體混合物。分配孔3這樣分布，它們?cè)谝粋€(gè)圓上基本均勻地分布。 添加管道2與在這里未示出的儲(chǔ)罐20連接，從儲(chǔ)罐通過輸送機(jī)構(gòu)19將至 少一種還原劑前體的水溶液45輸送到添加管道2里面。添加管道2和加熱 部件69是相應(yīng)的還原劑溶液蒸發(fā)器16的一部分。
在分配孔3下游構(gòu)成水解催化器17,它同樣可以由桿狀加熱部件69 加熱。在有利的改進(jìn)方案中只構(gòu)成一個(gè)桿狀加熱部件69，它不僅與添加管 道2而且與水解催化器17熱接觸。水解催化器17在本實(shí)施例中由環(huán)形蜂 窩體構(gòu)成。在水解催化器17下游連接配量管道21,通過它在運(yùn)行中可以 使包括至少一種還原劑的氣流輸送到排氣管14里面。通過連接機(jī)構(gòu)71可 以建立到排氣管14的機(jī)械連接。此外構(gòu)成隔熱部72，通過它使水解催化 器H與排氣管14在熱上脫離聯(lián)接。此外構(gòu)成隔熱板73，通過它使水解催 化器17免受熱輻射。此外在外部殼體75與內(nèi)部殼體76之間構(gòu)成氣隙隔熱 部74，它同樣用于隔熱。
圖20示出添加管道2部位的橫截面圖，可以看出添加管道環(huán)繞桿狀加 熱部件69。
圖21示意性示出用于處理排氣13的裝置15的另一實(shí)施例。與圖4 的實(shí)施例不同，在輸送管道6中構(gòu)成閥門77，它用于使水溶液45配量到蒸發(fā)單元12里面。閥門77通過控制接頭78控制。
圖22示意性示出添加單元46在排氣管14中的入口部位79。排氣管 14和/或添加單元在這里具有隔板80，它在運(yùn)行中在入口部位79中實(shí)現(xiàn)排 氣流的死區(qū)或靜止區(qū)并且伴隨具有低壓的部位，并因此確保沒有排氣擠入 添加單元46里面。添加單元46還具有溫度傳感器81,它包括環(huán)形構(gòu)成的 熱電阻。如果在這個(gè)部位形成淀積，則可以使溫度傳感器81與電源(未示 出)連接，以通過提高溫度到第二理論溫度、例如550。C或更高或者甚至 600'C或更高，從而起到溶解或減少淀積的作用。
圖23示意性示出蜂窩體82的橫截面，它不僅可以用于水解催化器17 而且可以用于SCR催化器18,其中在此必需涂敷其它催化活性的覆層。 蜂窩體82由平整的金屬層83和波形的金屬層84構(gòu)成，它們?cè)谶@個(gè)實(shí)施例 中層疊成三個(gè)堆疊并且相互巻繞。蜂窩體82還包括殼體管85，它向外封 閉蜂窩體82。平整層83和波形層84形成用于通流排氣13的通道86。
圖24示出蜂窩體87的另一示例，它環(huán)形地構(gòu)成并且不僅用于水解催 化器17而且用于SCR催化器18，其中在此必需涂敷其它催化活性的覆層。 蜂窩體87由層88構(gòu)成，它們具有平整的區(qū)段89和波形的區(qū)段卯，這些 區(qū)段相互折疊并且形成用于通流排氣13的通道86。蜂窩體87通過外部的 殼體管91和內(nèi)部的殼體管92封閉。
尤其在通過^L構(gòu)4、 69加熱的添加管道2中，原則上有利的是，除了 單側(cè)加熱以外也可以在另一側(cè)加熱。因此可以構(gòu)成其它套狀的加熱部件， 它們從外面包圍添加管道。原則上有利的是，在添加管道2的某些橫截面 上，在運(yùn)行中使圓周上(各個(gè)位置)的溫度與平均溫度的差最多為+25。C 或-25。C。
作為水解催化器17，原則上也可以是配有催化尤其是尿素水解成氨的 覆層的管，或者是配有至少一個(gè)在外圓周內(nèi)側(cè)上安置形成結(jié)構(gòu)的金屬層的 殼體管，它優(yōu)選徑向在其內(nèi)部具有至少為殼體管整個(gè)橫截面的至少20%的 自由通流的橫截面。這個(gè)實(shí)施例優(yōu)選從外面加熱。
原則上，在開始在SCR催化器18上游提供還原劑之前，優(yōu)選進(jìn)行下列方法
-首先，檢驗(yàn)用于當(dāng)前溫度控制和/或加熱機(jī)構(gòu)4、 27、 31、 49、 50、 63、 69的電源或燃料源是否可靠；
-如果確定電源和/或燃料源是可靠的，然后將蒸發(fā)單元12和必要時(shí) 水解催化器17加熱到給定的理論溫度，尤其是使添加管道2加熱到約400 。C至450。C和/或使蒸發(fā)室24加熱到約250。C至350。C。并聯(lián)地使水溶液45 一直輸送到蒸發(fā)單元24、尤其是連接單元ll,其中一方面可以輸送基本上 對(duì)應(yīng)于輸送管道6容積的水溶液45體積，另一方面，例如以導(dǎo)熱性測(cè)量為 基礎(chǔ)，在相應(yīng)的位置上、例如在連接單元ll上、里面或與其相鄰地構(gòu)成相 應(yīng)的傳感器；
-然后，確定、尤其是測(cè)量和/或由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的數(shù)據(jù)計(jì)算SCR催 化器18或排氣管14的溫度。
如果SCR催化器18的溫度高于給定的極P艮值、尤其是高于SCR催化 器18的起始溫度("light off溫度)，則向蒸發(fā)單元12供應(yīng)水溶液45。 如果蒸發(fā)單元12、添加管道2和/或蒸發(fā)室24還基本處于其運(yùn)行溫度，則 可以省略上述的診斷步驟。
在運(yùn)行中，加入到蒸發(fā)單元12里面的熱功率與水溶液45的輸送量對(duì) 應(yīng)。這尤其意味著，對(duì)于各輸送量的蒸發(fā)，檢驗(yàn)需要多少理論加熱功率。 如果測(cè)得的一個(gè)時(shí)間間隔的實(shí)際加熱功率低于理論加熱功率，則對(duì)使用者 給出警示，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)添加管道2和/或配量管道21橫截面的減小。
此外有利的是，在規(guī)則的、給定的時(shí)間間隔中使蒸發(fā)單元12、添加管 道2、蒸發(fā)室24、水解催化器17、配量管道21和/或添加單元46加熱到位 于正常運(yùn)行溫度以上的溫度，以由此溶解可能存在的淀積。
在結(jié)束蒸發(fā)時(shí)、例如在內(nèi)燃機(jī)停機(jī)時(shí)，可以使水溶液45從添加管道2 回輸。優(yōu)選在從添加管道2回輸前首先中止水溶液45的輸送，但是還使蒸 發(fā)單元12、添加管道2和/或蒸發(fā)室24加熱到通常的溫度，以由此執(zhí)行完 全蒸發(fā)，并由此防止在回輸時(shí)蒸發(fā)單元12、添加管道2和/或蒸發(fā)室24中 可能存在的污物進(jìn)入到輸送管道6里面。在一定的時(shí)間過后，可以通過輸送機(jī)構(gòu)19開始回輸。以有利的方式在連接單元11中或與其相鄰地構(gòu)成閥 門，通過該閥門可以在回輸時(shí)抽吸空氣。原則上一直回輸?shù)捷斔凸艿?基 本排空到儲(chǔ)罐20里面。
在要被輸送的水溶液45的輸送量劇烈變化時(shí)，例如這可能源于內(nèi)燃機(jī) 排氣中的氮氧化物濃度劇烈增加，可能產(chǎn)生蒸發(fā)單元12不能突然蒸發(fā)明顯 更大量水溶液45的情況，因?yàn)椴荒苓@樣快速地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)增加地加熱。在這 種情況下，優(yōu)選只這樣提高水溶液45的輸送量，使得正好還能夠?qū)崿F(xiàn)完全 蒸發(fā)。
要分配的還原劑量和因此也要蒸發(fā)的水溶液45量可以根據(jù)例如至少 一個(gè)下列條件確定
a) 排氣中的氮氧化物濃度；
b ) 預(yù)測(cè)的優(yōu)選在排氣通過SCR催化器18時(shí)出現(xiàn)的氮氧化物； c) SCR催化器18正好可以轉(zhuǎn)換的最大的還原劑量。 儲(chǔ)罐20、輸送管道6、蒸發(fā)單元12、添加管道2、蒸發(fā)室24和/或水 解催化器17可以例如形成為與內(nèi)燃機(jī)油箱熱接觸。為了防凍，這個(gè)油箱通 常具有加熱器，該加熱器也可以為上述結(jié)構(gòu)部件提供防凍。
此外描述了一種用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的裝置15。這個(gè)裝置包括至少一 個(gè)還原劑溶液蒸發(fā)器16、與還原劑溶液蒸發(fā)器16連接的用于水解尤其尿 素成氨的水解催化器17、和用于選擇性催化還原氮氧化物(NOx)的SCR 催化器18。還原劑溶液蒸發(fā)器16包括用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的 氣體混合物的蒸發(fā)單元12:
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。
通過蒸發(fā)單元12可以蒸發(fā)包括至少 一種還原劑前體的水溶液45。 SCR 催化器18在排氣管14中構(gòu)成，其中還原劑溶液蒸發(fā)器16和水解催化器 17在排氣管14外部并與排氣管連接地構(gòu)成。
這個(gè)裝置15可以以有利的方式改進(jìn)，其中，使用于連接蒸發(fā)單元12 的輸送管道6與溶液45的儲(chǔ)罐20連接。在此輸送管道6和蒸發(fā)單元12通過連接單元11相互連接。這個(gè)連接單元11至少部分地由小于10W/mK (瓦每米凱爾文)、優(yōu)選小于2W/mK、特別優(yōu)選小于l W/mK、尤其是 0.2W/mK的導(dǎo)熱性的材料制成。此外有利的是，使連接單元ll由至少一 種材料構(gòu)成，它由至少一種下列材料構(gòu)成
a) 陶瓷材料，和
b) 聚四氟乙烯(PTFE)。
此外有利的是，這樣構(gòu)成連接單元11,使得在連接單元11的長度上 可以保持40K/mm (凱爾文每毫米)或更大的溫度梯度。此外使水解催化 器17具有最高60J/K (焦耳每凱爾文)的熱容量。水解催化器17的容積 為100ml或更小。
優(yōu)選使水解催化器包括殼體管，其中在確定上述熱容量時(shí)不考慮殼體
管。在殼體管中優(yōu)選構(gòu)成至少一個(gè)至少部分形成結(jié)構(gòu)的金屬層。優(yōu)選在內(nèi) 部部位具有其中不形成至少部分形成結(jié)構(gòu)的層的一自由部位，它至少包括
殼體管橫截面面積的20 %或甚至50 % 。
水解催化器17以有利的方式具有600cpsi ( cells per squardnch)或更 小、優(yōu)選400cpsi或更小、特別優(yōu)選300、 200或100cpsi或更小的單元密 度。優(yōu)選使水解催化器17機(jī)械地與排氣管14連接。優(yōu)選使水解催化器17 與排氣管14在熱上脫離聯(lián)接。
按照這個(gè)裝置15的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，構(gòu)成至少一個(gè)桿狀加熱部件 69，通過它可以加熱至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件
a) 水解催化器17，和
b) 蒸發(fā)室24的至少一部分。
此外有利的是，可以對(duì)至少 一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行溫度控制 a) 輸送管道6的至少一部分； b )水解催化器17;
c) 蒸發(fā)單元12的至少一部分；
d) 用于添加產(chǎn)生的氨到排氣系統(tǒng)的配量管道21;和
e) 添加單元46，通過它使水解催化器17與排氣管14連接。此外有利的是，構(gòu)成用于溫度控制的機(jī)構(gòu)4、 7、 27、 31、 49、 50，它 們包括至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件 a) 力口熱絲；
a) 珀耳帖元件8;
b) 冷卻體9;
c) 桿狀的力p熱元件69;和 b)用于燃料燃燒的機(jī)構(gòu)63。
此外有利的是，至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件具有催化尿素水解的覆層
a) 連接單元ll的至少一部分；
b) 用于添加氣體混合物到水解催化器17的添加管道2的至少一部
分；
c) 蒸發(fā)單元12的至少一部分；
d) 用于添加產(chǎn)生的還原劑到排氣系統(tǒng)的配量管道21的至少一部分；
和
e) 添加單元46的至少一部分，通過該添加單元使水解催化器17與 排氣管14連接。
此外有利的是，構(gòu)成添加單元46，通過它使水解催化器17與內(nèi)燃機(jī) 排氣管14流體連接。尤其是添加單元46包括被動(dòng)的混合機(jī)構(gòu)，通過它可 以使加入的物質(zhì)與排氣混合。優(yōu)選使混合機(jī)構(gòu)包括至少 一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件
a) 擋板34，和
b) 蜂窩體52，該蜂窩體這樣構(gòu)成，使排氣13至少部分地以相對(duì)于 排氣主通流方向45的角度通流蜂窩體。
以有利的方式使蜂窩體52具有用于流體通流的通道和斷口 ，它們使相 鄰的通道相互連接。
在這個(gè)裝置15的改進(jìn)方案中，這樣構(gòu)成至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件
a) 添力口單元46,和
b) 排氣管14，
使得在運(yùn)行中添加單元46到排氣管14的入口部位形成流體技術(shù)的靜止區(qū)或死區(qū)。
按照這個(gè)裝置15的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在水解催化器17下游構(gòu)成隔 熱部72。這個(gè)隔熱部72優(yōu)選設(shè)計(jì)成直接連接在水解催化器17上。
按照這個(gè)裝置15的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件包括至 少一個(gè)溫度傳感器
a ) 添力口單元46;
b ) 水解催化器17;
c) SCR催化器18;
d) 蒸發(fā)單元12;
e) 添加管道2;
f) 蒸發(fā)室24;和
g) 用于添加產(chǎn)生的還原劑到排氣管14的配量管道21。 優(yōu)選使這個(gè)溫度傳感器與電源連接，由此它也可以用于加熱相應(yīng)的結(jié)
構(gòu)部件a)至g)。
按照這個(gè)裝置15的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，構(gòu)成輸送機(jī)構(gòu)19,通過它使 水溶液45從儲(chǔ)罐輸送到蒸發(fā)單元24。優(yōu)選使輸送機(jī)構(gòu)19包括至少一個(gè)優(yōu) 選為配量泵的泵。按照一個(gè)有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使泵可以建立一輸送壓力， 它高于在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中在添加單元46和/或配量管道21上最高可能的排氣 壓力。按照這個(gè)裝置15的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在輸送機(jī)構(gòu)19與蒸發(fā)單元 12之間構(gòu)成至少一個(gè)用于配量水溶液45的閥門。
此外在這里要描述一種用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的有利方法。該方法包括
至少一個(gè)下列步驟
a)制備至少一種下列物質(zhì) al)還原劑，和
a2)包括至少一種還原劑前體的氣體混合物； b )水解至少 一種還原劑前體，其中獲得還原劑混合物35; c)以還原劑混合物35和排氣14加載SCR催化器18,以至少部分選 擇性催化還原包括在排氣中的氮氧化物(NOx)。在步驟b)后實(shí)現(xiàn)還原劑混合物35與至少部分排氣14的混合。 有利地可以使這個(gè)方法由此得到改進(jìn)，在步驟a)中在蒸發(fā)單元12中
實(shí)現(xiàn)包括至少一種還原劑前體的水溶液45的蒸發(fā)。此外優(yōu)選使步驟b )至
少部分地在水解催化器17中實(shí)現(xiàn)。
按照這種方法的一個(gè)有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件的溫
度
a) 蒸發(fā)單元12的至少一部分； b ) 水解催化器17;
c ) 用于輸送水溶液45到蒸發(fā)單元12的輸送管道6; d ) 用于添加氣體混合物到水解催化器17的添加管道2;
e) 用于添加產(chǎn)生的還原劑到排氣系統(tǒng)的配量管道21;和
f) 添加單元46，通過它使水解催化器17與內(nèi)燃機(jī)排氣管14流體連接。
在此在SCR催化器18上游構(gòu)成所述連接。此外有利的是，對(duì)至少一 個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行溫度控制
a) 蒸發(fā)單元12的至少一部分；
b) 水解催化器17;
c) 用于輸送水溶液45到蒸發(fā)單元12的輸送管道6;
d )用于添加氣體混合物到水解催化器17的添加管道2; e)用于添加產(chǎn)生的還原劑到排氣系統(tǒng)的配量管道21;和 f )添加單元46,通過它使水解催化器17與內(nèi)燃機(jī)排氣管14流體連接。 這種方法的另 一擴(kuò)展結(jié)構(gòu)包括，通過輸送管道6輸送水溶液45到還原 劑溶液蒸發(fā)器16。在此有利的是，通過輸送管道6可以回輸水溶液45。按 照這種方法的另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在一秒內(nèi)蒸發(fā)高達(dá)2.5ml的水溶液45。 按照這種方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在開始溫度控制措施之前確定至
少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件上的溫度 a ) 水解催化器17;
b ) 蒸發(fā)單元12;c) 用于添加產(chǎn)生的還原劑到排氣管14的配量管道21;和
d ) 添加單元46，通過它使水解催化器17與內(nèi)燃機(jī)排氣管14流體連
接，
并且將該結(jié)構(gòu)部件與另一結(jié)構(gòu)部件的其它溫度進(jìn)行比較。按照這種方法的 另 一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，僅在通過溫度比較得出確定的溫度與其它結(jié)構(gòu)部件的 溫度最多偏離給定的差值時(shí)，才蒸發(fā)水溶液45。
按照另 一有利的方面，建議用于制備包括至少 一種下列物質(zhì)的氣體混 合物的裝置1:
a) 至少一種還原劑；和
b) 至少一種還原劑前體。
在此，裝置1包括用于包括至少一種還原劑前體的水溶液45的儲(chǔ)罐20。 從儲(chǔ)罐20將水溶液45通過輸送機(jī)構(gòu)19輸送到至少一個(gè)具有分配孔3的添 加管道2。有利地構(gòu)成用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4，通過它可以使至少一 個(gè)添加管道2加熱到超過水的沸點(diǎn)溫度的臨界溫度以上。優(yōu)選使這個(gè)溫度 為350'C或更高、優(yōu)選400'C或更高、尤其是410。C至430'C。這個(gè)裝置1 的有利改進(jìn)方案規(guī)定，使輸送機(jī)構(gòu)19包括至少一個(gè)泵。該泵優(yōu)選是配量泵。 按照這個(gè)裝置的另 一有利改進(jìn)方案，在輸送機(jī)構(gòu)19與添加管道2之間構(gòu)成 用于配量水溶液45量的閥門。此外用于加熱的機(jī)構(gòu)4包括至少一個(gè)下列部 件
a) 電阻加熱器；
b) 用于利用至少另 一結(jié)構(gòu)部件廢熱的熱傳遞機(jī)構(gòu)；
c) 至少一個(gè)珀耳帖元件；和
d) 用于燃料燃燒的機(jī)構(gòu)。
這個(gè)裝置的另一有利改進(jìn)方案的特征在于，這樣構(gòu)成裝置1,使得在 運(yùn)行中溫度在添加管道2的長度上最高位于平均溫度以上和以下25°C。
這個(gè)裝置的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的特征在于，添加管道2具有最大 20mii^的通流橫截面。此外有利的是，添加管道2由包括至少一種下列原 料的材料構(gòu)成a) 銅5
b) 鋁；
c) 鎳基材料；
d) 鉻鎳鋼；和
e) 特種鋼。
添加管道2尤其具有0.1至5m的長度、尤其0.3至0.7m的長度、特 別優(yōu)選基本0.5m。添加管道2優(yōu)選具有0.1至0.5mm的壁厚。添加管道2 優(yōu)選具有至少150J/K (焦耳每凱爾文)的熱容量。
按照這個(gè)裝置1的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，添加管道2和用于加熱添加管道2 的機(jī)構(gòu)4至少在至少局部部位中具有至少一個(gè)下列的相互布置
a) 添加管道2和用于加熱添加管道的機(jī)構(gòu)4至少在局部部位中相互 同軸地構(gòu)成；
b ) 添加管道2和用于加熱添加管道的機(jī)構(gòu)4至少在局部部位中相互 共中心地構(gòu)成；
c) 添加管道2和用于加熱添加管道的機(jī)構(gòu)4至少在局部部位中并排 地構(gòu)設(shè)置；
d ) 添加管道2至少在局部部位中圍繞用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4 環(huán)繞地構(gòu)成；
e) 用于加熱添加管道2的機(jī)構(gòu)4至少在局部部位中是桿狀加熱部件 69，添加管道2圍繞桿狀加熱部件69環(huán)繞地構(gòu)成；和
f) 添加管道2形成桿狀加熱部件69中的通道。
按照裝置1的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使添加管道2和用于加熱添加管道 2的機(jī)構(gòu)4至少在局部部位中材料結(jié)合地相互連接。材料結(jié)合的連接尤其 是釬焊和/或焊接連接。
按照裝置1的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，使添加管道2至少部分地配有催化 還原劑前體水解成還原劑的覆層。優(yōu)選使裝置1包括至少一個(gè)用于確定添 加管道2溫度的傳感器5。優(yōu)選使這個(gè)傳感器與電源5連接，以由此例如 在緊急程序范圍內(nèi)使添加管道2加熱到超過臨界溫度。此外描述一種用于制備包括至少 一種下列物質(zhì)的氣體混合物的有利方
法
a) 至少一種還原劑，和
b) 至少一種還原劑前體。
在此，至少一種還原劑前體的水溶液45從儲(chǔ)罐20輸送到添加管道2 里面。在此這樣加熱添加管道2，使水溶液45完全蒸發(fā)成氣體混合物。在 此，完全尤其是指蒸發(fā)90重量％和或更多的水溶液、優(yōu)選95重量％或更 多、特別優(yōu)選98重量％的水溶液。這個(gè)方法的一個(gè)有利改進(jìn)方案針對(duì)包括 在至少一個(gè)下列組分里面
A) 混合物，和
B) 水溶液 的至少一種還原劑前體
a )尿素，和 b)氨。
此外有利的是，在添加管道2里面的溫度位于380。C至450。C之間的平 均溫度。優(yōu)選該溫度在添加管道2的長度上最高在平均溫度以上或以下25 'C,優(yōu)選為380。C至450。C的平均溫度。
按照這個(gè)方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在加熱時(shí)使用以高達(dá)500W/s變 化的加熱功率。優(yōu)選將0.5ml/s的水溶液45量輸送到添加管道2里面。此 外優(yōu)選添加管道2具有最大20mn^的通流橫截面。優(yōu)選使添加管道2加熱 到第二溫度，該第二溫度高于水溶液45完全蒸發(fā)的臨界溫度，以溶解可能 存在的淀積。
按照這個(gè)方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，在開始蒸發(fā)前確定添加管道2的 溫度并且與另一已知的溫度進(jìn)行比較。在此它例如可以是在汽車中已知或 測(cè)得的溫度，例如通過外部溫度傳感器測(cè)得的外部溫度或冷卻水溫度。
按照這個(gè)方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，通過電阻加熱實(shí)現(xiàn)對(duì)添加管道2 的加熱，其中在開始加熱前確定這個(gè)電阻加熱器的電阻并且根據(jù)獲得的電 阻加熱添加管道。這個(gè)方法的另一有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)是，監(jiān)控加熱添加管道2時(shí)引入的加熱功率。按照這個(gè)方法的另一擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，如果加熱功率在給定 的時(shí)間間隔上保持在與要被蒸發(fā)的水溶液量有關(guān)的數(shù)值以下，則中斷加熱。 按照本發(fā)明的裝置1和按照本發(fā)明的方法能夠以有利的方式制備用于
選擇性催化還原內(nèi)燃機(jī)排氣中的氮氧化物的還原劑。將蒸發(fā)單元12設(shè)計(jì)為 蒸發(fā)室24和將水解催化器17設(shè)置在排氣系統(tǒng)外部的優(yōu)選結(jié)構(gòu)能夠以有利 的方式實(shí)現(xiàn)小尺寸的水解催化器17，并由此實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
附圖標(biāo)記列表
1用于制備氣體混合物的裝置
2添加管道
3分配孔
4用于加熱添加管道的機(jī)構(gòu)
5傳感器
6輸送管道
7用于控制溫度的機(jī)構(gòu)
8珀耳帖元件
9冷卻體
10電接頭
11連接單元
12蒸發(fā)單元
13排氣
14排氣管
15用于處理內(nèi)燃機(jī)排氣的裝置
16還原劑溶液蒸發(fā)器
17水解催化器
18SCR催化器
19輸送機(jī)構(gòu)
20儲(chǔ)罐21 配量管
22 配量孔
23 混合機(jī)構(gòu)
24 蒸發(fā)室
25 第一孔
26 第二孔
27 用于加熱蒸發(fā)室的;f幾構(gòu)
28 結(jié)構(gòu)
29 蒸發(fā)單元的殼體
30 加熱導(dǎo)體接頭
31 用于對(duì)水解催化器進(jìn)行溫度控制的機(jī)構(gòu)
32 水解催化器的殼體
33 連接才幾構(gòu)
34 導(dǎo)板
35 還原劑混合物
36 第三孔
37 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)
38 加熱導(dǎo)體
39 第一溫度傳感器
40 連接部件
41 第一加熱導(dǎo)體接頭
42 第二加熱導(dǎo)體接頭
43 第二溫度傳感器
44 第二連接部件
45 水溶液
46 添力口單元
47 第三溫度傳感器
48 第四溫度傳感器49 溫度控制才幾構(gòu)
50 添加溫度控制機(jī)構(gòu)
51 控制單元
52 蜂窩體
53 混合機(jī)構(gòu)
54 主通流方向
55 缺口
56 小孔
57 長度
58 第一排氣段
59 第二排氣段
60 用于流體引導(dǎo)的機(jī)構(gòu)
61 入口
62 噴嘴
63 用于燃燒碳?xì)浠衔锏臋C(jī)構(gòu)
64 用于分離液滴的^L構(gòu)
65 管道
66 碰撞板
67 偏轉(zhuǎn)
68 殼體
69 桿狀加熱部件
70 電接頭
71 連接機(jī)構(gòu)
72 隔熱部
73 隔熱板
74 氣隙隔熱部
75 外部殼體
76 內(nèi)部殼體77 閥門
78 控制接頭
79 入口部位
80 隔板
81 溫度傳感器
82 蜂窩體
83 平整的金屬層
84 波形金屬層
85 殼體管
86 通道
87 環(huán)形蜂窩體
88 層
89 平整部位 卯波形部位
91 外部的殼體管
92 內(nèi)部的殼體管
權(quán)利要求
1. 一種用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的氣體混合物的裝置(1)a)至少一種還原劑，和b)至少一種還原劑前體，在該裝置中，構(gòu)成用于包括至少一種還原劑前體的水溶液(45)的儲(chǔ)罐(20)，該儲(chǔ)罐與蒸發(fā)室(24)流體連接，并構(gòu)成用于配量水溶液(45)到蒸發(fā)室(24)的機(jī)構(gòu)，其中構(gòu)成用于加熱蒸發(fā)室(24)的機(jī)構(gòu)(27，63)，通過該機(jī)構(gòu)可以使蒸發(fā)室(24)加熱到高于或等于使水溶液(45)至少部分地蒸發(fā)的臨界溫度的溫度。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，蒸發(fā)室(24)包括基本 封閉的容積，它僅僅具有用于連接水溶液(45)的輸送管道(6)的第一開 孔(25)和用于連接排出氣體混合物的添加管道(2)的第二開孔(26)。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，蒸發(fā)室(24)包括基本 封閉的容積，它僅僅具有用于連接水溶液(45)的輸送管道(6)的第一開 孔(25)、用于連接排出氣體混合物的添加管道(2)的第二開孔(26)、 和用于添加排氣(14)的第三開孔(36)。
4. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用于加熱蒸 發(fā)室(24)的機(jī)構(gòu)(27, 63)包括至少一個(gè)下列結(jié)構(gòu)部件a)電阻加熱器(27);和b )用于燃燒燃料的機(jī)構(gòu)(63 )。
5. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，裝置(l) 設(shè)計(jì)成使得，在運(yùn)行中，蒸發(fā)室(24)的溫度最高位于平均溫度以上和以 下25攝氏度。
6. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，蒸發(fā)室(24 ) 至少在局部部位中具有用于提高表面潤濕性的機(jī)構(gòu)(28)。
7. —種用于制備包括至少 一種下列物質(zhì)的氣體混合物的方法 a)至少一種還原劑，和b)至少一種還原劑前體，其中使至少一種還原劑前體的水溶液(45)輸送到蒸發(fā)室(24)，其 特征在于，這樣加熱蒸發(fā)室(24)，使水溶液(45)完全蒸發(fā)成氣體混合 物。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，使水溶液(45)以水滴 形式輸送到蒸發(fā)室(24)里面。
9. 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，使蒸發(fā)室(24)包 括基本封閉的容積，它僅僅具有用于連接水溶液(45 )的輸送管道(6 )的 第一開孔(25 )和用于連接排出氣體混合物的添加管道(2 )的第二開孔(26 )。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，使蒸發(fā)室(24)包 括基本封閉的容積，它僅僅具有用于連接水溶液(45 )的輸送管道(6 )的 第一開孔(25 )、用于連接排出氣體混合物的添加管道(2 )的第二開孔(26 )、 和用于添加排氣(14)的第三開孔(36)。
11. 如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使蒸發(fā) 室(24)通過電阻加熱器(27)加熱。
12. 如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使蒸發(fā) 室(24)加熱到350。C至450。C的平均溫度。
13. 如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使蒸發(fā) 室(24)加熱到一平均溫度，在蒸發(fā)室(24)上沒有偏離該平均溫度高于 + 25C或-25°C的溫度的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制備包括至少一種下列物質(zhì)的氣體混合物的裝置(1)a)至少一種還原劑和b)至少一種還原劑前體，其中構(gòu)成用于包括至少一種還原劑前體的水溶液(45)的儲(chǔ)罐(20)，它與蒸發(fā)室(24)流體連接，并構(gòu)成用于配量水溶液(45)到蒸發(fā)室(24)的機(jī)構(gòu)，其中構(gòu)成用于加熱蒸發(fā)室(24)的機(jī)構(gòu)(27，63)，通過它們可以使蒸發(fā)室(24)加熱到高于或等于使水溶液(45)至少部分地蒸發(fā)的臨界溫度。按照本發(fā)明的裝置(1)和按照本發(fā)明的方法能夠以有利的方式制備用于在內(nèi)燃機(jī)排氣中選擇性催化還原氮氧化物的還原劑。將蒸發(fā)單元(12)設(shè)計(jì)為蒸發(fā)室(24)和將水解催化器(17)設(shè)置在排氣系統(tǒng)外部的優(yōu)選結(jié)構(gòu)能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)小尺寸的水解催化器(17)，并由此實(shí)現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101443096SQ200780017581
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者M·布魯格爾, P·希爾特, R·布呂科, T·黑里希, U·克列寧 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司