AT518758B1 - Abgasnachbehandlungs-vorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine aufweisend: zumindest eine Abgaszufuhr (2), zumindest einen inneren Kanal (3) mit einem eintrittsseitigen Ende (3a) und einem austrittsseitigen Ende (3b), zumindest einen den inneren Kanal (3) mantelförmig umgebenden äußeren Kanalabschnitt (4) mit einem eintrittsseitigen Ende (4a) und einem austrittsseitigen Ende (4b), zumindest einen Injektor (7) zum Einbringen eines Zusatzstoffes, wobei der innere Kanal (3) und der äußere Kanalabschnitt (4) stromabwärts ihrer austrittseitigen Enden (3b, 4b) in einen gemeinsamen Kanalabschnitt (5) übergehen und im Bereich des eintrittsseitigen Endes (3a) des inneren Kanals (3) über eine Verbindungspassage (6) miteinander verbunden sind, und wobei die zumindest eine Abgaszufuhrleitung (2) in den äußeren Kanalabschnitt (4) einmündet. In dem äußeren Kanalabschnitt (4) zwischen der Einmündung der Abgaszufuhrleitung (2) und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt (5) ist zumindest ein querschnittsregulierendes Element (8) zur Durchflussregulierung angeordnet, wobei der innere Kanal (3) durch ein inneres Rohr (13) gebildet wird und der äußere Kanalabschnitt (4) zwischen dem inneren Rohr (13) und einem das innere Rohr (13) umgebenden äußeren Rohr (14) verläuft, wobei der innere Kanal (3) und der äußere Kanalabschnitt (4) im Bereich zwischen ihren gegenüberliegenden Enden (3a, 3b) des inneren Kanals (3) vollständig voneinander getrennt sind. Das querschnittsregulierende Element (8) erstreckt sich zwischen dem inneren Rohr (13) und dem äußeren Rohr (14) und weist zumindest einen Durchtritt (9) auf, der zum Mantel des inneren Rohres (13) hin offen ausgeführt ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine aufweisend: zumindest eine Abgaszufuhr, zumindest einen inneren Kanal mit einem eintrittsseitigen Ende und einem austrittsseitigen Ende, zumindest einen den inneren Kanal mantelförmig umgebenden äußeren Kanalabschnitt mit einem eintrittsseitigen Ende und einem austrittsseitigen Ende, zumindest einen Injektor zum Einbringen eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom, wobei der innere Kanal und der äußere Kanalabschnitt stromabwärts ihrer austrittseitigen Enden in einen gemeinsamen Kanalabschnitt übergehen und im Bereich des eintrittsseitigen Endes des inneren Kanals über eine Verbindungspassage miteinander verbunden sind, und wobei die zumindest eine Abgaszufuhrleitung in den äußeren Kanalabschnitt einmündet.

[0002] Es ist bekannt, von einer Verbrennungskraftmaschine kommende Abgase mittels geeigneten Abgasnachbehandlungsvorrichtung, z.B. in Form von Katalysatorelemente zu reinigen, um umweltschädliche Verbrennungsprodukte zu unbedenklichen gasförmigen Verbindungen umzuwandeln. Zunehmend strenger werdende Abgasvorschriften erfordern dabei immer komplexere Aufbauten.

[0003] Beispielsweise ist es bei Dieselmotoren erforderlich, Stickoxide im Abgas zu reduzieren. Dazu kann mittels Zugabe von Reduktionsmitteln wie z.B. einem Wasser-Harnstoff-Gemisch über eine selektive katalytische Reduktion eine Reduzierung der Stickoxide zu Stickstoff und Wasser erfolgen. Dies erfolgt in einem SCR-Katalysator. Beispielhaft zeigt die DE 10 2009 036511 A1 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere einen SCR Katalysator, mit einer Eingabeeinrichtung für Wasser-Harnstoff-Gemisch. Stromabwärts der Eingabeeinrichtung sind eine Mischeinrichtung und eine Umlenkeinrichtung vorgesehen.

[0004] Die DE 102010056314 A1 offenbart (insb. in Fig. 3) eine Vorrichtung zum Verteilen von Fluiden (insb. Wasser-Harnstoff-Gemisch) in Abgasanlagen einer Brennkraftmaschine, wobei eine Mehrzahl von Einzelmaßnahmen kombiniert wird. Innerhalb eines Rohrabschnittes ist ein Innenrohr angeordnet, in das eine Einspritzdüse einer Einspritzeinrichtung mündet. Ein Teil des Abgasstroms wird am Innenrohr außenseitig vorbeigeführt. Stromabwärts des Innenrohres vereinigen sich der durch das Innenrohr strömende Anteil des Abgasstroms und der durch das Innenrohr strömende Anteil des Abgasstromes wieder. Durch das Umströmen wird das Innenrohr erwärmt und somit eine Verdampfung von Fluid an den Oberflächen des Innenrohrs sowie der Mischvorrichtung begünstigt. Die Aufteilung der Abgasströme erfolgt ausschließlich durch die Wahl der Rohrdurchmesser. Nachteilig ist insbesondere die aufwendige Konstruktion, die sich durch die Mehrzahl an Einzelmaßnahmen ergibt. Eine solche Konstruktion erfordert insbesondere in Längsrichtung der Vorrichtung viel Raum. Wenn eine entsprechende Konstruktion gewählt ist, ist eine Veränderung bzw. Anpassung kaum oder nur mit hohem Aufwand möglich.

[0005] Die DE 10 2012 014 333 A1 beschreibt eine Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, die ein einen Eintrittsquerschnitt aufweisendes Gehäuse und ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes, sich im Wesentlichen parallel zu einer Hauptinjektionsrichtung einer Dosiereinrichtung zur Zuführung einer Flüssigkeit erstreckendes Innenrohr mit einem im Inneren des Innenrohres ausgebildeten Vormischbereich umfasst. Das Gehäuse weist einen spiralförmigen Gehäuseabschnitt auf. Die Dosiereinrichtung ist an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnet. Ein Abgashauptstrom ist zwischen dem Gehäuse und der äußeren Mantelfläche des Innenrohres geführt und wird einem Hauptmischbereich zugeführt. Ein Abgasteilstrom wird durch einen Innenrohrdurchtritt in einen Vormischbereich nahe der Dosiereinrichtung zugeführt. Der Abgasteilstrom mündet über den Vormischbereich in den Hauptmischbereich ein. Der Abgashauptstrom weist einen größeren Durchmesser als der Abgasteilstrom auf.

[0006] Aus der DE 11 2012 000 021 B4 ist eine Vorrichtung zum Mischen einer wässrigen Reduktionsmittellösung zum Abgas bekannt, welche ein Abgasrohr mit einem Kniestück und ei nen Injektor zur Einspritzung des Reduktionsmittels umfasst. Das Kniestück weist einen gekrümmten Abschnitt und einen geraden Teil auf, der auf einer stromabwärtigen Seite des Kniestücks angeordnet ist. Der Injektor ist außerhalb des gekrümmten Abschnittes angeordnet. Im Kniestück ist ein Mischrohr mit einer Mehrzahl an Öffnungen angeordnet. Auf einer stromabwärtigen Abgasseite des Mischrohres ist mit Abstand ein Innenrohr angeordnet, welches das Abgas durch seine Innenseite und seine äußere Peripherie hindurchströmen lässt.

[0007] Die WO 2009/024815 A2 offenbart ein Abgassystem mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einem Strömungspfad und einem Injektor in einem zweiten Strömungspfad, wobei eine Flüssigkeit über den Injektor in den zweiten Strömungspfad eingespritzt wird.

[0008] Eine weitere Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einer Zumischeinrichtung für ein flüssiges Medium in das Abgas ist aus der US 2013/0305696 A1 bekannt. Dabei wird das flüssige Medium in eine abgasdurchströmte Einspritzkammer eingespritzt, welche in radialer Richtung von einer rohrförmigen Wand begrenzt ist. Die Einspritzkammer mündet über einen Auslass in eine Mischkammer. Außerhalb der rohrförmigen Wand führt ein abgasführender Bypasskanal, welcher über einen weiteren Auslass ebenfalls in die Mischkammer mündet. Die Einspritzkammer wird dabei durch eine Endwand von der Mischkammer getrennt, wobei die Auslässe in einem Peripheriebereich der Endwand angeordnet sind.

[0009] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu beseitigen bzw. zu verringern und eine Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung bereitzustellen, mit der auf einfache, platzsparende und flexible Weise erreicht werden kann, dass sich die Abgase mit dem Zusatzstoff optimal vermischen und gleichzeitig eine Ablagerung des Zusatzstoffes an den Innenwänden der Vorrichtung verhindert bzw. gering gehalten wird. Die Herstellung soll mit geringem Konstruktions- und Kostenaufwand ermöglicht werden.

[0010] Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem äußeren Kanalabschnitt zwischen der Einmündung der Abgaszufuhrleitung und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt zumindest ein querschnittsregulierendes Element zur Durchflussregulierung angeordnet ist, wobei der innere Kanal durch ein inneres Rohr gebildet wird und der äußere Kanalabschnitt zwischen dem inneren Rohr und einem das innere Rohr umgebenden äußeren Rohr verläuft, wobei der innere Kanal und der äußere Kanalabschnitt im Bereich zwischen ihren gegenüberliegenden Enden des inneren Kanals vollständig voneinander getrennt sind, und wobei sich das querschnittsregulierende Element zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr erstreckt und zumindest einen Durchtritt aufweist, der zum Mantel des inneren Rohres hin offen ausgeführt ist.

[0011] Die Rohr-in-Rohr Anordnung erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion. Eine koaxiale Anordnung der Rohre wird dabei bevorzugt.

[0012] Dadurch, dass der innere Kanal und der äußere Kanalabschnitt im Bereich zwischen den gegenüberliegenden Enden des inneren Kanals vollständig voneinander getrennt sind, wird eine vorzeitige Vermischung des im äußeren Kanalabschnittes strömenden Abgasanteils (vorzugsweise noch nicht mit dem Zusatzstoff versetzt) und dem im inneren Kanal strömenden Abgasanteils verhindert.

[0013] Dadurch, dass das querschnittsregulierende Element Durchtritte aufweist, die zum Mantel des inneren Rohres hin offen sind wird der Teilstrom in stärkerem Ausmaß gezwungen, direkt entlang des Mantels des inneren Rohres zu strömen.

[0014] Durch die Einmündung der Abgaszufuhr in den mantelförmigen äußeren Kanalabschnitt erfolgt bereits eine Verwirbelung des Abgasstromes, die in weiterer Folge eine gute Durchmischung mit dem injizierten Zusatzstoff gewährleistet. Das den Kanalquerschnitt des äußeren Kanals verengende oder erweiternde Element (im Folgenden: querschnittsregulierendes Element) bildet zumindest einen Durchtritt bzw. eine Durchtrittsöffnung aus. Das querschnittsregulierende Element erlaubt damit zwar den Durchtritt von Abgas, bestimmt aber gezielt jenen Anteil des Abgases, der durch den äußeren Kanal direkt zum gemeinsamen Kanalabschnitt strömt. Der nicht durch das querschnittsregulierende Element strömende Anteil des Abgasstro mes gelangt über die Verbindungspassage und den inneren Kanal in den gemeinsamen Kanalabschnitt. Im gemeinsamen Kanalabschnitt vereinigen sich die zuvor aufgeteilten Abgasströme. Der im äußeren Kanal geleitete Abgasstrom sorgt für eine zuverlässige und gleichmäßige Erwärmung der den inneren Kanal begrenzenden Wände und verhindert dadurch ein Anlagern von - insbesondere flüssigen - Zusatzstoffen und/oder Reduktionsmittel wie beispielsweise Harnstoff(- Gemische) an der Innenwand des inneren Kanals. Es ist bevorzugt, dass der Abgasstrom im äußeren Kanalabschnitt noch nicht mit dem Zusatzstoff versetzt ist, um eine Ablagerung an den Außenwänden des äußeren Kanals zu verhindern: Die Beimengung erfolgt erst nach Aufteilung des Abgasstromes, vorzugsweise in der Verbindungspassage und/oder im inneren Kanal.

[0015] Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine Aufteilung derartig, dass 10-30% (vorzugsweise etwa 20%) des Abgasstromes durch das querschnittsregulierende Element strömen, während der Rest (70-90%, vorzugsweise 80%) durch den inneren Kanal geführt wird. Dies wird durch entsprechende Ausbildung des querschnittsregulierenden Elementes erreicht. Das querschnittsregulierende Element kann z.B. als Flanschteil, Blende oder Hindernis im äußeren Kanal ausgebildet sein; es kann mit der Wand des inneren oder äußeren Kanals lösbar, fest oder einstückig verbunden sein.

[0016] Damit bilden sich ein erster Abgaspfad von der Einmündung der Abgaszufuhr in den äußeren Kanalabschnitt, durch das querschnittsregulierende Element und den äußeren Kanalabschnitt bis zum Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt und ein zweiter Abgaspfad von der Einmündung der Abgaszufuhr in den äußeren Kanalabschnitt, durch die Verbindungspassage und durch den inneren Kanal bis zum Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt. Die Aufteilung des von der zumindest einen Abgaszufuhrleitung (z.B. Abgasrohr) einmündenden Abgasstromes ist wohldefiniert: Der entlang des ersten Abgaspfades verlaufende Teilstrom hat die Funktion des Erwärmens der den inneren Kanal begrenzenden Wände; der entlang des zweiten Abgaspfades verlaufende Teilstrom dient der Vermischung mit dem Zusatzstoff.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das querschnittsregulierende Element durch einen vorzugsweise austauschbaren Flanschteil gebildet wird, wobei der Gasstrom so aufgeteilt wird, dass das innere Rohr umströmt und beheizt wird. Das den Querschnitt des äußeren Kanalabschnitts verändernde Element weist somit Flanschflächen auf und bevorzugt auch Befestigungslöcher entlang seines Umfanges.

[0018] Ein Flanschteil kann auf einfache Weise in Form einer Scheibe mit Ausnehmungen bzw. Durchtrittsöffnungen gebildet sein. Ein Flanschteil ermöglicht zudem eine flexible Anwendung, wobei je nach Erfordernis Flanschteile mit unterschiedlichen Querschnitten eingesetzt werden können. Der Flanschteil kann in seinem peripheren Bereich (vorzugsweise umlaufend angeordnete) Befestigungslöcher aufweisen, mit denen der Flanschteil an einem Befestigungsflansch (eines Bauteils bzw. Komponente) der Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung lösbar verbunden sein kann. Eine solche flexible Lösung eignet sich insbesondere für eine Prototypenanwendung, da der durchströmte Querschnitt im Bereich des Flanschteiles (durch Austausch des Flanschteiles) bei Bedarf vergrößert werden kann und in der Ausführung als Flansch sehr einfach getauscht werden kann.

[0019] Vorzugsweise beträgt die Querschnittsverengung des querschnittsregulierenden Elementes - bezogen auf den Querschnitt des äußeren Kanals in dem an das querschnittsregulierende Element angrenzenden Bereich des äußeren Kanals - zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 66%. Dadurch wird an dem querschnittsregulierenden Element ein Rückstau verursacht, sodass ein Großteil des Abgasstromes durch die Verbindungspassage und den inneren Kanal geleitet wird.

[0020] In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass das querschnittsregulierende Element um das innere Rohr umlaufend ausgebildet ist und/oder eine Halterung für das innere Rohr bildet.

[0021] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das äußere Rohr über einen Befesti gungsflansch mit einem Bauteil der Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung verbunden ist und das querschnittsregulierende Element durch den Befestigungsflansch fixiert ist. Vorzugsweise ist dabei in dem betreffenden Bauteil die zumindest eine Abgaszufuhr ausgebildet. Für das querschnittsregulierende Element müssen daher keine gesonderten Befestigungsmechanismen vorgesehen werden.

[0022] In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Bauteil der Abgasnachbehand-lungs-Vorrichtung, in dem die zumindest eine Abgaszufuhr ausgebildet ist, auch die Verbindungspassage bildet. Dies ermöglicht neben einer kompakten Konstruktion eine Verringerung der Komponentenanzahl.

[0023] In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass die Verbindungspassage stirnseitig geschlossen ist. Dies ergibt bei seitlicher Zuführung der Abgase eine besonders kompakte und platzsparende Konstruktion.

[0024] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Abgaszufuhr zwischen der Verbindungspassage und dem querschnittsregulierenden Element in den äußeren Kanal einmündet.

[0025] In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Abgaszufuhr quer, vorzugsweise senkrecht zur Längsrichtung des äußeren Kanals in diesen einmündet. Dadurch erfolgt eine seitliche Einströmung des Abgases. Hier ist die Eintrittsöffnung der Abgaszufuhr in den äußeren Kanal der Mantelfläche des inneren Rohres zugewandt. Diese Maßnahmen sorgen einerseits für eine Verwirbelung bereits beim Eintritt der Abgase, andererseits ermöglichen sie eine kompakte und platzsparende Konstruktion.

[0026] In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass zumindest zwei Abgaszufuhren in den äußeren Kanal einmünden, vorzugsweise von gegenüberliegenden Seiten oder in Längsrichtung des äußeren Kanals hintereinander. Die Erfindung erlaubt damit auch die Integration zweier Abgaszufuhren, wobei der Verwirbelungsgrad beim Eintritt außerdem zunimmt.

[0027] Vorzugsweise weist der äußere Kanal zumindest zwischen der Einmündung der Abgaszufuhr und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Erwärmung entlang der Längsrichtung der Kanäle erreicht.

[0028] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verbindungspassage bezogen auf die Achse des inneren Kanals asymmetrisch ausgebildet ist und/oder dass die Abgasnachbe-handlungs-Vorrichtung zumindest eine asymmetrische Struktur, vorzugsweise Leitbleche und / oder Schaufelblätter, zum in-Drall-Versetzen der Strömung durch den inneren Kanal, aufweist, wobei vorzugsweise die zumindest eine asymmetrische Struktur im Bereich des eintrittsseitigen Endes des inneren Kanals ausgebildet ist. Diese Maßnahmen fördern zusätzlich die Vermischung des Zusatzstoffes im Abgasstrom.

[0029] In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Austrittsöffnung des Injektors in der Verbindungspassage oder in dem inneren Kanal angeordnet ist oder zum eintrittsseitigen Ende des inneren Kanals hin gerichtet ist. Dadurch wird der Zusatzstoff nur in den durch die Verbindungspassage und den inneren Kanal (zweiter Abgaspfad) strömenden Teilstrom beigemengt.

[0030] In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass der Injektor ausgebildet ist, um den Zusatzstoff in axialer Richtung des inneren Kanals, vorzugsweise zentral, einzubringen (axiale Eindosierung). Dadurch wird der Vermischungsgrad zusätzlich erhöht.

[0031] In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich der gemeinsame Kanalabschnitt in Strömungsrichtung verengt, wodurch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird.

[0032] Eine besondere Ausführungsform sieht zwei Rohre vor, wobei ein inneres Rohr von einem äußeren Rohr umgeben ist und zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr ein Bereich (äußerer Kanal) ist, in dem der eine Teil des Abgasstromes durchströmen kann. Das in nere Rohr ist über einen Flanschteil mit dem äußeren Rohr verbunden, wobei dieser Flanschteil nicht nur als „Halterung“ für das innere Rohr dient, sondern auch den Massenstrom im Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Rohr begrenzt. Der Flanschteil weist mehrere Ausnehmungen bzw. Bohrungen auf, über welche ein Teil des gesamten Abgasstroms außen entlang des Innenrohrs geführt wird. Durch die Öffnungen im Flanschteil wird ein Teil des Massenstroms, welcher zwischen innerem und äußerem Rohr strömt weitergeleitet und so kann der Mantel des inneren Rohrs mit diesem Teilmassenstrom beheizt werden.

[0033] Der Injektor ist bevorzugt so positioniert, dass er in das, vom äußeren Rohr her beheizte innere Rohr einspritzt, wobei der Massenstrom in das innere Rohr vorzugsweise von Leitblechen, Stellschaufeln, etc., odereine asymmetrische Zuführung in einen Drall versetzt wird.

[0034] Eine gleichmäßige Verteilung wird zusätzlich dadurch erreicht, dass der Injektor axial in ein Rohr dosiert, wodurch weitgehend vermieden werden soll, auf die Wandungen zu spritzen. Die Rohre können derart gewählt werden, dass sich die Querschnitte in Strömungsrichtung immer kleiner werden und sich daher die Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Ein Teil (z.B. von ca. 20 %) des Abgases wird nicht zum Injektor geführt, sondern dazu genutzt, das Innenrohr von außen zu beheizen. Dadurch werden Harnstoff-Ablagerungen am Innenrohr zusätzlich vermieden. Die beiden Abgasströme werden am Ende der beiden Rohre wieder zusammengeführt.

[0035] Im Folgenden wird die Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

[0036] In diesen zeigen schematisch: [0037] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung in Explosionsdarstellung, [0038] Fig. 2 die Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung im Schnitt parallel zur Längsachse, [0039] Fig. 3 die Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung im Schnitt quer zu einer Längsachse entlang der Linie lll-lll in Fig. 2, [0040] Fig. 4 die Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung im zusammengebauten Zustand in einer Schrägansicht, [0041] Fig. 5 eine Variante der Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung in einer Schrägansicht, [0042] Fig. 6 eine weitere Variante der Erfindung mit einer asymmetrischen Struktur in Form von Leitblechen in einer Schnittdarstellung quer zur Längsachse entlang der Linie lll-lll in Fig. 2.

[0043] Fig. 1 bis 4 zeigen eine Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine mit zwei Abgaszufuhrleitungen 2, einem inneren Kanal 3, einem äußeren Kanal 4, der den inneren Kanal 3 mantelförmig umgibt, und einem Injektor 7 zum Einbringen eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Reduktionsmittels zum Beispiel einer Harnstofflösung, in den Abgasstrom. Auch wenn das dargestellte Ausführungsbeispiel zwei Abgaszufuhrleitungen 2 zeigt lassen sich die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei nur einer Abgaszufuhrleitung 2 umsetzen.

[0044] Der innere Kanal 3 ist durch ein inneres Rohr 13 gebildet und der äußere Kanal 4 verläuft zwischen dem inneren Rohr 13 und einem äußeren Rohr 14, welches - konzentrisch angeordnet - das innere Rohr 13 umgibt. Der innere Kanal 3 und der äußere Kanal 4 sind im Bereich zwischen den gegenüberliegenden Enden 3a, 3b des inneren Kanals 3 durch das innere Rohr 13 vollständig voneinander getrennt.

[0045] Die Abgaszufuhr erfolgt aus den Abgaszufuhrleitungen 2 im Wesentlichen in den äußeren Kanal 4.

[0046] Im Bereich des eintrittsseitigen Endes 3a des inneren Kanals 3 sind die Kanäle 3, 4 über eine Verbindungspassage 6 miteinander verbunden. Hier gelangen Abgase von dem eintrittsseitigen Ende 4a des äußeren Kanals 4 in das eintrittsseitige Ende 3a des inneren Kanals 3. Der innere Kanal 3 und der äußere Kanal 4 gehen an ihren austrittseitigen Enden 3b, 4b in ei nen gemeinsamen Kanalabschnitt 5 über. Am austrittsseitigen Ende der Kanäle 3, 4 werden in der Verbindungspassage 5 die Abgasanteile des inneren 3 und des äußeren Kanals 4 wieder zu einem Gesamtstrom vereint.

[0047] Im äußeren Kanal 4 ist zwischen der Einmündung der Abgaszufuhren 2 und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt 5 zumindest ein querschnittsregulierendes Element 8 zur Durchflussregulierung angeordnet.

[0048] Die Abgaszufuhrleitungen 2 münden zwischen der Verbindungspassage 6 und dem querschnittsregulierenden Element 8 und quer (hier: senkrecht) zur Längsrichtung des äußeren Kanals 4 in diesen ein. Unter Längsrichtung des äußeren Kanals 4 wird hier im Wesentlichen dessen Längsmittelachse 40 verstanden. Dabei münden die Abgaszufuhrleitungen 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel von gegenüberliegenden Seiten in den äußeren Kanal 4 ein. Fig. 5 zeigt eine Variante bei der die Abgaszufuhrleitungen 2 in den äußeren Kanal 4 in Längsrichtung des äußeren Kanals 4 versetzt einmünden - eine bevorzugte Variante, wenn wenig Platz zur Verfügung steht.

[0049] In dieser Konstellation gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird ein erster Abgaspfad 15 von der Einmündung der Abgaszufuhrleitungen 2 in den äußeren Kanal 4, durch das querschnittsregulierende Element 8 und den äußeren Kanal 4 bis zum Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt 5 verlaufend gebildet; ein zweiter Abgaspfad 16 wird von der Einmündung der Abgaszufuhrleitungen 2 in den äußeren Kanal 4, durch die Verbindungspassage 6 und durch den inneren Kanal 3 bis zum Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt 5 gebildet.

[0050] Das querschnittsregulierende Element 8 wird in der dargestellten Ausführungsform durch einen austauschbaren Flanschteil, der zu diesem Zweck Durchtrittsöffnungen 9 bzw. Ausnehmungen aufweist, gebildet. Die Durchtrittsöffnungen 9 sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise mit Bezugsstrichen markiert. Der Flanschteil erstreckt sich in einer normal zur Längsmittelachse 40 verlaufenden Ebene zumindest zwischen dem äußeren Rohr 14 und dem inneren Rohr 13 bzw. in radialer Richtung darüber hinaus. Die Durchtrittsöffnungen 9 sind hier zum Mantel des inneren Rohres 13 hin offen und um den inneren Kanal 3 verteilt angeordnet.

[0051] Die Querschnittsverengung des querschnittsregulierenden Elementes 8 - bezogen auf den Querschnitt des äußeren Kanals 4 in dem an das querschnittsregulierende Element 8 stromauf- bzw. stromabwärts angrenzenden Bereich des äußeren Kanals 4 - beträgt zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 66%.

[0052] Das querschnittsregulierende Element 8, hier in Form des Flanschteiles, ist um das innere Rohr 13 umlaufend ausgebildet ist und bildet gleichzeitig eine Halterung für das innere Rohr 13. Das äußere Rohr 14 ist über einen Befestigungsflansch 12 mit einem Bauteil 11, in dem die zumindest eine Abgaszufuhrleitung 2 ausgebildet ist, verbunden. Das querschnittsregulierende Element 8 ist dabei durch den Befestigungsflansch 12 fixiert.

[0053] Der Bauteil 11, in dem die zumindest eine Abgaszufuhrleitung 2 ausgebildet ist, bildet auch die stirnseitig geschlossene Verbindungspassage 6 aus.

[0054] Der äußere Kanal 4 weist zumindest zwischen der Einmündung der Abgaszufuhrleitung 2 und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt 5, abgesehen vom querschnittsregulierenden Element, einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Dabei kann ein Tempe-raturausdehnungs-Abschnitt in Form einer Faltenstruktur 41 (im äußeren Rohr 14) vorgesehen sein, der auch zur Kompensation von Bewegungen dient.

[0055] Die Verbindungspassage 6 kann bezogen auf die Längsmittelachse des inneren Kanals 3 asymmetrisch ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung 1 zumindest eine spiral- oder kreisförmige Struktur 10, vorzugsweise Leitbleche und / oder Schaufelblätter, zum in-Drall-Versetzen der Strömung durch den inneren Kanal 3, aufweisen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Die asymmetrische Struktur 10 ist dabei bevorzugt im Bereich des eintrittsseitigen Endes 3a des inneren Kanals 3 ausgebildet - in Fig. 2 ist ein Leit blechbereich 10a eingezeichnet, in dem die in Fig. 6 dargestellten spiral- oder kreisförmigen Strukturen 10 angeordnet sind. In Fig. 6 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige der Strukturen mit Bezugsstrichen versehen. Die Leitbleche bzw. Schaufelblätter ragen dabei je nach Anstellwinkel vom äußeren Rohr 14 radial bis ca. zum halben Radius des inneren Rohrs 13 in Richtung der Längsachse 40 des äußeren Rohrs 14.

[0056] Zu sehen ist insbesondere aus Fig. 2, dass die Austrittsöffnung des Injektors 7 in axialer Richtung innerhalb des inneren Kanals 3 bzw. des inneren Rohrs 13 (alternativ: in der Verbindungspassage 6) angeordnet sein kann. Die Austrittsöffnung des Injektors kann/können auch dem eintrittsseitigen Ende 3a des inneren Kanals 3 zugewandt sein, verlaufen also in diesem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel normal zur Längsachse 40.

[0057] Der Injektor 7 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ausgebildet, um den Zusatzstoff in axialer Richtung des inneren Kanals 3, vorzugsweise zentral, einzubringen. D.h. die Austrittsöffnung befindet sich im Bereich der Längsachse des inneren Kanals 3 bzw. inneren Rohres 13.

[0058] Aus Fig. 2 ist darüber hinaus zu sehen, dass sich der gemeinsame Kanalabschnitt 5 in Strömungsrichtung verengt, um zusätzlich die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

[0059] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. So kann z.B. nur eine Abgaszufuhr vorgesehen sein oder diese in anderer Weise in den äußeren Kanal einmünden. Auch das/die querschnittsregulierende(n) Element(e) kann/können anders als dargestellt ausgebildet sein, z.B. als Blende, Hindernis, etc., - wie auch die anderen Aspekte im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden können.

Claims (8)

1. Patentansprüche

   1. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine aufweisend: zumindest eine Abgaszufuhr (2), zumindest einen inneren Kanal (3) mit einem eintrittsseitigen Ende (3a) und einem austrittsseitigen Ende (3b), zumindest einen den inneren Kanal (3) mantelförmig umgebenden äußeren Kanalabschnitt (4) mit einem eintrittsseitigen Ende (4a) und einem austrittsseitigen Ende (4b), zumindest einen Injektor (7) zum Einbringen eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom, wobei der innere Kanal (3) und der äußere Kanalabschnitt (4) stromabwärts ihrer austrittseitigen Enden (3b, 4b) in einen gemeinsamen Kanalabschnitt (5) übergehen und im Bereich des eintrittsseitigen Endes (3a) des inneren Kanals (3) über eine Verbindungspassage (6) miteinander verbunden sind, und wobei die zumindest eine Abgaszufuhrleitung (2) in den äußeren Kanalabschnitt (4) einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren Kanalabschnitt (4) zwischen der Einmündung der Abgaszufuhrleitung (2) und dem Übergang in den gemeinsamen Kanalabschnitt (5) zumindest ein querschnittsregulierendes Element (8) zur Durchflussregulierung angeordnet ist, wobei der innere Kanal (3) durch ein inneres Rohr (13) gebildet wird und der äußere Kanalabschnitt (4) zwischen dem inneren Rohr (13) und einem das innere Rohr (13) umgebenden äußeren Rohr (14) verläuft, wobei der innere Kanal (3) und der äußere Kanalabschnitt (4) im Bereich zwischen ihren gegenüberliegenden Enden (3a, 3b) des inneren Kanals (3) vollständig voneinander getrennt sind, und wobei sich das querschnittsregulierende Element (8) zwischen dem inneren Rohr (13) und dem äußeren Rohr (14) erstreckt und zumindest einen Durchtritt (9) aufweist, der zum Mantel des inneren Rohres (13) hin offen ausgeführt ist.
2. 2. Abgasbehandlungs-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das querschnittsregulierende Element (8) durch einen Flanschteil gebildet ist, wobei vorzugsweise die Querschnittsregulierung - bezogen auf den Querschnitt des äußeren Kanalabschnitts (4) in dem an das querschnittsregulierende Element (8) angrenzenden Bereich des äußeren Kanals (4) - zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 66% beträgt.
3. 3. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei besonders vorzugsweise mehrere um den inneren Kanal (3) verteilt angeordnete Durchtritte (9) vorgesehen sind.
4. 4. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abgaszufuhrleitung (2) zwischen der Verbindungspassage (6) und dem querschnittsregulierenden Element (8) in den äußeren Kanalabschnitt (4) einmündet, wobei vorzugsweise die zumindest eine Abgaszufuhrleitung (2) quer, besonders vorzugsweise senkrecht zur Längsrichtung des äußeren Kanalabschnitts (4) in diesen einmündet.
5. 5. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Abgaszufuhrleitungen (2) in den äußeren Kanalabschnitt (4) einmünden, vorzugsweise von gegenüberliegenden Seiten oder in Längsrichtung des äußeren Kanalabschnitts (4) versetzt hintereinander.
6. 6. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kanalabschnitt (4) zumindest zwischen einer Einmündung der Abgaszufuhrleitung (2) und dem gemeinsamen Kanalabschnitt (5) einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
7. 7. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspassage (6) bezogen auf die Längsachse des inneren Kanals (3) asymmetrisch ausgebildet ist und/oder dass die Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) zumindest eine spiral- oder kreisförmige Struktur (10), vorzugsweise Leitbleche und/oder Schaufelblätter, zum in-Drall-Versetzen der Strömung durch im inneren Kanal (3), aufweist, wobei vorzugsweise die zumindest eine spiral- oder kreisförmige Struktur (10) im Bereich des eintrittsseitigen Endes (3a) des inneren Kanals (3) ausgebildet ist.
8. 8. Abgasnachbehandlungs-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung des Injektors (7) in der Verbindungspassage (6) oder in dem inneren Kanalabschnitt (3) angeordnet ist oder zum eintrittsseitigen Ende (3a) des inneren Kanalabschnitts (3) hin gerichtet ist, wobei vorzugsweise der Injektor (7) ausgebildet ist, um den Zusatzstoff in axialer Richtung des inneren Kanals (3) einzubringen. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen