DE102006059507B4

DE102006059507B4 - Abgasanlage mit Injektor

Info

Publication number: DE102006059507B4
Application number: DE102006059507.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gaiser Gerd
Original assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Current assignee: GAISER, GERD, DR.-ING., DE
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: DE102006059507A1

Abstract

Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
– mit einem Abgasrohr (2) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (4),
– mit einem am Abgasrohr (2) angeordneten Injektor (3) zum Eindüsen einer Flüssigkeit in das im Abgasrohr (2) strömende Abgas,
– wobei der Injektor (3) so ausgestaltet und/oder so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung (7) des Abgases eindüst,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Injektor (3) so ausgestaltet ist, dass eine Strahllängsachse (19) mit einer Injektorlängsachse (16) einen von 0° verschiedenen Strahlwinkel (21) einschließt, der maximal 90° beträgt,
– dass der Injektor (3) so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass die Strahllängsachse (19) zur Abgasströmungsrichtung (7) hin gegenüber der Injektorlängsachse (16) um den Strahlwinkel (21) geneigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 015 805 A1 ist eine Abgasanlage bekannt, die ein Abgasrohr zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist und die mit einem am Abgasrohr angeordneten Injektor zum Eindüsen einer Flüssigkeit in das im Abgasrohr strömende Abgas ausgestattet ist. Die bekannte Abgasanlage umfasst außerdem einen Oxidationskatalysator, der stromab des Injektors im Abgasrohr angeordnet ist, sowie ein Partikelfilter, das stromab des Oxidationskatalysators im Abgasrohr angeordnet ist. Mit Hilfe des Injektors kann ein flüssiger Brennstoff stromauf des Oxidationskatalysators in das Abgas eingedüst werden. Im Oxidationskatalysator erfolgt eine Umsetzung des Brennstoffs unter Freisetzung von Wärme, die auf das Abgas übertragen wird. Mit Hilfe des erhitzten Abgases kann das nachgeordnete Partikelfilter so weit erhitzt werden, dass eine Abbrandreaktion zum Regenerieren des Partikelfilters initiierbar ist.
Damit der eingedüste flüssige Brennstoff im Oxidationskatalysator möglichst vollständig umgesetzt werden kann, ist es erforderlich, dass der eingedüste flüssige Brennstoff bis zum Erreichen des Oxidationskatalysators möglichst weitgehend verdampft.
Um die Verdampfung der eingedüsten Flüssigkeit zu verbessern, sind grundsätzlich unterschiedliche Maßnahmen durchführbar. Beispielsweise kann eine Verdampfungsstrecke, das ist der Abstand zwischen dem Injektor und dem Oxidationskatalysator, entsprechend groß dimensioniert werden. Üblicherweise steht jedoch aus Bauraumgründen der hierzu erforderliche Weg nicht zur Verfügung. Des Weiteren ist es möglich, mit Verdampfereinrichtungen zu arbeiten, die stromab des Injektors in das Abgasrohr eingesetzt sind. Derartige Verdampfereinrichtungen besitzen jedoch einen relativ hohen Strömungswiderstand, was den Abgasgegendruck der Abgasanlage erhöht und so die Leistungsfähigkeit der damit ausgestatteten Brennkraftmaschine reduziert.
Aus der nachveröffentlichten US 2007/0 035 832 A1 ist eine Abgasanlage bekannt, bei welcher der Injektor so ausgestaltet und/oder so am Abgasrohr angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eindüsen kann, wobei eine mittlere Strahllängsachse mit einer Injektorlängsachse zusammenfällt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Verdampfung der eingedüsten Flüssigkeit auszeichnet und vorzugsweise mit einer vergleichsweise kurzen Verdampfungsstrecke auskommt. Außerdem soll eine Erhöhung des Strömungswiderstands im Abgasrohr vermieden werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung des Abgases in das Abgasrohr einzudüsen. Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen der eingespritzten Flüssigkeit und dem Abgas entscheidenden Einfluss auf den Wärme- und Stoffübergang zwischen der eingespritzten Flüssigkeit und dem Abgas, also auf die Verdampfung der Flüssigkeit hat. Je höher die Relativgeschwindigkeit zwischen eingedüster Flüssigkeit und Abgas ist, desto stärker ist die Verdampfungswirkung. Durch die Eindüsung der Flüssigkeit entgegen der Abgasströmungsrichtung lassen sich erhöhte Relativgeschwindigkeiten zwischen Flüssigkeit und Abgas erzielen. Beim Einspritzen der Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung ergibt sich die Relativgeschwindigkeit aus der Summe der Flüssigkeitsgeschwindigkeit und der Abgasgeschwindigkeit, während sich die Relativgeschwindigkeit bei einer herkömmlichen Eindüsung der Flüssigkeit mit oder in der Abgasströmungsrichtung aus der Differenz zwischen Flüssigkeitsgeschwindigkeit und Abgasgeschwindigkeit ergibt.
Durch die Flüssigkeitseindüsung entgegen der Abgasströmungsrichtung wird die Flüssigkeit zunächst abgebremst und anschließend in der Abgasströmungsrichtung beschleunigt. Bis die eingedüste Flüssigkeit wieder den Injektor erreicht, hat sie bereits eine relativ lange Wegstrecke zurückgelegt und ist dadurch bereits weitgehend verdampft. Der Abstand zu einem stromab des Injektors im Abgasrohr angeordneten Bauteil, zum Beispiel ein Oxidationskatalysator, kann dadurch extrem reduziert werden. Die erfindungsgemäße Abgasanlage kommt demnach mit einer sehr kurzen Verdampfungsstrecke aus. Die Flüssigkeitseindüsung entgegen der Abgasströmungsrichtung führt außerdem dazu, dass die Flüssigkeit entlang ihrer entgegen der Abgasströmungsrichtung verlaufenden Flugbahn permanent heißem Abgas ausgesetzt ist, während bei einer Flugbahn mit der Abgasströmungsrichtung das Abgas aufgrund der von der Flüssigkeit aufgenommenen Verdampfungswärme abkühlt. Je höher jedoch die Temperaturdifferenz zwischen Flüssigkeit und Abgas ist, desto besser ist der Wärmeübergang und desto besser ist auch die Verdampfungswirkung.
Erfindungsgemäß ist bei einer ersten Lösung vorgesehen, dass der Injektor so ausgestaltet ist, dass eine Strahllängsachse mit einer Injektorlängsachse einen von 0° verschiedenen Strahlwinkel einschließt, der maximal 90° beträgt, wobei der Injektor außerdem so am Abgasrohr angeordnet ist, dass die Strahllängsachse zur Abgasströmungsrichtung hin gegenüber der Injektorlängsachse um den Strahlwinkel (21) geneigt ist.
Erfindungsgemäß ist bei einer zweiten Lösung vorgesehen, dass der Injektor in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs angeordnet ist, derart, dass sich der Injektor bezüglich einer gebogenen Bewegungsbahn der Abgasströmung außen befindet.
Erfindungsgemäß ist bei einer dritten Lösung vorgesehen, dass das Abgasrohr einen Abschnitt mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit für das Abgas aufweist, wobei der Injektor am Abgasrohr so angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit in diesen Abschnitt mit erhöhter Abgasströmungsgeschwindigkeit eindüst.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 und 2 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Abgasanlage bei unterschiedlichen Ausführungsformen,
3 bis 6 jeweils seinen vergrößerten Abschnitt der Abgasanlage im Bereich eines Injektors bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine Abgasanlage 1 ein Abgasrohr 2 sowie einen daran angeordneten Injektor 3. Die Abgasanlage 1 eignet sich zur Verwendung an einer Brennkraftmaschine 4, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Über eine Frischgasanlage 5 erhält die Brennkraftmaschine 4 Frischgas. Über die Abgasanlage 1 wird Abgas von der Brennkraftmaschine 4 abgeführt. Hierzu ist die Abgasanlage 1 mit dem Abgasrohr 2 ausgestattet, das eingangsseitig an die Brennkraftmaschine 4 angeschlossen ist. Die Frischgasströmung beziehungsweise die Strömungsrichtung des Frischgases in der Frischgasanlage 5 ist durch einen Pfeil 6 repräsentiert, während die Abgasströmung beziehungsweise die Strömungsrichtung des Abgases in der Abgasanlage durch einen Pfeil 7 repräsentiert ist.
Mit Hilfe des Injektors 3 kann eine Flüssigkeit in das Abgas eingedüst werden, das im Betrieb der Brennkraftmaschine 4 im Abgasrohr 2 strömt. Bei der mit Hilfe des Injektors 3 in das Abgas eindüsbaren Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um ein Reduktionsmittel handeln, wie zum Beispiel Harnstoff. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann stromab des Injektors 3 ein Reduktionskatalysator 8 im Abgasrohr 2 angeordnet sein. Der Reduktionskatalysator 8 ist so ausgestaltet, dass damit Stickoxide, kurz NOX, mit Hilfe des Reduktionsmittels reduziert werden können. Beim Reduktionskatalysator 8 kann es sich beispielsweise um einen DENOX-Katalysator oder um einen SCR-Speicherkatalysator handeln.
Ebenso kann es sich bei der mit Hilfe des Injektors 3 in das Abgas eingedüsten Flüssigkeit um einen Brennstoff handeln, zum Beispiel um einen Kohlenwasserstoff oder um eine beliebige andere oxidierbare Flüssigkeit. Entsprechend 2 kann im Abgasrohr 2 stromab des Injektors 3 ein Oxidationskatalysator 9 angeordnet sein. Der Oxidationskatalysator 9 ist zweckmäßig so ausgelegt, dass darin eine Umsetzung des eingedüsten Brennstoffs unter Freisetzung von Wärme und Abgabe von Wärme in das Abgas realisierbar ist. Beispielsweise kann durch die Brennstoffeindüsung der Oxidationskatalysator 9 rasch auf seine Betriebstemperatur gebracht werden, um die Reinigungswirkung dieses Katalysators 9 für das Abgas der Brennkraftmaschine 4 während des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine 4 möglichst rasch gewährleisten zu können. Ebenso kann die Brennstoffeindüsung in Verbindung mit dem Oxidationskatalysator 9 dazu verwendet werden, eine im Abgasrohr 2 stromab des Oxidationskatalysators 9 angeordnete Komponente 10 aufzuheizen. Bei dieser Komponente 10 kann es sich beispielsweise um einen weiteren, anderen Katalysator handeln. Alternativ kann es sich bei dieser Komponente 10 beispielsweise auch um ein Partikelfilter handeln, das im Folgenden ebenfalls mit 10 bezeichnet wird. Das Partikelfilter 10, insbesondere ein Rußfilter, setzt sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine 4, bei der es sich vorzugsweise um einen Dieselmotor handelt, allmählich mit Rußpartikeln zu. Zur Regeneration des Partikelfilters 10 werden die Partikelablagerungen abgebrannt. Um einen derartigen Regenerationsvorgang oder Abbrandvorgang zu initiieren, ist es erforderlich, das Partikelfilter 10 auf die Zündtemperatur der abgelagerten Rußpartikel zu erhitzen. Dies wird durch die Eindüsung des Brennstoffs in Verbindung mit dem Oxidationskatalysator 9 erreicht.
Für den jeweiligen Verwendungszweck der eingedüsten Flüssigkeit ist es von erhöhter Bedeutung, dass die eingedüste Flüssigkeit möglichst vollständig verdampft ist bevor sie auf die jeweilige Komponente der Abgasanlage 1 trifft, beispielsweise auf den Reduktionskatalysator 8 beziehungsweise auf den Oxidationskatalysator 9. Zu diesem Zweck ist der Injektor 3 erfindungsgemäß so ausgestaltet beziehungsweise so am Abgasrohr 2 angeordnet, dass er die jeweilige Flüssigkeit entgegen der Abgasströmungsrichtung 7 in das Abgasrohr 2 beziehungsweise in das darin strömende Abgas eindüst. Die Eindüsrichtung beziehungsweise Einspritzrichtung des Injektors 3 ist in den Figuren jeweils durch einen Pfeil symbolisiert und mit 11 bezeichnet.
Entsprechend den 1 bis 6 weist der jeweilige Injektor 3 beispielsweise einen Düsenkörper 12 auf, durch den die eigentlichen Eindüsung der jeweiligen Flüssigkeit erfolgt. Außerdem kann der Injektor 3 eine Halterung 13 zur Aufnahme des Düsenkörpers 12 aufweisen. Die Halterung 13 kann an einen Kühlkreis 14 angeschlossen sein, bei dem es sich vorzugsweise um den Kühlkreis der Brennkraftmaschine 4 handeln kann. Der Injektor 3 ist an eine Flüssigkeitszuführung 15 angeschlossen. Sofern es sich bei der einzudüsenden Flüssigkeit um den Kraftstoff handelt, mit dem auch die Brennkraftmaschine 4 betrieben wird, kann der Injektor 3 über die Flüssigkeitszuführung 15 an eine Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 4 angeschlossen sein. Der Kraftstoff kann dabei als Reduktionsmittel für die in 1 gezeigte Ausführungsform oder als Brennstoff für die in 2 gezeigte Ausführungsform dienen.
Vorzugsweise kann nun der Injektor 3 als Zerstäuber ausgestaltet sein, so dass er die Flüssigkeit tröpfchenförmig eindüst. Durch die Tröpfchen besitzt die eingedüste Flüssigkeit eine extrem große Oberfläche, was den Wärmeübergang und den Stoffübergang, also die Verdampfung der Flüssigkeit unterstützt.
Bei den gezeigten Ausführungsformen ist der Düsenkörper 12 als geradliniges Bauteil ausgeführt und weist so eine Injektorlängsachse 16 auf, die sich zentral im Düsenkörper 12 erstreckt. Beispielsweise ist der Düsenkörper 12 zylindrisch ausgestaltet. Ferner weist der Düsenkörper 12 einen Flüssigkeitsaustritt 17 auf, durch den beim Einspritzvorgang die jeweilige Flüssigkeit austritt. Bei den Ausführungsformen der 3 bis 5 (sowie der 1 und 2) ist der Flüssigkeitsaustritt 17 jeweils an einer axialen Stirnseite des Düsenkörpers 12 angeordnet. Somit durchdringt die Injektorlängsachse 16 außerdem den Flüssigkeitsaustritt 17. Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß 6 der Flüssigkeitsaustritt 17 bezüglich der Injektorlängsachse 16 radial am Düsenkörper 12 angeordnet.
Der Injektor 3 beziehungsweise dessen Düsenkörper 12 beziehungsweise der Flüssigkeitsaustritt 17 sind so ausgestaltet, dass die jeweilige Flüssigkeit während des Eindüsvorgangs in Form eines Einspritzstrahls 18 aus dem Flüssigkeitsaustritt 17 austritt. Dieser Einspritzstrahl 18 ist vorzugsweise durch die Flüssigkeitströpfchen gebildet und besitzt z. B. bei den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsformen die Form eines Kegels, der sich in der Einspritzrichtung 11 aufweitet. Zentral im Einspritzstrahl 18 erstreckt sich eine Strahllängsachse 19. Vorzugsweise ist der Einspritzstrahl 18 bezüglich der Strahllängsachse 19 rotationssymmetrisch ausgestaltet. Der kegelförmige Einspritzstrahl 18 weist einen Strahlöffnungswinkel 20 auf, der durch diametral einander gegenüberliegende Mantellinien des Kegels des Einspritzstrahls 18 aufgespannt ist.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Injektor 3 so ausgestaltet, dass die Injektorlängsachse 16 mit der Strahllängsachse 19 zusammenfällt. Bei den Ausführungsformen der 3, 5 und 6 ist der Injektor 3 so ausgestaltet, dass zwischen der Strahllängsachse 19 und der Injektorlängsachse 16 ein Strahlwinkel 21 entsteht. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform beträgt der Strahlwinkel 21 etwa 5°. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform beträgt der Strahlwinkel 21 etwa 50°, und bei der Ausführungsform gemäß 6 beträgt der Strahlwinkel 21 etwa 80°.
Bei den Ausführungsformen der 3, 5 und 6, bei denen ein Strahlwinkel 21 vorhanden ist, ist der Injektor 3 zweckmäßig so am Abgasrohr 2 angeordnet, dass die Strahllängsachse 19 gegenüber der Injektorlängsachse 16 der Abgasströmungsrichtung 7 entgegen geneigt ist. Auf diese Weise wird ein Neigungswinkel 22, den die Injektorlängsachse 16 mit der Abgasströmungsrichtung 7 einschließt, um den Strahlwinkel 21 vergrößert. Dieser vergrößerte Neigungswinkel 22' entspricht der Neigung der Strahllängsachse 19 gegenüber der Abgasströmungsrichtung 7.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das Abgasrohr 2 mit einer Injektoraufnahme 23 ausgestattet. Im Bereich dieser Injektoraufnahme 23 ist der Injektor 3 am Abgasrohr 2 angeordnet. Die Injektoraufnahme 23 kann unmittelbar am Abgasrohr 2 ausgeformt sein. Ebenso kann es sich bei der Injektoraufnahme 23 um ein separates Bauteil handeln, das an das Abgasrohr 2 angebaut ist. Die Injektoraufnahme 23 ist so ausgestaltet, dass bei montiertem Injektor 3 der Flüssigkeitsaustritt 17 außerhalb eines Strömungsquerschnitts 24 des Abgasrohrs 2 angeordnet ist, wobei das Abgasrohr 2 diesen Strömungsquerschnitt 24 stromauf und stromab der Injektoraufnahme 23 aufweist. Durch die Anordnung des Flüssigkeitsaustritts 17 außerhalb des Strömungsquerschnitts 24 kann die Gefahr reduziert werden, dass sich eingedüste Flüssigkeit am Injektor 3 ablagert. Des weiteren zeichnet sich diese Ausführungsform durch einen besonders niedrigen Druckverlust für die Abgasströmung im Bereich des Injektors 3 aus. Um bei einer derartigen Anordnung des Injektors 3 im Bereich einer seitlichen Wandung des Abgasrohrs 2 möglichst den gesamten Strömungsquerschnitt 24 für die Eindüsung der Flüssigkeit sowie für deren Verdampfung nutzen zu können, sind der Neigungswinkel 22' der Strahllängsachse 19 und der Strahlwinkel 20 entsprechend ausgewählt.
Bei den Ausführungsformen der 1 bis 3, 5 und 6 ist der Injektor 3 jeweils in einem geradlinigen Abschnitt des Abgasrohrs 2 angeordnet. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Injektor 3 in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohr 2 angeordnet. Dieser gebogene Abschnitt bildet für die Strömungsführung eine Kurve, die zu einer gebogenen Bewegungsbahn 25 führt, die hier durch einen Pfeil symbolisiert ist. Der Injektor 3 ist nun am Abgasrohr 2 an der Kurvenaußenseite angeordnet. Er befindet sich somit bezüglich der gebogenen Bewegungsbahn 25 außen. In der Folge ergibt sich stromauf des Injektors 3 eine Abgasströmungsrichtung 7, die geradlinig zum Injektor 3 zeigt. Zweckmäßig ist die Injektorlängsachse 16 ebenso wie die Strahllängsachse 19 an die parallel zur Abgasströmungsrichtung 7 orientiert und zweckmäßig konzentrisch zum Strömungsquerschnitt 24 positioniert. Der Einspritzstrahl 18 kann bei dieser Bauform somit genau frontal entgegen der Abgasströmungsrichtung 7 in das Abgas eingedüst werden.
Bei den Ausführungsformen der 5 und 6 ist die Injektorlängsachse 16 quer zur Abgasströmungsrichtung 7 orientiert, so dass der Düsenkörper 12 quasi radial in das Abgasrohr 2 seitlich hineinragt. Es ist klar, dass grundsätzlich auch andere Neigungswinkel für den Düsenkörper 12 vorstellbar sind. Durch die den der Abgasströmungsrichtung 7 zugewandten, radialen Flüssigkeitsaustritt 17 kann auch hier die Flüssigkeit zentrisch wie in 5 oder exzentrisch wie in 6 entgegen der Abgasströmungsrichtung 7 eingedüst werden.
6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, die sich dadurch charakterisiert, dass das Abgasrohr 2 einen Abschnitt 26 aufweist, in dem für das Abgas eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit herrscht. Erreicht wird dies im Bespiel durch einen reduzierten Strömungsquerschnitt 24' der innerhalb des genannten Abschnitts 26 konstant sein kann. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, den Abschnitt 26 mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit dadurch auszubilden, dass im Abgasrohr 2 der Strömungsquerschnitt 24 nach Art einer Düse zunächst abnimmt und dann wieder zunimmt. Auch hierdurch lässt sich eine Beschleunigung der Abgasströmung erzielen. Der Injektor 3 kann nun am Abgasrohr 2 so angeordnet werden, dass damit die Flüssigkeit in den Abschnitt 26 mit der erhöhten Abgasgeschwindigkeit eingedüst werden kann. Durch die erhöhte Abgasgeschwindigkeit erhöht sich die Relativgeschwindigkeit zwischen der eingedüsten Flüssigkeit und dem Abgas, was den Wärme- und Stoffübergang, also die Verdampfung verbessert. Die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Abgas geht üblicherweise mit einem Druckabfall einher. Der reduzierte Druck unterstützt ebenfalls den Wärme- und Stoffübergang.
Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Injektor-Konfiguration der Ausführungsform gemäß 5 verwendet worden, um die Flüssigkeit in den Abgasrohrabschnitt 26 mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit einzudüsen. Es ist klar, dass auch beliebige andere Injektorkonfigurationen, insbesondere die der 3 und 4, dazu verwendet werden können, die Flüssigkeit in den Abgasrohrabschnitt 26 mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit einzudüsen.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Eindüsung der Flüssigkeit entgegen der Abgasströmungsrichtung 7 kann die tatsächliche Verdampfungsstrecke, also der Abstand zwischen dem Injektor 3 und einem stromab davon im Abgasrohr 2 angeordneten Bauteil, das nur mit dem Dampf der eindüsten Flüssigkeit beaufschlagt werden soll, relativ klein gewählt werden, da durch die gewählte Einspritzrichtung die effektive Verdampfungsstrecke vergleichsweise groß ist. Je nach Einspritzdruck und Tröpfchengröße kann sich die Flüssigkeit zunächst entgegen der Abgasströmung relativ weit stromauf bewegen bis sie durch den Kontakt mit der Abgasströmung vollständig abgebremst ist. Anschließend wird die Flüssigkeit durch die Abgasströmung in deren Strömungsrichtung 7 beschleunigt. Bis die eingedüste Flüssigkeit wieder die Position des Injektors 3 erreicht, hat sie bereits eine relativ große effektive Verdampfungsstrecke innerhalb der Abgasströmung zurückgelegt und weist bereits eine relativ große Verweilzeit in der Abgasströmung auf. Insbesondere ist es möglich, die Eindüsung der Flüssigkeit so auszugestalten, dass am Ort des Injektors 3 bereits eine vollständige Verdampfung der Flüssigkeit zu erwarten ist. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den Injektor 3 unmittelbar stromauf des Bauteils (Katalysator 8, 9) anzuordnen, das mit dem Flüssigkeitsdampf beaufschlagt werden soll.

Claims

Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Abgasrohr (2) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (4), – mit einem am Abgasrohr (2) angeordneten Injektor (3) zum Eindüsen einer Flüssigkeit in das im Abgasrohr (2) strömende Abgas, – wobei der Injektor (3) so ausgestaltet und/oder so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung (7) des Abgases eindüst, dadurch gekennzeichnet, – dass der Injektor (3) so ausgestaltet ist, dass eine Strahllängsachse (19) mit einer Injektorlängsachse (16) einen von 0° verschiedenen Strahlwinkel (21) einschließt, der maximal 90° beträgt, – dass der Injektor (3) so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass die Strahllängsachse (19) zur Abgasströmungsrichtung (7) hin gegenüber der Injektorlängsachse (16) um den Strahlwinkel (21) geneigt ist.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Abgasrohr (2) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (4), – mit einem am Abgasrohr (2) angeordneten Injektor (3) zum Eindüsen einer Flüssigkeit in das im Abgasrohr (2) strömende Abgas, – wobei der Injektor (3) so ausgestaltet und/oder so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung (7) des Abgases eindüst, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs (2) angeordnet ist, derart, dass sich der Injektor (3) bezüglich einer gebogenen Bewegungsbahn (25) der Abgasströmung außen befindet.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, – mit einem Abgasrohr (2) zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine (4), – mit einem am Abgasrohr (2) angeordneten Injektor (3) zum Eindüsen einer Flüssigkeit in das im Abgasrohr (2) strömende Abgas, – wobei der Injektor (3) so ausgestaltet und/oder so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit entgegen der Strömungsrichtung (7) des Abgases eindüst, dadurch gekennzeichnet, – dass das Abgasrohr (2) einen Abschnitt (26) mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit für das Abgas aufweist, – dass der Injektor (3) am Abgasrohr (2) so angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit in diesen Abschnitt (26) mit erhöhter Abgasströmungsgeschwindigkeit eindüst.
Abgasanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Injektor (3) so ausgestaltet ist, dass die Strahllängsachse (19) mit der Injektorlängsachse (16) einen von 0° verschiedenen Strahlwinkel (21) einschließt, der maximal 90° beträgt, – dass der Injektor (3) so am Abgasrohr (2) angeordnet ist, dass die Strahllängsachse (19) zur Abgasströmungsrichtung (7) hin gegenüber der Injektorlängsachse (16) um den Strahlwinkel (21) geneigt ist.
Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs (2) angeordnet ist, derart, dass sich der Injektor (3) bezüglich einer gebogenen Bewegungsbahn (25) der Abgasströmung außen befindet.
Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das Abgasrohr (2) einen Abschnitt (26) mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit für das Abgas aufweist, – dass der Injektor (3) am Abgasrohr (2) so angeordnet ist, dass er die Flüssigkeit in diesen Abschnitt (26) mit erhöhter Abgasströmungsgeschwindigkeit eindüst.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) so ausgestaltet ist, dass er die Flüssigkeit tröpfchenförmig eindüst.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass der Injektor (3) einen Düsenkörper (12) mit einem Flüssigkeitsaustritt (17) aufweist, aus dem beim Eindüsen ein Einspritzstrahl (18) austritt, – dass der Injektor (3) am Abgasrohr (2) so angeordnet ist, dass eine Injektorlängsachse (16), die sich zentral im Düsenkörper (12) erstreckt, und/oder eine Strahllängsachse (19), die sich zentral im Einspritzstrahl (18) erstreckt, mit der Abgasströmungsrichtung (7) einen Neigungswinkel (22, 22') einschließt, der im Bereich von 0° bis 45° liegt.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsaustritt (17) des Injektors (3) an einer axialen Stirnseite des Düsenkörpers (12) angeordnet ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) so ausgestaltet ist, dass sich der Einspritzstrahl (18) in der Einspritzrichtung (11) entlang der Strahllängsachse (19) mit einem Strahlöffnungswinkel (20) kegelförmig aufweitet.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (2) eine Injektoraufnahme (23) aufweist, in welcher der Injektor (3) so angeordnet ist, dass sich ein Flüssigkeitsaustritt (17) des Injektors (3), aus dem beim Eindüsen ein Einspritzstrahl (18) austritt, außerhalb eines Strömungsquerschnitts (24) befindet, den das Abgasrohr (2) stromauf und stromab der Injektoraufnahme (23) aufweist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) in einem geradlinigen Abschnitt des Abgasrohrs (2) angeordnet ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, – dass der Injektor (3) zum Eindüsen eines flüssigen Reduktionsmittels ausgestaltet ist, wobei im Abgasrohr (2) stromab des Injektors (3) ein Reduktionskatalysator (8) zum Reduzieren von NOX mit Hilfe des Reduktionsmittels angeordnet ist, oder – dass der Injektor (3) zum Eindüsen eines flüssigen Brennstoffs ausgestaltet ist, wobei im Abgasrohr (2) stromab des Injektors (3) ein Oxidationskatalysator (9) zum Umsetzen des Brennstoffs angeordnet ist.