DE102007002981B4 - Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs - Google Patents

Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, wobei der statische Mischer (4) im Abgaskanal (2) eines Abgasstrangs (1) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei der statische Mischer (4) durch eine sich im Abgaskanal (2) in Strömungsrichtung (L) über eine vorgegebene Länge erstreckende perforierte Zwischenwandanordnung (9) gebildet ist, die einen Mischerabschnitt (3) des Abgaskanals (2) in mehrere Teilkanäle (10, 11) unterteilt, wobei im Mischerabschnitt (3) eine Mehrzahl von Leitelementen (13) vorgesehen ist, die wenigstens einen Teil des Abgasstroms (15) von einem der Teilkanäle (10) über die perforierte Zwischenwandanordnung (9) in einen anderen der Teilkanäle (11) überleitet und wobei in Strömungsrichtung (L) gesehen vor dem Mischer (4) eine Zudosiervorrichtung (7) für ein Reduktionsmittel (8), insbesondere für Harnstoff, vorgesehen ist, mittels der zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge an Reduktionsmittel in den von der Brennkraftmaschine kommenden Abgasstrom (6) einbringbar ist, und wobei in Strömungsrichtung (L) gesehen nach dem Mischer (4) ein Abgaskatalysator...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist allgemein bekannt, dass in Verbindung mit Abgasreinigungsanlagen zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR) eingesetzt wird, bei der die NOx-Umwandlung in magerer Atmosphäre über speziell abgestimmte Katalysatoren erzielt wird. Dabei wird zur NOx-Reduktion in den Abgasstrom ein geeignetes Reduktionsmittel eingebracht, um Endprodukte wie N2, CO2 und H2O zu erhalten. Als Reduktionsmittel werden in Verbindung mit aktiven SCR-Katalysatoren z. B. Ammoniak oder flüssiger Harnstoff verwendet. Zur Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas wird üblicherweise ein statischer Mischer eingesetzt, mittels dem eine gewünschte Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom für eine effiziente Abgasreinigung erzielt werden soll.
  • Ein derartiger statischer Mischer ist aus der DE 197 41 199 C2 bekannt, bei der im Strömungskanal einer Abgasreinigungsanlage eines mit Luftüberschuss betriebenen Verbrennungsmotors ein Streckgitter angeordnet ist. Damit soll in Verbindung mit einer kurzen Mischstrecke zugleich eine Ausrichtung der Strömung des Abgases im Strömungskanal ermöglicht werden.
  • Weiter ist aus der DE 38 38 148 C1 bereits eine Abgasleitung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der unterschiedlichen Zylindergruppen unterschiedliche Abgasrohre zugeordnet sind, wobei die getrennten Abgasrohre bereichsweise miteinander fest verbunden sind und in den Verbindungsbereichen Durchbrüche zum jeweils anderen Abgasrohr vorhanden sind. Konkret weisen die an sich zylindrischen Abgasrohre plan abgeflachte Mantelflächenbereiche auf, die an ihren außen liegenden Berührungsrändern miteinander verschweißt sind, wobei die innerhalb des planen Rohrmantelbereiches jeden Abgasrohres gelegenen Öffnungen sich in Querrichtung decken, während sie sich in Rohrlängsrichtung überlappen. Die jeweils zwischen den Öffnungen liegenden Rohrmantelbereiche der Abgasrohre sind zungenartig in das jeweilige Innere des Abgasrohres eingezogen, wobei die freien in das Rohrinnere hineinragenden Enden der Strömung entgegengerichtet sind. Mit einem derartigen Aufbau soll ein Abgaskanalabschnitt zur Verfügung gestellt werden, mit dem einerseits keine schallauslösenden Schwingungen auftreten können, und mit dem andererseits die Mischstrecke bei guter Durchmischung der unterschiedlichen Abgasströme von den unterschiedlichen Zylindergruppen ermöglicht werden soll.
  • Aus der DE 101 04 835 C1 ist ein Abgaskühler bekannt, der ein in Längsrichtung von Abgas durchströmbares Gehäuse aufweist, in dem sich in Längsrichtung gesehen eine Trennwand erstreckt und damit eine erste Kammer und eine zweite Kammer ausbildet. Es ist ein Einlass vorgesehen, der im Gehäuse ausschließlich mit einer ersten Kammer kommuniziert und über den das Abgas in das Gehäuse einströmt, während ein Auslass mit der anderen Kammer kommuniziert, über den dann das Abgas aus dem Gehäuse ausströmen kann. Mit einem derartigen Aufbau soll lediglich eine effektive Abkühlung durch relativ starke Strömungsumlenkung erzielt werden. Ein Aufbau in Verbindung mit einer Abgasreinigungsanlage für eine selektive katalytische Reduktion ist hier nicht gezeigt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen statischen Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines mit einer Dieselbrennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs, zur Verfügung zu stellen, mittels dem auf einfache und funktionssichere Weise eine effektive Durchmischung des Abgasstroms mit einem Reduktionsmittel erzielt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der statische Mischer durch eine sich im Abgaskanal in Strömungsrichtung über eine vorgegebene Länge erstreckende perforierte Zwischenwandanordnung gebildet ist, die einen Mischerabschnitt eines Abgaskanals in mehrere Teilkanäle unterteilt, wobei im Mischerabschnitt eine Mehrzahl von Leitelementen vorgesehen ist, die wenigstens einen Teil des Abgasstroms von einem der Teilkanäle über die perforierte Zwischenwandanordnung in einen anderen der Teilkanäle überleitet. Unter einer perforierten Zwischenwandanordnung soll dabei nicht nur eine Lang- oder Rundlöcher aufweisende Wand verstanden werden, sondern jegliche Art von Raumteiler, die Durchströmöffnungen aufweist, d. h. also auch gitterartig oder netzartig ausgebildete Wände oder Bauteile. Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen Aufbau zur Verfügung zu stellen, bei dem in Strömungsrichtung gesehen vor dem Mischer eine Zudosiervorrichtung für ein Reduktionsmittel, insbesondere für Harnstoff, vorgesehen ist, mittels der zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge an Reduktionsmittel in den von der Brennkraftmaschine kommenden Abgasstrom eingespritzt wird, so dass dann entlang des Mischerabschnitts eine effektive Durchmischung stattfinden kann, bevor der dann so durchmischte Abgasstrom in den nach dem Mischer angeordneten Abgaskatalysator einströmt. Der Mischer ist hierbei bevorzugt in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar vor dem Abgaskatalysator angeordnet, damit auch sichergestellt werden kann, dass ein optimal mit Reduktionsmittel durchmischter Abgasstrom über den Einlauftrichter des Abgaskatalysators in die eigentliche Katalysatoreinheit einströmen kann.
  • Mit einer derartigen Zudosierung des Reduktionsmittels vor dem statischen Mischer kann eine hervorragende Durchmischung von Reduktionsmittel und Abgasstrom erzielt werden, da das Überströmen von einem Teilkanal in den anderen Teilkanal zu einer sehr guten und effektiven Durchmischung des Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel führt. Dadurch, dass sich die Zwischenwandanordnung in Längsrichtung über den Abgaskanal erstreckt, wird hierbei zudem über eine längere Wegstrecke eine Durchmischungsmöglichkeit zur Verfügung gestellt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten, konkreten Ausgestaltung ist die Ausnehmungen aufweisende bzw. perforierte Zwischenwandanordnung durch eine den Abgas kanal in zwei Teilkanäle unterteilende und eine vorgegebene Anzahl von Ausnehmungen bzw. Perforationslöchern aufweisende Zwischenwand gebildet. Besonders bevorzugt ist hierbei der Abgaskanal im Mischerabschnitt im Querschnitt gesehen von der Zwischenwand in zwei in etwa gleich groß und/oder symmetrisch bezüglich der Zwischenwand ausgebildete Teilkanäle unterteilt. Ein derartiger Abgaskanal kann beispielsweise durch ein Doppel-D-Rohr aus einem Metall oder dergleichen ausgebildet sein. Die Herstellung eines derartigen Rohres erfolgt z. B. durch ein Verpressen bzw. Aneinanderpressen zweier herkömmlicher Rohre, so dass die Zwischenwand durch einen doppelwandigen Steg gebildet ist. Alternativ dazu kann an ein Rohr aber auch eine Halbschale oder dergleichen angeschweißt sein.
  • Besonders bevorzugt ist wenigstens einem Teil der Ausnehmungen bzw. Perforationslöchern der Zwischenwandanordnung jeweils vorzugsweise ein schaufelartiges Leitelement zugeordnet, das dann von der Zwischenwandanordnung weg und in den jeweils zugeordneten Teilkanal einragt, vorzugsweise so weit einragt, dass sich das jeweilige Leitelement über ca. 1/3 der Wegstrecke bis zur der Zwischenwand gegenüberliegenden Gehäusekanalwand des Abgaskanals erstreckt. Damit ist eine gezielte Überleitung eines Teilstroms von einem der Teilkanäle in einen anderen der Teilkanäle möglich. Gegebenenfalls können aber auch auf beiden Zwischenwandseiten Leitschaufeln vorgesehen sein, die einem einzigen Perforationsloch zugeordnet sind. Besonders bevorzugt ist nach einer konkreten Ausgestaltung hierzu vorgesehen, dass die schaufelartigen Leitelemente jeweils in Strömungsrichtung gesehen am hinteren Randkantenbereich einer Ausnehmung bzw. Perforationsöffnung angeordnet sind und sich von dort ausgehend entgegen die Strömungsrichtung nach vorne erstrecken. Die Erstreckung kann dabei so erfolgen, dass die einzelnen Leitelemente in der Seitenansicht gesehen, die Perforationslöcher wenigstens teilweise überdecken. Mit einer derartigen geometrischen Anordnung ist sichergestellt, dass der auf die Leitelemente bzw. Leitschaufeln auftreffende Teilabgasstrom auch sicher über die Ausnehmungen bzw. Perforationslöcher auf die gegenüberliegende Seite der Zwischenwand und damit in den Bereich des benachbarten Teilkanals übergeleitet wird. Die einzelnen schaufelartigen Leitelemente können dabei entgegen die Strömungsrichtung konvex nach vorne gekrümmt sein, wodurch sich ein besonders sanftes Überleiten des Teilabgasstroms in den anderen Teilkanal ergibt, ohne dass es zu unerwünschten Rückströmeffekten kommen kann. Die Leitschaufeln können durch z. B. Schweißen oder Kleben angebunden sein. Alternativ dazu können die Leitschaufeln aber auch auf einfache und preiswerte Weise durch Materialausklinkungen gebildet sein.
  • Die schaufelartigen Leitelemente sind selbstverständlich so an der Zwischenwandanordnung, insbesondere an der einen Zwischenwand, angeordnet, dass diese in einer vorgegebenen Art und Weise in jeden Teilkanal einragen. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang ein Aufbau, bei dem die Zwischenwandanordnung ein regelmäßiges Ausnehmungs- bzw. Perforationslochmuster und/oder Leitelementmuster aufweist, um eine möglichst effektive Durchmischung zu gewährleisten. So ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Leitelemente in Strömungsrichtung gesehen beabstandet hintereinander sowie in vorgegebener Weise abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten einer Zwischenwand der Zwischenwandanordnung angeordnet sind, wobei bevorzugt jedem Perforationsloch nur ein Leitelement zugeordnet ist. Durch diese wechselseitige Anordnung bzw. Verteilung der Leitelemente können sich die einzelnen von einem Teilkanal in den anderen Teilkanal überströmenden Teilabgasströme kreuzen, was eine besonders effektive Durchmischung zur Folge hat. Der Abstand zwischen den einzelnen Ausnehmungen bzw. Perforationslöchern sowohl in Hochachsenrichtung als auch in Längsrichtung wird hierbei entsprechend der jeweils gewünschten Anforderungen vorgegeben. Bei in Zwischenwand-Hochachsenrichtung gesehen übereinanderliegenden Ausnehmungen bzw. Perforationslöchern kann grundsätzlich auch vorgesehen sein, dass allen bzw. mehreren dieser Ausnehmungen bzw. Perforationslöchern ein einziges sich über die gesamte oder über einen Teilbereich der Hochachse erstreckendes schaufelartiges Leitelement zugeordnet ist.
  • Besonders gute Durchmischungsergebnisse wurden mit der erfindungsgemäßen Lösung für den Fall erzielt, dass der Abgaskanal mitsamt Mischer im Bereich unmittelbar vor dem Abgaskatalysator im wesentlichen in einem rechten Winkel gekrümmt ist. Diese Krümmung bewirkt ohne den erfindungsgemäßen Mischer, dass sich das unmittelbar vor der Krümmung zudosierte Reduktionsmittel nicht mit dem Abgasstrom durchmischt, sondern dass das Reduktionsmittel lediglich entlang des Krümmungswandbereiches in Richtung Katalysator, geführt wird, was offensichtlich nachteilig für das Reduktionsergebnis ist. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann daher der Abgasstrom mitsamt Reduktionsmittel auch im Krümmungsbereich vor dem Abgaskatalysator effektiv durchmischt werden, wobei durch die vom heißen Abgas umströmte und damit heiße Zwischenwandanordnung zudem sichergestellt wird, dass das flüssige Reduktionsmittel bei Kontakt mit derselben wenigstens teilweise verdampft wird.
  • Der Zwischenwandanordnung selbst kann in Strömungsrichtung gesehen auch noch ein sich über die Kanalquerschnittsebene erstreckende Mischflügelanordnung als Mischerbestandteil vor- und/oder nachgeschaltet sein, die beispielsweise durch eine Gitterstruktur mitsamt daran einzeln angebrachten Mischflügeln ausgebildet ist, wie diese beispielsweise aus der DE 41 23 161 A1 bekannt ist.
  • Der Mischer selbst kann als separates Bauteil ausgebildet sein, der in einen Abgasstrang eingebaut, bevorzugt eingeschweißt wird. Bevorzugt ist der Mischer jedoch bereits von vorneherein Bestandteil eines z. B. als Schweißgruppe ausgelegten Abgasstrangs.
  • Der Mischerabschnitt selbst erstreckt sich in Strömungsrichtung gesehen bevorzugt über eine Länge von 1-mal bis 20-mal dem Durchmesser des Abgaskanals
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mitsamt erfindungsgemäßem statischen Mischer,
  • 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A der 1,
  • 3 eine schematische Seitenansicht eines perforierten Zwischenwandabschnitts,
  • 4 einen schematischen Schnitt entlang der Linie B-B der 3, und
  • 5 eine zur 3 alternative Ausgestaltung einer Zwischenwand.
  • In 1 ist schematisch und beispielhaft ein Abgasstrang 1 eines brennkraftmaschinen-, insbesondere dieselbrennkraftmaschinenbetriebenen Kraftfahrzeuges gezeigt, der einen Abgaskanal 2 aufweist. In diesem Abgaskanal 2 ist in einem Mischerabschnitt 3 ein erfindungsgemäßer statischer Mischer 4 unmittelbar im Bereich vor der Einmündung des Abgaskanals 2 in einen SCR-Katalysator 5 angeordnet.
  • In Strömungsrichtung des Abgasstroms 6 gesehen vor dem statischen Mischer 4 ist eine Zudosiervorrichtung 7 vorgesehen, mittels der flüssiger Harnstoff 8 dem Abgasstrom 6 vor dem statischen Mischer 4 zu vorgegebenen Zeiten in vorgegebenen Mengen zudosiert wird.
  • Der flüssige Harnstoff 8 wird dann beim Durchlaufen des erfindungsgemäßen statischen Mischers 4 intensivst mit dem Abgasstrom 6 vermischt, so dass eine optimierte Harnstoff-Abgasstrommischung 6 in den SCR-Katalysator 5 für eine effektive katalytische Reduktion einströmt.
  • Nachfolgend wird anhand der 1 bis 4 ein konkreter Aufbau des erfindungsgemäßen statischen Mischers 4 im Detail beispielhaft näher erläutert:
    Wie dies insbesondere der 2 entnommen werden kann, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A der 1 zeigt, ist der Abgaskanal 2 im Bereich des Mischerabschnittes 3 durch eine stegartige Zwischenwand 9 in in etwa gleich große und zueinander symmetrische Teilkanäle 10 und 11 unterteilt. Der Mischerabschnitt 3 des Abgaskanals 2 kann, wie dies der 2 lediglich schematisch entnommen werden kann, beispielsweise durch Verpressen zweier Rohre als Doppel-D-Rohrabschnitt ausgebildet sein.
  • Die Zwischenwand 9 ist hier perforiert ausgebildet und weist, wie dies beispielhaft in der 3 dargestellt ist, eine vorgegebene Anzahl von Perforationslöchern 12 auf, die in einem vorgegebenen regelmäßigen Lochmuster angeordnet sind. Im Beispiel der 3 bilden die einzelnen Perforationslöcher jeweils in Hochachsenrichtung H sowie in Längsachsenrichtung L gesehen mehrere voneinander mit einem vorgegebenen Abstand D und d voneinander gleichmäßig beabstandete senkrechte und horizontale Perforationslochreihen aus. Wie dies insbesondere auch der 4 entnommen werden kann, die einen Schnitt entlang der Linie B-B der 3 zeigt, ist jedem der Perforationslöcher 12 beispielhaft ein einziges schaufelartiges Leitelement 13 zugeordnet, das sich von einem hinteren Randkantenbereich 14 ausgehend entgegen die Strömungsrichtung mit z. B. konvexer Krümmung nach vorne erstreckt.
  • Wie dies insbesondere der 1 und der 4 entnommen werden kann, weist die Zwischenwand 9 ein solches regelmäßiges Perforationslochmuster bzw. Leitelementmuster auf, dass die Leitelemente 13 in Strömungsrichtung gesehen beabstandet hintereinander sowie in vorgegebener Weise abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der Zwischenwand 9 zum Liegen kommen, d. h. dass die Leitelemente 13 von der Zwischenwand 9 sowohl in den einen Teilkanal 10 als auch in den anderen Teilkanal 11 abragen. Durch das wechselseitige Hintereinanderliegen von Leitelementen 13 kann beim Überleiten von Abgasteilströmen 15 von einem Teilkanal 10 in den anderen Teilkanal 11 und umgekehrt erzielt werden, dass sich diese Abgasteilströme im zwischenwandnahen Bereich beim Überströmen kreuzen, was eine besonders effektive Durchmischung ermöglicht.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der 3 und 4 sind in Hochachsenrichtung H gesehen jeweils sämtliche übereinanderliegenden Perforationslöcher 12 einer ersten vertikalen Lochreihe 12' mit Leitelementen 13 versehen, die allesamt auf der einen Seite der Zwischenwand 9 liegen. Der in Längs- bzw. Strömungsrichtung L unmittelbar dahinterliegenden vertikalen Perforationslochreihe 12'' sind dagegen Leitelemente 13 zugeordnet, die allesamt auf der gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand 9 und damit im Bereich des Teilkanals 10 liegen. Die wechselseitige Anordnung erfolgt hier somit bezogen auf die jeweils unmittelbar in Längsrichtung L hintereinanderliegenden vertikalen Lochreihen.
  • Alternativ dazu kann aber auch eine Perforationsloch- bzw. Leitelementanordnung entsprechend der 2 und 5 vorgesehen sein, bei der die Leitelemente 13 bei der in Längsrichtung L und damit in Strömungsrichtung des Abgasstroms gesehen oberen und unteren Lochreihe 16, 18 auf jeweils der einen Seite der Zwischenwand 9 liegen, während die Leitelemente 13 der mittleren Lochreihe 17 auf der gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand 9 liegen.
  • Die zuvor gezeigten zwei Beispiele zeigen, dass es verschiedenen Möglichkeiten gibt, die Perforationslöcher 12 und Leitelemente 13 wechselseitig anzuordnen, um über eine durch den Mischerabschnitt 3 bestimmte längere Wegstrecke sicherzustellen, dass es zu einem kreuzenden Überströmen von Teilabgasströmen von dem einen Teilkanal 10 in den anderen Teilkanal 11 kommt, um eine effektive Durchmischung des Harnstoffs 8 mit dem Abgasstrom 6 im Bereich vor dem SCR-Katalysator 5 zu erzielen.
  • Wie dies insbesondere der 1 noch weiter entnommen werden kann, kann im Bereich vor der Zwischenwand 9 ferner eine im Strömungsquerschnitt des Abgaskanals 2 angeordnete weitere Mischeranordnung 19 als Bestandteil des statischen Mischers 4 oder aber auch als separates Bauteil angeordnet sein, das beispielsweise durch eine Gitterstruktur mit daran angebundenen Leitflügeln ausgebildet ist.
  • Wie dies der 1 weiter entnommen werden kann, ist der Mischerabschnitt 3 als Bestandteil des Abgaskanals 2 im unmittelbaren Bereich vor dem SCR-Katalysator 5 im wesentlichen im rechten Winkel abgebogen, wobei die Zwischenwand 9 dann im Bereich eines Einlaufkonus 20 des SCR-Katalysators 5 mündet. Mit dem erfindungsgemäßen Mischer wird in diesem Krümmungsbereich die effektive Durchmischung sichergestellt. Die Länge L des Mischerabschnittes 3, die in der 1 lediglich der Übersichtlichkeit wegen außerhalb des Bauteils eingezeichnet ist, beträgt beispielsweise das 5-fache des Rohrdurchmessers in diesem Abschnitt, d. h. bei einem Rohrdurchmesser von 80 mm ca. 400 mm.

Claims (13)

  1. Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, wobei der statische Mischer (4) im Abgaskanal (2) eines Abgasstrangs (1) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei der statische Mischer (4) durch eine sich im Abgaskanal (2) in Strömungsrichtung (L) über eine vorgegebene Länge erstreckende perforierte Zwischenwandanordnung (9) gebildet ist, die einen Mischerabschnitt (3) des Abgaskanals (2) in mehrere Teilkanäle (10, 11) unterteilt, wobei im Mischerabschnitt (3) eine Mehrzahl von Leitelementen (13) vorgesehen ist, die wenigstens einen Teil des Abgasstroms (15) von einem der Teilkanäle (10) über die perforierte Zwischenwandanordnung (9) in einen anderen der Teilkanäle (11) überleitet und wobei in Strömungsrichtung (L) gesehen vor dem Mischer (4) eine Zudosiervorrichtung (7) für ein Reduktionsmittel (8), insbesondere für Harnstoff, vorgesehen ist, mittels der zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge an Reduktionsmittel in den von der Brennkraftmaschine kommenden Abgasstrom (6) einbringbar ist, und wobei in Strömungsrichtung (L) gesehen nach dem Mischer (4) ein Abgaskatalysator (5) im Abgasstrang (1) angeordnet ist.
  2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Zwischenwandanordnung durch eine den Abgaskanal (2) im Mischerabschnitt (3) in zwei Teilkanäle (10, 11) unterteilende und eine vorgegebene Anzahl von Perforationslöchern (12) aufweisende Zwischenwand (9) gebildet ist.
  3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (2) im Mischerabschnitt (3) im Querschnitt gesehen von der Zwischenwand (9) in zwei in etwa gleich groß und/oder symmetrisch bezüglich der Zwischenwand (9) ausgebildete Teilkanäle (10, 11) unterteilt ist.
  4. Mischer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (2) im Mischerabschnitt (3) durch ein verpresstes Doppel-D-Rohr ausgebildet ist.
  5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Teil der Perforationslöcher (12) der Zwischenwandanordnung (9) eine vorgegebene Anzahl von schaufelartigen Leitelementen (13), vorzugsweise ein einziges Leitelement (13) zugeordnet ist, die oder das von der Zwischenwandanordnung (9) wegragen bzw. wegragt.
  6. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schaufelartigen Leitelemente (13) jeweils in Strömungsrichtung (L) gesehen am hinteren Randkantenbereich (14) einer Perforationsöffnung (12) angeordnet sind und sich von dort ausgehend entgegen die Strömungsrichtung (L) nach vorne erstrecken.
  7. Mischer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schaufelartigen Leitelemente (13) auf jeder Seite der Zwischenwandanordnung (9) angeordnet sind dergestalt, dass eine vorgegebene Anzahl von Leitelementen (13) in jeden Teilkanal (10, 11) einragt.
  8. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationsöffnungen (12) und die Leitelemente (13) durch Materialausklinkungen gebildet sind.
  9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwandanordnung (9) ein regelmäßiges Perforationslochmuster und/oder Leitelementmuster aufweist dergestalt, dass die Leitelemente (13) in Strömungsrichtung (L) gesehen beabstandet hintereinander sowie in vorgegebener Weise abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten einer Zwischenwand (9) der Zwischenwandanordnung liegen.
  10. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (4) in Strömungsrichtung (L) gesehen unmittelbar vor dem Abgaskatalysator (5) angeordnet ist.
  11. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerabschnitt (3), der vorzugsweise im Bereich unmittelbar vor dem Abgaskatalysator (5) angeordnet ist, in einem vorgegebenen Winkel, vorzugsweise im wesentlichen in einem rechten Winkel, gekrümmt ist.
  12. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenwandanordnung (9) in Strömungsrichtung gesehen eine sich über die Kanalquerschnittsebene erstreckende Mischflügelanordnung (19) als Mischerbestandteil vor- und/oder nachgeschaltet ist, die vorzugsweise durch eine Gitterstruktur mit einzelnen daran angebundenen Mischflügeln gebildet ist.
  13. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Mischers (4) bzw. des Mischerabschnitts (3) in Strömungsrichtung gesehen in etwa das 1- bis 20-fache des Durchmessers des Abgaskanals (2) in diesem Bereich entspricht.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062755A1 (de) 2010-12-09 2012-06-14 Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg Abgasanlage
DE102011120221A1 (de) 2011-12-05 2013-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Mischer für eine Abgasanlage und Abgasanlage

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4600457B2 (ja) * 2007-10-02 2010-12-15 トヨタ自動車株式会社 排気通路の添加剤分散板構造
US9429058B2 (en) * 2008-12-01 2016-08-30 GM Global Technology Operations LLC Mixing devices for selective catalytic reduction systems
DE102011079906A1 (de) * 2011-07-27 2013-01-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102015002224A1 (de) * 2015-02-12 2016-08-18 Daimler Ag Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
DE102018130716A1 (de) * 2018-12-03 2020-06-04 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Einbringen und Verteilen eines fließfähigen Zusatzstoffs in einen Abgasstrom
DE102021003111A1 (de) 2021-04-10 2022-10-13 Daimler Truck AG Vorrichtung zum verbessern eines mischens

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3838148C1 (en) * 1988-11-10 1990-03-29 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Exhaust line for a spark ignition internal combustion engine
DE4123161A1 (de) * 1991-07-12 1993-01-14 Siemens Ag Statischer mischer
DE19741199C2 (de) * 1997-09-18 2000-10-26 Siemens Ag Statischer Mischer
DE10104835C1 (de) * 2001-02-01 2002-06-06 Eberspaecher J Gmbh & Co Abgaskühler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3838148C1 (en) * 1988-11-10 1990-03-29 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Exhaust line for a spark ignition internal combustion engine
DE4123161A1 (de) * 1991-07-12 1993-01-14 Siemens Ag Statischer mischer
DE19741199C2 (de) * 1997-09-18 2000-10-26 Siemens Ag Statischer Mischer
DE10104835C1 (de) * 2001-02-01 2002-06-06 Eberspaecher J Gmbh & Co Abgaskühler

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062755A1 (de) 2010-12-09 2012-06-14 Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg Abgasanlage
DE102010062755B4 (de) * 2010-12-09 2015-05-28 Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg Abgasanlage
DE102011120221A1 (de) 2011-12-05 2013-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Mischer für eine Abgasanlage und Abgasanlage

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