DE102008008563A1 - Dosiervorrichtung zur Schadstoffverminderung in Abgasen - Google Patents

Dosiervorrichtung zur Schadstoffverminderung in Abgasen Download PDF

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Abstract

Es wird eine Dosiervorrichtung (110) zum Einbringen eines schadstoffvermindernden Mediums (124) in ein durch ein Strömungsrohr (114), insbesondere eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptströmungsrichtung (116) strömendes Abgas vorgeschlagen, welches insbesondere zum Einbringen eines Reduktionsmittels und/oder eines Reduktionsmittel-Vorläufers geeignet ist. Die Dosiervorrichtung (110) umfasst ein Dosiermodul (122) zum Dosieren des schadstoffvermindernden Mediums (124). Weiterhin umfasst die Dosiervorrichtung (110) ein von einem Hilfsfluid (130) durchströmtes Dosierrohr (128), wobei das Dosierrohr (128) an einer Mündungsstelle (132) in das Strömungsrohr (114) mündet. Das Dosiermodul (122) ist mit dem Dosierrohr (128) im Bereich der Mündungsstelle (132) verbunden und eingerichtet, um schadstoffverminderndes Medium (124) in das Dosierrohr (128) derart einzuspritzen, dass dieses schadstoffvermindernde Medium (124) aus dem Dosierrohr (128) mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung (116) in das Abgas gelangt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Nachbehandlung von Abgasen, insbesondere von Abgasen von Brennkraftmaschinen, beispielsweise im Automobilbereich, in der Energieerzeugung oder in ähnlichen Bereichen der Naturwissenschaft und Technik.
  • Aus derartigen Bereichen sind Techniken bekannt, bei welchen schadstoffvermindernde Medien, insbesondere fluide Medien (beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase), in das Abgas eindosiert, beispielsweise eingesprüht, werden. Dabei werden unterschiedliche Techniken und unterschiedliche Arten von Medien eingesetzt, welche beispielsweise in DE 10 2004 004 738 A1 beschrieben sind. Ein wesentliches Anwendungsbeispiel, auf welches die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist das Einsprühen einer Harnstoff-Wasser-Lösung in das Abgas von Dieselmotoren, um den Anteil der Stickoxide (NOx) im Abgas zu vermindern. Dabei wird in einer Reduktionsreaktion das NOx unter Bildung von Wasser zu N2 reduziert. Auch andere Reduktionsmittel und/oder Reduktionsmittel-Vorläufer (welche sich beispielsweise erst im Abgas oder im Bereich des Abgases zum Reduktionsmittel umsetzen) sind bekannt. Derartige Verfahren werden oft auch als SCR-Verfahren (SCR: selective catalytic reduction) bezeichnet. Durch die selektive katalytische Reduktion werden beispielsweise Stickoxide mit hoher Selektivität zu Stickstoff reduziert, wodurch die Stickoxidkonzentration im Abgas deutlich verringert werden kann. Harnstoff-Wasser-Lösungen als Beispiele für Reduktionsmittel sind beispielsweise unter dem Markennamen „AdBlue" erhältlich. Durch thermische Zersetzung des Harnstoffs entsteht aus dem Harnstoff als Reduktionsmittel-Vorläufer das eigentliche Reduktionsmittel, nämlich gasförmiges Ammoniak.
  • Neben Verfahren und Vorrichtungen, welche auf der Verwendung von Reduktionsmitteln oder Reduktionsmittel-Vorläufern als schadstoffvermindernde Medien basieren, sind auch andere Arten von schadstoffvermindernden Medien bekannt. So wird beispielsweise, eben falls in DE 10 2004 004 738 A1 , die nachmotorische Erwärmung von Abgas durch Einspritzen von Kraftstoff in den Abgasstrang beschrieben, wodurch die zur Regeneration von nachgeschalteten Katalysatoren oder Dieselpartikelfiltern erforderlichen Abgastemperaturen erreicht werden. Hierbei handelt es sich also um ein Beispiel eines „indirekt" schadstoffvermindernden Mediums (124), dessen Einbringung in das Abgas jedoch ebenfalls allgemein dem Zweck der kurzfristigen, mittelfristigen oder langfristigen Schadstoffverminderung dient. Zahlreiche andere Ausführungsbeispiele schadstoffvermindernder Medien sind bekannt.
  • Bei bekannten Dosiervorrichtungen, wie beispielsweise der DE 10 2004 004 738 A1 , wird in der Regel ein Dosiermodul verwendet, welches beispielsweise ein Dosierventil zum Erzeugen eines Sprays, eines Strahls, eines Nebels oder einer anderen Art von Strahl oder Wolke des schadstoffvermindernden Mediums (124) enthält. Das Dosiermodul kann beispielsweise mit einem entsprechenden Tank zur Aufnahme des schadstoffvermindernden Mediums (124) verbunden sein, wobei sinngemäß auch mehrere schadstoffvermindernde Medien in Kombination oder sequenziell verwendet werden können.
  • Eine Problematik besteht dabei in vielen Fällen darin, das schadstoffvermindernde Medium möglichst optimal mit dem Abgas, welches durch ein Strömungsrohr (beispielsweise einen Teil eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine) strömt, zu vermischen. Mittels des Dosiersystems sollte eine möglichst optimale Verteilung des schadstoffvermindernden Mediums, insbesondere des Reduktionsmittels, in dem Abgas erzielt werden. Das Spray des eindosierten schadstoffvermindernden Mediums sollte einen möglichst hohen Verdampfungsgrad und eine möglichst hohe Gleichverteilung erreichen. Beispielsweise soll bei Verwendung eines dem Dosiersystem nachgeschalteten Katalysators, insbesondere eines SCR-Katalysators, eine möglichst gute Verteilung des Reduktionsmittels über den Katalysatorquerschnitt erreicht werden. Auf diese Weise können hohe NOx-Umsätze zur Einhaltung der Abgasnormen bei gleichzeitiger Vermeidung von NH3-Schlupf, d. h. unverbrauchtem Durchgang von Reduktionsmittel, oder unnötig hohem Reduktionsmittel-Verbrauch sichergestellt werden.
  • Weiterhin wird ein hoher Anteil verdunsteter Masse des schadstoffvermindernden Mediums, insbesondere des Reduktionsmittels, am Eintritt des gegebenenfalls dem Dosiersystem im Abgasstrang nachgeschalteten Katalysators (beispielsweise dem SCR-Katalysator) angestrebt, um das Risiko einer Katalysatorschädigung durch das Auftreffen flüssiger Tropfen auf den Katalysatorträger zu minimieren.
  • Bei den bislang verwendeten Dosiersystemen wird das schadstoffvermindernde Medium in der Regel in Richtung der Abgasströmung eindosiert. Durch diese Eindosierung wird sichergestellt, dass das schadstoffvermindernde Medium, insbesondere Reduktionsmitteltropfen, durch das vorbeiströmende Abgas schnell von dem Dosiersystem, beispielsweise einer Ventilspitze eines Dosierventils des Dosiersystems, abtransportiert werden. Ablagerungen des schadstoffvermindernden Mediums, beispielsweise von Harnstoff und/oder dessen Folgeprodukten, am Dosierventil selbst oder in unmittelbarer Nähe können so vermieden werden. Durch eine derartige Ablagerung am Dosierventil kann die Sprayaufbereitung beeinträchtigt werden, und es kann zu einem kompletten Ausfall des Dosiersystems kommen.
  • Nachteilig an dieser Eindosierung in Richtung der Abgasströmung ist es jedoch, dass das eindosierte schadstoffvermindernde Medium in dem Abgasstrom vergleichsweise schlecht durchmischt wird, da die Abgasströmung selbst eine Verteilung des schadstoffvermindernden Mediums quer zum Abgasstrom in vielen Fällen weitgehend verhindert. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass bei dieser Art der Eindosierung das schadstoffvermindernde Medium vergleichsweise schnell und nach kurzer Verweildauer in dem Abgas auf einen gegebenenfalls nachgeschalteten Katalysator auftrifft. Eine Eindosierung entgegen der Abgasströmung, welche die genannten Nachteile und Schwierigkeiten vermeiden würde, verbietet sich jedoch in der Regel bei den aus dem Stand der Technik bekannten Dosiersystemen aus den oben genannten Gründen, da bei einer derartigen Eindosierung in der Regel eine Ablagerungsbildung am Dosierventil selbst kaum zu vermeiden wäre.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Eindosierung des schadstoffvermindernden Mediums entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung, also mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zu dieser Hauptströmungsrichtung, realisiert werden kann, indem ein Hilfsfluid eingesetzt wird, in welches das schadstoffvermindernde Medium zunächst eindosiert wird, um dann entgegen der Hauptströmungsrichtung, das heißt mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung des Abgases, in das Strömungsrohr eindosiert zu werden. Das Hilfsfluid und dessen Strom sorgen dafür, dass das Dosiermodul selbst vor Ablagerungen geschützt wird, da der Abgasstrom nunmehr durch den Strom des Hilfsfluids von diesem Dosiermodul zumindest weitgehend ferngehalten wird.
  • Dementsprechend wird eine Dosiervorrichtung zum Einbringen eines schadstoffvermindernden Mediums in ein durch ein Strömungsrohr, insbesondere ein Strömungsrohr eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptströmungsrichtung strömendes Abgas vorgeschlagen. Die Dosiervorrichtung dient insbesondere zum Einbringen eines Reduktionsmittels und/oder eines Reduktionsmittelvorläufers, wobei bezüglich der Möglichkeiten der Ausgestaltung des schadstoffvermindernden Mediums jedoch allgemein auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann. Das Strömungsrohr beziehungsweise ein Segment dieses Strömungsrohrs kann Bestandteil der Dosiervorrichtung sein, wobei alternativ die Dosiervorrichtung jedoch auch derart ausgestaltet sein kann, dass diese (beispielsweise durch entsprechende Verbindungselemente) auf ein bereits vorhandenes Strömungsrohr aufgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Dosiervorrichtung jedoch auch ein Strömungsrohrsegment umfassen, welches in den Abgasstrang eingesetzt werden kann, beispielsweise mittels entsprechender Flansche oder ähnlichem.
  • Die Dosiervorrichtung umfasst ein Dosiermodul zum Dosieren des schadstoffvermindernden Mediums. Beispielsweise kann dieses Dosiermodul ein oder mehrere Dosierventile umfassen, beispielsweise druck- oder aktorgesteuerte Dosierventile, sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Tanks zur Lagerung des beziehungsweise der schadstoffvermindernden Medien sowie entsprechende Zuleitungen. Auch ein oder mehrere Steuergeräte zur Steuerung der Dosiervorrichtung können umfasst sein.
  • Zur Erzeugung des oben genannten Hilfsstroms des Hilfsfluids umfasst die Dosiervorrichtung weiterhin ein von einem Hilfsfluid durchströmtes Dosierrohr. Dieses Dosierrohr mündet an mindestens einer Mündungsstelle in das Strömungsrohr, welches von dem Abgas durchströmt wird.
  • Das Dosiermodul ist mit dem Dosierrohr im Bereich der Mündungsstelle verbunden und eingerichtet, um schadstoffverminderndes Medium in das Dosierrohr einzuspritzen beziehungsweise einzudosieren. Dabei erfolgt die Eindosierung derart, dass dieses schadstoffvermindernde Medium aus dem Dosierrohr mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung in das Abgas gelangt. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass das Dosiermodul unmittelbar vor der Mündungsstelle in das Dosierrohr einmündet. Dabei ist der Winkel der Einmündung des Dosiermoduls vorzugsweise derart gewählt, dass zumindest ein Teil des von dem Dosiermodul erzeugten Sprays des schadstoffvermindernden Mediums ungehindert, das heißt ohne dass zumindest ein wesentlicher Teil des Sprays auf Wandungen des Dosierrohrs und/oder des Strömungsrohrs trifft, in das Strömungsrohr gelangen kann. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch eine Eindosierung, bei welcher das Spray des schadstoffvermindernden Mediums zunächst auf eine Wandung des Dosierrohrs trifft, möglich.
  • Das Hilfsfluid, welches eine Anströmung des Dosiermoduls durch Abgas aus dem Strömungsrohr und somit die oben beschriebene Ablagerungsbildung zumindest teilweise verhindert, kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise kann ein von dem Abgas verschiedenes Trägermedium als Hilfsfluid eingesetzt werden, beispielsweise Druckluft. Dieses Trägermedium kann beispielsweise mittels eines Kompressors unter Druck gesetzt werden, oder kann an einer anderen Stelle im Gesamtsystem abgezweigt werden, an welcher ein unter Druck stehendes Trägermedium bereitgestellt wird. Eine entsprechende Zuleitung kann mit dem Dosierrohr verbunden werden. Das Dosierrohr und/oder eine Zuleitung kann auch ein oder mehrere Ventile zur Steuerung des Stroms des Hilfsfluids umfassen, welche beispielsweise mit einem Steuergerät, beispielsweise einem Steuergerät der Dosiervorrichtung, verbunden sein können. Das Hilfsfluid kann, alternativ oder zusätzlich, auch Luft aus einem Frischluftsystem umfassen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Hilfsfluid ein Teil des Abgases selbst umfasst. Insbesondere kann ein Teil des Abgases genutzt werden, welches aus einem Hochdruckteil des Abgasstrangs abgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein Teil des Abgases, welches durch das Strömungsrohr strömt, als Hilfsfluid genutzt werden. Beispielsweise kann dieser Teil des Abgases, wie unten näher ausgeführt wird, aus dem Strömungsrohr vor der Mündungsstelle des Dosierrohres abgeführt werden.
  • Letztere Idee lässt sich insbesondere dadurch realisieren, dass ein Teil des Abgasmassenstroms aus der Hauptleitung des Strömungsrohrs durch eine Abzweigung an einer Entnahmestelle über eine Nebenleitung geführt wird. Das Dosierrohr umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Nebenleitung zum Strömungsrohr, welche an einer Entnahmestelle einen Teil des Abgases aus dem Strömungsrohr abzweigt und an der stromabwärts der Entnahmestelle angeordneten Mündungsstelle dem Strömungsrohr wieder zuführt. Die Entnahmestelle kann mit einem offenen Strömungsquerschnitt ausgestattet werden oder kann optional mit einem Prallblech oder einer ähnlichen Umlenkvorrichtung versehen werden, welche in das Strömungsrohr hineinragt und für eine verbesserte Umlenkung eines Teils des Abgases in die Nebenleitung unter Ausnutzung eines Staudrucks sorgt. Die Dosierung des schadstoffvermindernden Mediums, insbesondere des Reduktionsmittels und/oder Reduktionsmittel-Vorläufers, erfolgt nun in der Nebenleitung des Dosierrohres im Bereich der mindestens einen Mündungsstelle in Richtung der Strömung des Hilfsfluids in der Nebenleitung, so dass der Sprühstrahl aus der Nebenleitung des Dosierrohrs vorzugsweise ohne Wandkontakt oder mit nur teilweisem Wandkontakt austritt und entgegen der Hauptströmung in die Hauptleitung eintritt.
  • Die Vorteile der oben beschriebenen Erfindung liegen insbesondere darin, dass die Mischstrecke für das schadstoffvermindernde Medium, insbesondere das Reduktionsmittel und/oder den Reduktionsmittel-Vorläufer, deutlich erhöht wird. Hierdurch wird die Verteilung des schadstoffvermindernden Mediums am Eintritt eines gegebenenfalls der Dosiervorrichtung nachgeschalteten Katalysators erheblich verbessert. Durch die längere Aufenthaltszeit und Verweildauer wird zusätzlich der Anteil nicht-gasförmiger Partikel, insbesondere flüssiger Tropfen, welche auf den Katalysator treffen, verringert. Hierdurch werden Katalysatorschädigungen vermieden. Durch eine verbesserte Durchmischung bei gleichbleibender Mischstrecke oder sogar bei verkürzter Mischstrecke, also der Strecke zwischen Dosiervorrichtung und Katalysator, kann somit ein Bauraum für ein schadstoffverminderndes System, welches eine Dosiervorrichtung gemäß der Erfindung und einen Katalysator umfasst, beispielsweise ein SCR-System, deutlich reduziert werden. Der Wärmeeintrag in ein Dosierventil, welches in der Dosiervorrichtung enthalten sein kann, kann durch eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und eine verringerte Temperatur in der Nebenleitung und/oder dem Dosierrohr stark vermindert werden. Zusätzlich lässt sich die Abkühlung in der Nebenleitung und/oder dem Dosierrohr weiter verbessern, indem in der Nebenleitung und/oder dem Dosierrohr an der Innenwand und/oder der Außenwand zusätzliche Wärmeübertragungselemente ein- bzw. angebracht werden. Beispielsweise können diese Wärmeübertragungselemente Noppen, Rippen oder auch aktive Kühlelemente (z. B. Kühlelemente mit einem fluiden Kühlmedium und/oder einer elektrischen Kühlvorrichtung) umfassen. Hierdurch lassen sich die Lebensdauern der Dosiervorrichtungen stark verbessern.
  • Der Querschnitt des Dosierrohrs und die Ausformung der Entnahmestelle lassen sich insbesondere derart einrichten, dass sich ein solcher Strom des Hilfsfluids ausbildet, dass an der Mündungsstelle im Wesentlichen kein Abgas in das Dosierrohr eindringt. Diese Ausformung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Querschnitt des Dosierrohres im Verhältnis zum Querschnitt des Strömungsrohres und/oder die Winkelstellung des Dosierrohres im Bereich der Entnahmestelle relativ zum Strömungsrohr derart ausgestaltet sind, dass der Strom des Hilfsfluids die Einmündung des Dosiermoduls in das Dosierrohr wirkungsvoll abschirmt. Durch Strömungssimulationsrechnungen, beispielsweise CFD-Simulationen (CFD: computational fluid dynamics), kann die Ausgestaltung der Dosiervorrichtung leicht berechnet beziehungsweise simuliert werden, welche erforderlich ist, um die genannte Bedingung zu erfüllen.
  • Wie oben beschrieben, ist es besonders bevorzugt, wenn das Dosiermodul derart eingerichtet ist, dass der Spray des Dosiermoduls im Wesentlichen oder zumindest teilweise ohne Wandkontakt aus dem Dosierrohr in das Strömungsrohr gelangt. Dabei kann beispielsweise das Dosiermodul derart eingerichtet sein, dass das schadstoffvermindernde Medium unter einem Winkel β von weniger als 90°, insbesondere einem Winkel zwischen 20° und 60°, besonders bevorzugt bei ca. 40°, in das Dosierrohr eingebracht wird. Dieser Winkel β ist dabei derart definiert, dass das schadstoffvermindernde Medium stets eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömung des Hilfsfluids aufweist, also dass das schadstoffvermindernde Medium „in Richtung" der Strömung des Hilfsfluids eindosiert wird. Der Winkel, unter welchem das Dosierrohr an der Mündungsstelle zum Strömungsrohr ausgerichtet ist, also der Winkel, unter welchem das Hilfsfluid an der Mündungsstelle in das Abgas eintritt, wird im Folgenden mit dem Buchstaben α bezeichnet. Der Winkel, unter welchem das schadstoffvermindernde Medium in das Abgas eintritt, welcher, wie oben beschrieben, weniger als 90° beträgt (das heißt mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegen dem Abgas), wird als γ bezeichnet. Somit ergibt sich die Winkelrelation α = β + γ. Vorzugsweise kann der Winkel α, unter welchem das Hilfsfluid an der Mündungsstelle in das Abgas eintritt, ebenfalls kleiner als 90° sein und beispielsweise zwischen 80 und 90° liegen, beispielsweise bei 85°, so dass auch das Hilfsfluid eine Geschwindigkeitskomponente entgegen der Hauptströmungsrichtung des Abgases aufweist. Auch andere Winkel sind jedoch möglich, beispielsweise Winkel über 90°.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Dosiervorrichtung mindestens ein in dem Strömungsrohr stromaufwärts der Mündungsstelle angeordnetes Mischelement. Dieses Mischelement soll mindestens ein in das Strömungsrohr hineinragendes Element umfassen. Allgemein ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Mischelement ein beliebiges Element zu verstehen, welche mittels des in das Strömungsrohr hineinragenden Elements eine verbesserte Durchmischung des schadstoffvemindernden Mediums mit dem Abgas bewirkt, welches eine Verbesserung eines Übergangs des schadstoffvemindernden Mediums in die Gasphase bewirkt und welches eine verbesserte Verteilung des schadstoffvermindernden Mediums in dem Abgas bewirkt. Diese Effekte können beispielsweise, wie unten an Beispielen erläutert, durch eine Verwirbelung und/oder durch eine Querschnittsverengung bzw. Querschnittsänderung und/oder durch eine Oberflächenverdampfung an einer vergrößerten Oberfläche des Mischelements und/oder durch Tropfenzerfall an der Oberfläche und/oder durch katalytische Effekte erzielt werden. Durch die Querschnittsverengung bzw. Querschnittsänderung kann beispielsweise auch ein Anteil des durch die Nebenleitung strömenden Abgases eingestellt werden. Dabei sollte die Dosiervorrichtung derart eingerichtet sein, dass das schadstoffvermindernde Medium zumindest teilweise auf das Mischelement, vorzugsweise auf das in das Strömungsrohr hineinragende Element, aufgebracht wird, beispielsweise aufgesprüht oder aufgestrahlt wird. Auch ein zumindest teilweiser Durchtritt durch dieses Element ist möglich.
  • Dieses Mischelement kann beispielsweise mindestens einen wabenartigen Körper umfassen, insbesondere einen beschichteten und/oder unbeschichteten Katalysator. Dieser wa benartige Körper bzw. Katalysator kann insbesondere derart eingerichtet sein, dass ein Übergang des schadstoffvermindernden Mediums in die Gasphase begünstigt wird. Hierbei kann der wabenartige Körper beispielsweise als reiner Prallkörper zur Feinverteilung der Tropfen ausgestaltet sein oder kann, alternativ oder zusätzlich, auch als Oberflächenverdampfer und/oder katalytisch einen Übergang in die Gasphase begünstigen. Auf diese Weise wird ebenfalls die Menge des nicht in Gasphase befindlichen schadstoffvermindernden Mediums, welches auf einen der Dosiervorrichtung nachgeschalteten weiteren Katalysator (beispielsweise einen SCR-Katalysator des Abgassystems) auftrifft, durch den vorgeschalteten wabenartigen Körper bzw. Katalysator vermindert, so dass, wie oben beschrieben, Schädigungen des nachgeschalteten Katalysators vermieden werden können.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Mischelement auch mindestens ein Verwirbelungselement umfassen. Dieses Verwirbelungselement soll eingerichtet sein, um eine Durchmischung des schadstoffvermindernden Mediums mit dem Abgas zu begünstigen, insbesondere eine Verteilung des schadstoffvermindernden Mediums in dem Abgasstrom. Das Verwirbelungselement kann dabei lokal Wirbel im Strom des Abgases erzeugen, welche eine Querkomponente in der Geschwindigkeit des Abgases bewirken, so dass eine Feinverteilung der eingesprühten Menge des schadstoffvermindernden Mediums senkrecht zur Hauptströmungsrichtung begünstigt wird. Beispielsweise kann das Verwirbelungselement zu diesem Zweck mindestens zwei Mischstege (beispielsweise senkrecht und/oder unter einem Winkel zueinander angeordnete Mischstege) und/oder einen Klappenmischer und/oder ein Verwirbelungselement mit einer Mehrzahl von von dem Abgas durchströmten Öffnungen und/oder ein Drallelement, d. h. ein Element, welches dem Abgas und/oder dem schadstoffvermindernden Medium einen Drehimpuls um die Hauptströmungsrichtung verleiht, umfassen.
  • Weiterhin kann, ebenfalls alternativ oder zusätzlich, das Mischelement mindestens einen Strömungswiderstand umfassen, insbesondere mindestens eine Querschnittsverengung zur Verengung des von dem Abgas durchströmten Strömungsquerschnitt.
  • Diese Weiterbildung der Erfindung unter Verwendung eines stromaufwärts der Mündungsstelle angeordneten Mischelements kann insbesondere bewirken, dass ein Großteil von Partikeln des schadstoffvermindernden Mediums, beispielsweise Tropfen, das Mischelement doppelt passiert. Dadurch steigt die Mischwirkung und der Anteil gasförmigen Reduktionsmittels beziehungsweise schadstoffvermindernden Mediums deutlich an. Im Falle einer Wandbenetzung des Strömungsrohrs durch das schadstoffvermindernde Medium beziehungsweise Reduktionsmittel tritt die Benetzung mit einem Abgasmischer stromaufwärts des Mischelements auf. Verdunstet der Wandfilm dann im weiteren Verlauf, so trifft das schadstoffvermindernde Medium im gasförmigen Zustand auf das Mischelement und wird gemeinsam mit anderen Abgaskomponenten vermischt. Dadurch wird das Auftreten von hohen Konzentrationen des schadstoffvermindernden Mediums, insbesondere von Reduktionsmittel, in Wandnähe, die bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen häufig beobachtet wird, verringert. In Verbindung mit einer Dosierung auf ein Katalysatorelement, beispielsweise einen Katalysatorträger in Form eines wabenartigen Körpers, welcher stromaufwärts der Mündungsstelle angeordnet ist, kann ein Auftreffen von nicht in gasförmigem Zustand befindlichem schadstoffverminderndem Medium, insbesondere von flüssigem Reduktionsmittel, auf einen nachgeschalteten Katalysator, beispielsweise den SCR-Katalysator, nahezu vollständig vermieden werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung mit einem über einen Stutzen mit dem Dosierrohr verbundenen Dosiermodul;
  • 3 ein Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung mit einem Mischelement;
  • 4 eine Detaildarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines Mischelements;
  • 5 ein Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung mit einem Mischelement in Form einer Querschnittsverengung; und
  • 6 ein Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung mit einem Mischelement in Form eines wabenartigen Körpers.
  • Ausführungsformen
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung 110 schematisch in Schnittdarstellung gezeigt. Die Dosiervorrichtung wird eingesetzt in einem Abgasstrang 112, mit einem Strömungsrohr 114, welches von Abgas in einer Hauptströmungsrichtung 116 durchströmt wird. Unter der „Hauptströmungsrichtung" ist dabei die hauptsächliche Richtung des Massentransports des Abgases lokal im Strömungsrohr 114 zu verstehen. Das Strömungsrohr 114 kann ganz oder teilweise Bestandteil der Dosiervorrichtung 110 sein oder kann getrennt von der Dosiervorrichtung 110 ausgebildet werden, wobei die Dosiervorrichtung 110 in diesem Fall mit dem Strömungsrohr 114 verbindbar ist. Alternativ kann die Dosiervorrichtung 110 auch beispielsweise ein Segment des Strömungsrohres 114 umfassen. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dosiervorrichtung 110 stromaufwärts eines Katalysators 118 eingesetzt. Im Folgenden wird dabei, ohne Beschränkung möglicher alternativer Ausgestaltungen der Erfindung, davon ausgegangen, dass es sich bei dem schadstoffvermindernden Medium um ein Reduktionsmittel oder einen Reduktionsmittel-Vorläufer handelt, so dass es sich bei dem Katalysator 118 um einen SCR-Katalysator für eine selektive katalytische Reduktion handeln kann. Der Katalysator 118 und die Dosiervorrichtung 110 bilden gemeinsam ein schadstoffverminderndes System 120. Die Dosiervorrichtung 110 umfasst ein Dosiermodul 122. Dieses Dosiermodul 122 kann beispielsweise ein oder mehrere Dosierventile umfassen, sowie gegebenenfalls weitere Komponenten, wie Vorratstanks für das schadstoffvermindernde Medium 124, Zuleitungen, Steuergeräte oder ähnliches.
  • Das Dosiermodul 122 ist eingerichtet, um schadstoffverminderndes Medium 124 in Form eines Sprays freizusetzen beziehungsweise einzuspritzen. Die Haupt-Einspritzrichtung ist dabei in 1 mit der Bezugsziffer 126 bezeichnet. Beispielsweise kann es sich dabei um eine virtuelle Verlängerung einer Achse des Dosierventils handeln, wobei diese Haupt-Einspritzrichtung 126 vorzugsweise derart gewählt wird, dass diese ungehindert in das Strömungsrohr 114 eintritt, ohne zuvor auf Wandungen zu treffen.
  • Die Dosiervorrichtung 110 weist weiterhin ein Dosierrohr 128 auf, durch welches ein Hilfsfluid 130 strömt. Dieses Hilfsfluid 130, welches allgemein ein Gas oder eine Flüssigkeit umfassen kann, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gasförmig ausgestaltet und enthält aus dem Strömungsrohr 114 vor der Mündungsstelle 132 des Dosierrohrs 128 in das Strömungsrohr 114 abgezweigtes Abgas. Wie oben ausgeführt, kann jedoch auch eine andere Art von Hilfsfluid 130 verwendet werden.
  • Wie oben ausgeführt, erfolgt diese Abzweigung des Abgases aus dem Strömungsrohr 114 dadurch, dass an einer stromaufwärts der Mündungsstelle 132 angeordneten Entnahmestelle 134 eine Nebenleitung 136 vom Strömungsrohr 114 abzweigt und Abgas hin zur Mändungsstelle 132 führt. An der Mündungsstelle weist das Hilfsfluid 130 eine Strömungsrichtung auf, welche in 1 mit der Bezugsziffer 138 bezeichnet ist. Der Winkel zwischen der Haupt-Einspritzrichtung 126 und der Strömungsrichtung 138 des Hilfsfluids 130 ist in 1 mit β, der Winkel zwischen der Strömungsrichtung 138 des Hilfsfluids 130 und der Hauptströmungsrichtung 116 mit α, und der Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung 116 und der Haupt-Einspritzrichtung 126 mit γ bezeichnet. Deutlich ist dabei in 1 zu erkennen, dass der Winkel γ kleiner ist als 90°, so dass das eingespritzte schadstoffvermindernde Medium 124 mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung 116 in das Strömungsrohr 114 eingesprüht wird.
  • Bei der in 1 dargestellten Dosiervorrichtung 110 wird also ein Teil des Abgasmassenstroms aus dem Strömungsrohr 114 an der Entnahmestelle 134 in die Nebenleitung 136 geführt und dann stromabwärts der Entnahmestelle 134 über die Mündungsstelle 132 dem Strömungsrohr 114 wieder zugeführt. Das schadstoffvermindernde Medium 124 wird nun mittels des Dosiermoduls 122, beispielsweise einem Dosierventil des Dosiermoduls 122, in dem Dosierrohr 128 im Bereich der Mündungsstelle 132 in Strömungsrichtung 138 des Hilfsfluids (das heißt mit einem Winkel β von maximal 90°, beispielsweise 40°) eingespritzt. Das schadstoffvermindernde Medium 124 hat also vorzugsweise eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Strömungsrichtung 138 des Hilfsfluids 130. Der Strahl des schadstoffvermindernden Mediums 124 tritt vorzugsweise ohne Wandkontakt beziehungsweise ohne vollständigen Wandkontakt zur Wand des Dosierrohrs 128 beziehungsweise der Mündungsstelle 132 aus dem Dosierrohr 128 aus, um dann entgegen der Hauptströmungsrichtung 116, also mit einem Winkel γ von weniger als 90°, beispielsweise einem Winkel von 45°, einzutreten. Dies wird ermöglicht, indem die Einleitung des Dosierrohres 128 in die Hauptleitung des Strömungsrohrs 114 unter einem Winkel von α = β + von beispielsweise 85° erfolgt. Dadurch entsteht in der Nebenleitung 136 im Bereich der Mündungsstelle 132 eine lokale Strömung, die in einem Winkel von α von beispielsweise 85° auf die Hauptströmung mit der Hauptströmungsrichtung 116 des Abgases trifft. Das Abgas mit dem eindosierten schadstoffvermindernden Medium 124 wird dann dem SCR-Katalysator 118 zugeführt.
  • Der Abgasmassenstrom in der Nebenleitung 136 kann beispielsweise über das Verhältnis der Durchmesser der Hauptleitung des Strömungsrohrs 114 und der Nebenleitung 136, d1 und d2 in 1, sowie der Ausformung der Abzweigung an der Entnahmestelle 134 und der Ausformung der Mündungsstelle 132 für den jeweiligen Massenstrombereich, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, so ausgelegt werden, dass eine einwandfreie Funktion der Eindüsung sichergestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Abgasmassenstrom in der Nebenleitung 136 auch durch eine besondere Ausgestaltung der Abzweigung beeinflusst bzw. eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise an der Entnahmestelle, hinter der Abzweigung, optional ein Prallblech 137 vorgesehen sein, welches in die Strömung des Abgases hineinragt und einen Staudruck erzeugt. Dieses Prallblech 137 kann auch ein Teil der Nebenleitung 136 sein, welches in das Strömungsrohr 114 hineinragt. Das Prallblech 137 kann beispielsweise gerade, gekrümmt oder gewinkelt sein oder auf sonstige Weise für einen optimalen Staudruck ausgestaltet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Strom durch die Nebenleitung 136 auch durch ein zusätzliches Mischelement 142 eingestellt werden.
  • In der Nebenleitung 136 lässt sich zudem eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als in der Hauptströmung im Strömungsrohr 114 einstellen. Durch die geringeren Wärmeübergangskoeffizienten und die zusätzliche Temperaturabsenkung in der Nebenleitung 136 durch konvektiven Wärmeaustausch mit der Umgebung kann der Wärmeeintrag in das Dosierventil des Dosiermoduls 122 vermindert werden. Zusätzlich können, wie oben ausgeführt, in der Nebenleitung 136 und/oder dem Dosierrohr 128 an deren Innenseite und/oder Außenseite zusätzliche Wärmeübertragungselemente ein- bzw. angebracht werden. Diese sind in 1 nicht dargestellt. Beispielsweise können diese Wärmeübertragungselemente Noppen, Rippen oder auch aktive Kühlelemente oder Kombinationen dieser Elemente umfassen.
  • Um den Wärmeeintrag in das Dosiermodul 122, insbesondere ein Dosierventil des Dosiermoduls 122, weiter zu verringern, kann die Verbindung zwischen Dosiermodul 122 und Dosierrohr 128 zusätzlich optimiert werden. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Verbesserung ist in 2 dargestellt, wobei die dort dargestellte Dosiervorrichtung 110 und das dargestellte schadstoffvermindernde System 120 im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 entsprechen. Allerdings ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Dosiermodul 122 über einen Flansch 140 oder einen Stutzen mit dem Dosierrohr 128 verbunden. Dieser Flansch 140 beziehungsweise Stutzen, welcher beispielsweise zylinderförmig oder konisch und beispielsweise mit rundem oder eckigem Querschnitt ausgestaltet sein kann, bewirkt eine Zurücksetzung der Spitze des Dosierventils des Dosiermoduls 122 gegenüber dem Dosierrohr 128, so dass diese Spitze nicht unmittelbar dem Hilfsfluid 130, das heißt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dem abgezweigten Teilstrom des Abgases durch die Nebenleitung 136, ausgesetzt ist. Auf diese Weise kann zusätzlich ein Wärmeeintrag in das Dosiermodul 122 verringert werden. Der Flansch 140 kann darüber hinaus mit verringerter Wärmeleitung ausgestaltet sein, beispielsweise mit entsprechenden Isolierelementen versehen sein, so dass der Wärmeeintrag in das Dosiermodul 122 zusätzlich vermindert werden kann.
  • Wie oben dargestellt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Dosiervorrichtung weiterhin mindestens ein stromaufwärts der Mündungsstelle angeordnetes Mischelement umfasst, welches derart eingerichtet und angeordnet ist, dass eindosiertes schadstoffverminderndes Medium 124 zumindest teilweise auf dieses Mischelement auftrifft und/oder durch dieses Mischelement hindurchtritt. In den 3 bis 6 sind Beispiele von Dosiervorrichtungen 110 schematisch dargestellt, welche ein derartiges Mischelement 142 umfassen. Die Dosiervorrichtung 110 kann dabei, mit Ausnahme des zusätzlichen Mischelements 142, weitgehend dem Ausführungsbeispiel in 1 entsprechen, so dass für die Beschreibung der Funktionsweise und der möglichen Ausführungen wiederum auf die 1 verwiesen werden kann.
  • In 3 ist dabei ein Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung 110 gezeigt, bei welchem das Mischelement 142 ein Verwirbelungselement 144 umfasst. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dabei in 3 das Dosiermodul 122 lediglich durch die Haupt-Einspritzrichtung 126 symbolisiert. Diese Haupt-Einspritzrichtung 126 ist dabei derart gewählt, dass das schadstoffvermindernde Medium 124 auf das Verwirbelungselement 144 auftrifft. Das schadstoffvermindernde Medium 124 kann auch durch das Verwirbelungselement 144 ganz oder teilweise hindurchtreten, auf die stromaufwärtige Seite des Verwirbelungselements 144.
  • Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Mischelements 142 in Form eines Verwirbelungselements 144 ist in 4 in schematischer perspektivischer Darstellung vergrößert gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass das Verwirbelungselement 144 eine Vielzahl von Längsstegen 146 und eine Vielzahl von senkrecht zu den Längsstegen 146 angeordneten Querstegen 148 umfasst. Die Längsstege 146 und die Querstege 148 schneiden sich dabei derart, dass zwischen diesen eine Vielzahl von Öffnungen 150 ausgebildet sind, welche in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ohne Beschränkung möglicherer weiterer Ausführungsformen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und welche eine Strömungsverengung bewirken. Hinter den Stegen 146, 148 bilden sich Wirbel aus, welche eine Durchmischung des Abgases und des schadstoffvermindernden Mediums 124 bewirken.
  • Weiterhin weist das Verwirbelungselement 144 bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Reihe von Strömungsflügeln 152 auf, welche entlang der Längsstege 146 auf deren stromabwärtiger Seite angeordnet sind. Diese Strömungsflügel 152 können eine Umlenkung der Strömung in Richtung quer zur Einspritzrichtung 126 bewirken, das heißt beispielsweise in Richtung der Querstege 148.
  • Die Strömungsflügel 152 und die Öffnungen 150 können dabei derart bemessen sein, dass das eingesprühte schadstoffvermindernde Medium 124 durch diese Öffnungen 150 zumin dest teilweise hindurchtreten kann und zumindest teilweise auf die stromaufwärtige Seite des Verwirbelungselements 144 gelangt. Tropfen beziehungsweise Partikel des schadstoffvermindernden Mediums 124, welche somit beim ersten Durchtritt durch das Mischelement 142 noch keinen Kontakt mit diesem hatten, werden daher nochmals durch das Mischelement 142 geleitet. Auch Tropfen, welche beim ersten Durchtritt bereits Kontakt hatten und in kleinere Tropfen zerstäubt wurden, können bei erneutem Kontakt in noch kleinere Tropfen zerstäubt oder in die Gasphase überführt werden oder aufgrund ihrer geringen Trägheit besonders gut vom Abgas mitgeführt werden. Die Größenverteilung der Tropfen beziehungsweise Partikel des schadstoffvermindernden Mediums 124 stromabwärts der Dosiervorrichtung 110 wird somit stark hin zu kleineren Partikeln beziehungsweise Tropfen verschoben. Dies wiederum begünstigt jedoch einen Übertritt in die Gasphase und eine gute Vermischung mit dem Abgas, was sich insbesondere in einem (in 3 nicht dargestellten, jedoch zusätzlich möglichen) Katalysator 118 des schadstoffvermindernden Systems 120 positiv bemerkbar machen kann.
  • In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung 110 dargestellt, welches wiederum im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum vor der Mündungsstelle 132 ein Mischelement 142 vorgesehen, welches in diesem Ausführungsbeispiel einen Strömungswiderstand 154 umfasst. Dieser Strömungswiderstand 154 ist in dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel als Querschnittsverengung 156 und/oder als Querschnittsveränderung ausgestaltet. Eine Querschnittsveränderung kann auch eine Veränderung der Form des Querschnitts umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass auch die Öffnungen 150 des Verwirbelungselements 144 gemäß 4 als Querschnittsverengung 156 dienen können.
  • Durch diese Querschnittsverengung 156 kann, wie auch durch die übrigen, zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele von Mischelementen 142, der Massenstrom in der Nebenleitung 136 erhöht beziehungsweise auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Weiterhin begünstigt eine derartige Querschnittsverengung 156 eine Durchmischung des Abgases und des schadstoffvermindernden Mediums 124, ähnlich zu der in den 3 und 4 dargestellten Anordnung. Wiederum kann ein Großteil der Tropfen beziehungsweise Partikel des schadstoffvermindernden Mediums 124 vorzugsweise das Mischelement 142 doppelt passieren, so dass die Mischwirkung und der Anteil gasförmigen schadstoffvermindernden Mediums, beispielsweise gasförmigen Reduktionsmittels, dadurch deutlich ansteigt, da Tropfen, die beim ersten Durchqueren durch Aufprall auf dem Mischelement 142 in kleinere Tropfen zerfallen, beim zweiten Durchgang aufgrund ihrer geringeren Trägheit gut der durch das Mischelement 142 aufgeprägten Gasströmung folgen können. Im Fall einer Wandbenetzung durch das schadstoffvermindernde Medium 124 beziehungsweise Reduktionsmittel bei niedrigen Wandtemperaturen tritt die Benetzung mit einem Mischelement 142 stromaufwärts des Mischelements 142 auf. Verdunstet der Wandfilm dann im weiteren Verlauf, wird das schadstoffvermindernde Medium 124 dem Mischelement 142 in gasförmigem Zustand zugeführt und gemeinsam mit den anderen Abgaskomponenten vermischt. Dadurch wird das Auftreten von hohen Konzentrationen des schadstoffvermindernden Mediums in Wandnähe, wie es bei dem Stand der Technik entsprechenden Systemen häufig der Fall ist, verringert.
  • 6 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel der Dosiervorrichtung 110, bei welchem das Mischelement 142 einen wabenartigen Körper 158 umfasst. Bei diesem wabenartigen Körper 158 kann es sich beispielsweise um einen beschichteten oder unbeschichteten Katalysator handeln. Der wabenartige Körper 158 kann derart angeordnet werden, dass der Sprühstrahl des schadstoffvermindernden Mediums 124 auf diesen wabenartigen Körper 158 auftrifft. Die Tropfen beziehungsweise Partikel des schadstoffvermindernden Mediums 124 zerfallen dann in der Regel beim Auftreffen auf den wabenartigen Körper 158 in kleinere Tropfen oder lagern sich auf dem wabenartigen Körper 158 ab. In letzterem Fall bewirkt die große Oberfläche des wabenartigen Körper 158 einen schnellen Übergang des schadstoffvermindernden Mediums 124 in die Gasphase, beispielsweise eine Verdunstung des Reduktionsmittels. Mit einer katalytischen Beschichtung des wabenartigen Körpers 158 kann die Reduktionsmittelaufbereitung gezielt beeinflusst werden. Mit dem wabenartigen Körper 158 kann zudem ein Auftreffen von flüssigem Reduktionsmittel beziehungsweise nicht in die Gasphase übergegangenem schadstoffvermindernden Medium auf den SCR-Katalysator 118 nahezu vollständig vermieden werden. Allgemein kann als wabenartiger Körper 158 jedoch ein beliebiges Element mit einer hohen aktiven Oberfläche eingesetzt werden, beispielsweise poröse Elemente, welche von dem Abgas durchströmt werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004004738 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims (12)

  1. Dosiervorrichtung (110) zum Einbringen eines schadstoffvermindernden Mediums (124) in ein durch ein Strömungsrohr (114), insbesondere eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptströmungsrichtung (116) strömendes Abgas, insbesondere zum Einbringen eines Reduktionsmittels und/oder eines Reduktionsmittel-Vorläufers, umfassend ein Dosiermodul (122) zum Dosieren des schadstoffvermindernden Mediums (124), wobei die Dosiervorrichtung (110) weiterhin ein von einem Hilfsfluid (130) durchströmtes Dosierrohr (128) umfasst, wobei das Dosierrohr (128) an einer Mündungsstelle (132) in das Strömungsrohr (114) mündet, wobei das Dosiermodul (122) mit dem Dosierrohr (128) im Bereich der Mündungsstelle (132) verbunden ist und eingerichtet ist, um schadstoffverminderndes Medium (124) in das Dosierrohr (128) derart einzuspritzen, dass dieses schadstoffvermindernde Medium (124) aus dem Dosierrohr (128) mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegengesetzt zur Hauptströmungsrichtung (116) in das Abgas gelangt.
  2. Dosiervorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Hilfsfluid (130) mindestens eines der folgenden gasförmigen Medien umfasst: ein von dem Abgas verschiedenes Trägermedium, insbesondere Druckluft; einen Teil des Abgases; einen Teil des Abgases, welches aus einem Hochdruckteil des Abgasstrangs abgeführt wird; einen Teil des Abgases, welches, aus dem Strömungsrohr (114), insbesondere dem Strömungsrohr (114) vor der Mündungsstelle (132), abgeführt wird; Luft aus einem Frischluftsystem.
  3. Dosiervorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dosierrohr (128) eine Nebenleitung (136) zum Strömungsrohr (114) umfasst, wobei die Nebenleitung (136) an einer Entnahmestelle (134) einen Teil des Abgases aus dem Strömungsrohr (114) abzweigt und an der stromabwärts der Entnahmestelle (134) angeordneten Mündungsstelle (132) dem Strömungsrohr (114) wieder zuführt.
  4. Dosiervorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Querschnitt des Dosierrohres (128) und die Ausformung der Entnahmestelle (134) derart eingerichtet sind, dass sich ein solcher Strom des Hilfsfluids (130) ausbildet, dass an der Mündungsstelle (132) im Wesentlichen kein Abgas aus dem Strömungsrohr (114) in das Dosierrohr (128) eindringt.
  5. Dosiervorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Dosierrohr (128) und/oder der Nebenleitung (136) mindestens ein zusätzliches Wärmeübertragungselement angeordnet ist.
  6. Dosiervorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dosiermodul (122) eingerichtet ist, um das schadstoffvermindernde Medium (124) unter einem Winkel β von weniger als 90°, insbesondere einem Winkel von 20–60°, vorzugsweise 40°, in das Dosierrohr (128) einzubringen.
  7. Dosiervorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Dosierrohr (128) derart zum Strömungsrohr (114) ausgerichtet ist, dass das schadstoffvermindernde Medium (124) unter einem Winkel γ von weniger als 90° zur Hauptströmungsrichtung (116) in das Abgas eintritt, wobei das Hilfsfluid (130) an der Mündungsstelle (132) unter einem Winkel α = β + γ zur Hauptströmungsrichtung (116) in das Abgas eintritt, wobei der Winkel α kleiner ist als 90° und insbesondere zwischen 80° und 90°, vorzugsweise bei 85°, liegt.
  8. Dosiervorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens ein in dem Strömungsrohr (114) stromaufwärts der Mündungsstelle (132) angeordnetes Mischelement (142), wobei das Mischelement (142) mindestens ein in das Strömungsrohr (114) hineinragendes Element umfasst, wobei die Dosiervorrichtung (110) derart eingerichtet ist, dass das schadstoffvermindernde Medium (124) zumindest teilweise auf das Mischelement (142) auftrifft und/oder durch dieses Mischelement (142) hindurchtritt.
  9. Dosiervorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Mischelement (142) mindestens einen wabenartigen Körper (158) umfasst, insbesondere einen beschichteten oder unbeschichteten Katalysator, wobei der wabenartige Körper (158) eingerichtet ist, um einen Übergang des schadstoffvermindernden Mediums (124) in die Gasphase zu begünstigen.
  10. Dosiervorrichtung (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischelement (142) mindestens ein Verwirbelungselement (144) umfasst, insbesondere ein Verwirbelungselement (144) mit mindestens zwei qMischstegen (146, 148) und/oder einen Klappenmischer und/oder ein Verwirbelungselement (144) mit einer Mehrzahl von von dem Abgas durchströmten Öffnungen (150).
  11. Dosiervorrichtung (110) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischelement (142) mindestens einen Strömungswiderstand (154) umfasst, insbesondere mindestens eine Querschnittsverengung (156) zur Verengung des von dem Abgas durchströmten Strömungsquerschnitts.
  12. Dosiervorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dosiermodul (122) über einen Stutzen und/oder einen Flansch (140) mit dem Dosierrohr (128) verbunden ist.
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