DE102008044170A1 - Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area - Google Patents
Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008044170A1 DE102008044170A1 DE102008044170A DE102008044170A DE102008044170A1 DE 102008044170 A1 DE102008044170 A1 DE 102008044170A1 DE 102008044170 A DE102008044170 A DE 102008044170A DE 102008044170 A DE102008044170 A DE 102008044170A DE 102008044170 A1 DE102008044170 A1 DE 102008044170A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- ramp area
- ramp
- additive
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/30—Tubes with restrictions, i.e. venturi or the like, e.g. for sucking air or measuring mass flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Eindosieren von Additiv in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors.The The present invention relates to an arrangement for dosing Additive in an exhaust system of an internal combustion engine.
Zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren ist es häufig erforderlich, in der Regel flüssige Hilfsstoffe, sog. Additive, in das Abgas einzudosieren. Beispiele hierfür sind die Zugabe von Harnstofflösung (z. B. eine unter dem Namen „AdBlue” bekannte Lösung von 32,5% Harnstoff in demineralisiertem Wasser) ins Abgas von Dieselmotoren zur Regeneration von SCR-NOx-Katalysatoren zur Umsetzung von NOx, oder/und die Zugabe von flüssigem Kraftstoff (z. B. Dieselkraftstoff) zur Regeneration von Partikelfiltern. In allen Fällen ist es erforderlich, das Additiv möglichst gleichmäßig verteilt und insbesondere mit einem möglichst hohen Verdampfungsgrad in das Abgas einzudosieren, da die Katalysatoren bzw. Filter empfindlich gegenüber dem Auftreffen von noch flüssigem Additiv sind, und bei zu geringem Verdampfungsgrad des eindosierten Additivs Schädigungen des Katalysators bzw. Filters zu befürchten sind.to Exhaust aftertreatment of internal combustion engines, it is often necessary usually liquid Add auxiliary substances, so-called additives, into the exhaust gas. Examples therefor are the addition of urea solution (eg one known as "AdBlue" solution of 32.5% urea in demineralized water) into the exhaust of diesel engines for the regeneration of SCR-NOx catalysts for the conversion of NOx, or / and the addition of liquid Fuel (eg diesel fuel) for the regeneration of particulate filters. In all cases it is necessary to distribute the additive as evenly as possible and in particular with one possible metered into the exhaust gas high degree of evaporation, since the catalysts or filter sensitive the impact of still liquid Additive, and are too low evaporation of the metered Additive's damages the catalyst or filter are to be feared.
Um
eine den Anforderungen genügende
Gemischaufbereitung zu erzielen, sind bislang in der in der Regel
zusätzliche,
den eigentlichen Dosierelementen (Sprayventilen o. ä.) nachgeschaltete
mechanische Mischelemente, z. B. Klappenmischer, Bandwellenmischer
oder Drallmischer, erforderlich. Eine schematische Darstellung einer
solchen herkömmlichen
Anordnung mit einem direkt von dem eindosierten Additiv beaufschlagten
Mischelement zeigt
Der Einsatz von zusätzlichen Mischelementen führt zu zusätzlichen Kosten für das zusätzliche Bauteil und wegen des komplexeren Einbaus. Darüber hinaus muss eine solches Mischelement für den entsprechenden Rohrquerschnitt des Abgaskanals speziell angepasst sein, so dass für unterschiedliche Abgasanlagen in der Regel eigens angepasste Mischelemente verwendet werden müssen. Auch die erforderliche Dauerhaltbarkeit der Mischelemente gegenüber thermischer und mechanischer Belastung lässt sich nur mit Aufwand erreichen. Ein besonderer Nachteil der bislang verwendeten Kombinationen von Dosierelement und Mischelement liegt darin, dass der Einsatz von Mischelementen unweigerlich einen hohen Druckverlust der Abgasanlage mit sich bringt, der auf den erhöhten Strömungswiderstand des Mischelements zurückzuführen ist.Of the Use of additional Mixing elements leads to additional costs for the additional component and because of the more complex installation. In addition, such must be Mixing element for specially adapted to the corresponding pipe cross-section of the exhaust duct be so for different exhaust systems usually specially adapted mixing elements must be used. Also, the required durability of the mixing elements to thermal and mechanical stress can only be achieved with great effort. A particular disadvantage of so far used combinations of metering and mixing element lies in that the use of mixing elements invariably a high Pressure loss of the exhaust system entails, due to the increased flow resistance of the Is due to mixing element.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, die Eindosierung von Additiv in die Abgasströmung eines Verbrennungsmotors zu verbessern. Insbesondere soll diese Eindosierung von Additiv mit verringertem Druckverlust der Abgasanlage bei gleich gutem oder sogar verbessertem Verdampfungsgrad des Additivs ermöglicht werden.The present invention solves the task of metering additive into the exhaust flow of a Improve combustion engine. In particular, this metering should Additive with reduced pressure loss of the exhaust system at the same good or even improved degree of evaporation of the additive are made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zum Eindosieren von Additiv in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Abgaskanalsegment mit einem stromaufwärts liegenden Ende und einem stromabwärts liegenden Ende, und ein dem Abgaskanalsegment zugeordnetes Dosierelement zum Eindosieren von Additiv in durch das Abgaskanalsegment strömendes Abgas, wobei das Abgaskanalsegment wenigstens einen dem Dosierelement zugeordneten Rampenbereich aufweist, in welchem der Strömungsquerschnitt des Abgaskanals gegenüber dem stromaufwärts liegenden Ende des Abgaskanalsegments verändert ist oder/und in welchem sich die Richtung der Abgasströmung ändert, wobei das Dosierelement und der Rampenbereich derart zueinander angeordnet sind, dass Additiv aus dem Dosierelement in Richtung zu dem Rampenbereich hin austritt.These The object is achieved by an arrangement for dosing additive in an exhaust system of a An internal combustion engine comprising an exhaust passage segment with an upstream one End and one downstream lying end, and a the exhaust duct segment associated metering for metering additive into exhaust gas flowing through the exhaust passage segment, wherein the exhaust gas channel segment at least one associated with the metering element Ramp area, in which the flow cross-section of the exhaust passage across from the upstream lying end of the exhaust duct segment is changed and / or in which the direction of the exhaust flow changes, where the dosing element and the ramp area arranged in such a way to each other are that additive from the dosing element towards the ramp area going out.
Ändert sich im Rampenbereich die Form des Abgaskanalsegments in Querschnittsansicht, führt dies zu einem veränderten Strömungsquerschnitt des Abgaskanals. Damit einher geht eine veränderte Lage der Strömungslinien der Ab gasströmung zueinander im Rampenbereich gegenüber den Bereichen stromabwärts oder/und stromaufwärts. Vorzugsweise rücken die Strömungslinien im Rampenbereich dichter zusammen. Diese Änderung wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um die Durchmischung von Abgas und Additiv zu verbessern.Changes in the ramp area, the shape of the exhaust gas channel segment in cross-sectional view, does this to a changed one Flow cross section of the Exhaust duct. This is accompanied by a change in the position of the flow lines the gas flow to each other in the ramp area with respect to the areas downstream or / and upstream. Preferably move the streamlines in the ramp area closer together. This change is utilized according to the invention, to improve the mixing of exhaust gas and additive.
Ein entsprechender Effekt lässt sich erzielen, wenn im Rampenbereich, alternativ oder zusätzlich zu der genannten Änderung der Form des Abgaskanals in Querschnittsrichtung, sich die Richtung der Strömungslinien des Abgases in Längsrichtung ändert, und sich insbesondere die Richtung einer mittleren Strömungslinie bzw. Strömungsachse des durch den Abgaskanal strömenden Abgases gegenüber der Richtung der Strömungsachse am stromaufwärts liegenden Ende des Abgaskanalsegments ändert bzw. der Abgaskanal eine Umlenkung ausbildet.One corresponding effect leaves achieve when in the ramp area, alternatively or in addition to the above change the shape of the exhaust duct in the cross-sectional direction, the direction the streamlines of the exhaust gas changes in the longitudinal direction, and in particular the direction of a mean flow line or flow axis of the flowing through the exhaust passage Exhaust gas over the Direction of the flow axis at the upstream End of the exhaust duct segment changes or the exhaust duct forms a deflection.
Die Erfindung ermöglicht eine gezielte Führung von Abgasströmung und eindosiertem Additiv relativ zueinander. Insbesondere kann durch entsprechende Gestaltung des Querschnitts des Abgaskanalsegments im Rampenbereich das eindosierte Additiv noch besser in Bereiche geführt werden, in denen die Abgasströmung eine hohe Geschwindigkeit und/oder einen starken Geschwindigkeitsgradient aufweist, was die Durchmischung von Abgas und Additiv fördert. Die Änderung des Querschnitts des Abgaskanals im Rampenbereich kann derart erfolgen, dass der Rampenbereich in den Abgaskanal zur Strömungsachse des Abgases hin lokal vorragt. Das Additiv kann dann gezielt in den Kernbereich der Abgasströmung geführt werden und sich dort effektiv mit dem Abgas vermischen. Sofern im Rampenbereich oder stromabwärts desselben noch Abgassträhnen mit hoher Konzentration von Additiv auftreten, sind diese auf den Kernbereich der Abgasströmung beschränkt und treten nicht in der Nähe der Abgaskanalwand auf.The invention enables targeted guidance of exhaust gas flow and metered additive relative to each other. In particular, by appropriately designing the cross section of the exhaust gas channel segment in the ramp region, the metered additive can be guided even better into regions in which the exhaust gas flow has a high velocity and / or a strong velocity gradient, which promotes the mixing of exhaust gas and additive. The change of the cross section of the Exhaust gas ducts in the ramp area can take place in such a way that the ramp area protrudes locally into the exhaust gas duct to the flow axis of the exhaust gas. The additive can then be selectively guided into the core region of the exhaust gas flow and mix there effectively with the exhaust gas. If exhaust strands with a high concentration of additive still occur in the ramp region or downstream thereof, these are restricted to the core region of the exhaust gas flow and do not occur in the vicinity of the exhaust gas duct wall.
Vorzugsweise sind Dosierelement und Rampenbereich an einander gegenüber liegenden Wänden des Abgaskanalsegments angeordnet. Die Richtung des vom Dosierelement ausgehenden Additiv-Dosierstrahls relativ zum Abgaskanalsegment kann dabei je nach Gegebenheiten geeignet gewählt werden. Beispielsweise hat es sich als günstig erwiesen, den Dosierstrahl derart zu richten, dass eine Achse des Dosierstrahls orthogonal zur Strömungsachse des Abgaskanals ist.Preferably Dosing element and ramp area are located opposite each other walls arranged the exhaust duct segment. The direction of the dosing outgoing additive metering jet relative to the exhaust gas passage segment to be chosen appropriately depending on the circumstances. For example it has to be cheap proved to direct the dosing jet such that an axis of the Metering jet orthogonal to the flow axis the exhaust duct is.
Die Führung von Abgasströmung und eindosiertem Additiv relativ zueinander kann insbesondere derart geschehen, dass der Rampenbereich zumindest teilweise mit dem eindosierten Additiv beaufschlagt wird und ein unmittelbarer Kontakt von Additiv und Wandfläche des Rampenbereichs stattfindet. Beim Auftreffen von (flüssigen) Additivtropfen auf die Wand des Abgaskanalsegments im Rampenbereich treten Tropfen-/Wand-Interaktionen auf, die ausgenutzt werden können, um die Tropfengröße zu verkleinern. Generell kann die Wand im Auftreffbereich des Additivs dazu genutzt werden, den Spraywinkel des von der Wand zurückprallenden Additivs zu vergrößern oder/und das eindosierte Additiv noch besser in Bereiche zu führen, in denen die Abgasströmung eine hohe Geschwindigkeit und/oder einen starken Geschwindigkeitsgradient aufweist.The guide of exhaust gas flow and metered additive relative to each other can in particular such happen that the ramp area at least partially dosed with the Additive is applied and an immediate contact of additive and wall surface the ramp area takes place. When hitting (liquid) Additive drops on the wall of the exhaust duct segment in the ramp area occur Drop / wall interactions that can be exploited to to reduce the drop size. In general, the wall can be used in the impact area of the additive be to increase the spray angle of the rebounding from the wall additive and / or to better guide the metered additive into areas, in which the exhaust flow a high speed and / or a strong speed gradient having.
Ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass der Rampenbereich strömungsgünstig gestaltet werden kann und damit nur geringe Strömungsverluste auftreten. Der Rampenbereich braucht insbesondere nur einen zusammenhängenden Bereich bilden, in welchem die Wand der Wand des Abgaskanalsegments verformt ist. Der Rampenbereich kann sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Abgaskanalsegments erstrecken und braucht nur wenig in Querschnittsrichtung in den Abgaskanal hineinragen. Es sind im Vergleich zu herkömmlichen Mischelementen über die gesamte Länge des Abgaskanalsegments und insbesondre auch über den Querschnitt des Abgaskanalsegments an der Stelle des Rampenbereichs nur äußerst moderate Umlenkungen der Abgasströmung relativ zur Richtung der Strömungsachse erforderlich. Außerdem braucht die mit der Abgasströmung in Kontakt tretende Wandfläche des Abgaskanalsegments im Rampenbereich nicht größer zu sein als in den übrigen Bereichen des Abgaskanals. Es ergeben sich damit im Vergleich zu herkömmlichen Mischelementen nur geringe Strömungsverluste.One very particular advantage of the arrangement according to the invention is that the ramp area designed aerodynamic can be and thus only low flow losses occur. Of the Ramp area needs in particular only one coherent Form area in which the wall of the wall of the exhaust duct segment is deformed. The ramp area may be substantially longitudinal of the exhaust duct segment and needs little in the cross-sectional direction protrude into the exhaust duct. It's compared to conventional ones Over mixing elements the entire length the exhaust duct segment and in particular also over the cross section of the exhaust duct segment at the point of the ramp area only very moderate deflections the exhaust flow relative to the direction of the flow axis required. Furthermore needs the with the exhaust flow contacting wall surface the exhaust duct segment in the ramp area not to be greater than in the other areas the exhaust duct. This results in comparison to conventional ones Mixing elements only low flow losses.
Dies schafft die Möglichkeit, die Querschnittsfläche des Abgaskanals im Rampenbereich lokal zu verringern. Mit der Verringerung der Querschnittsfläche geht eine lokal im Rampenbereich höhere Strömungsgeschwindigkeit bei verringertem Druck des Abgases einher, was die Durchmischung von Abgas mit Additiv fördert. Eine durch die verringerte Querschnittsfläche des Abgaskanals im Rampenbereich bewirkte lokale Absenkung des Abgasdrucks kann bei dieser Anordnung beinahe vollständig rückgewonnen werden, sobald sich der Querschnitt des Abgaskanals stromabwärts des Rampenbereichs, z. B. am stromabwärts liegen den Ende des Abgaskanalsegments, wieder auf den ursprünglichen Wert erweitert.This creates the opportunity the cross-sectional area of the exhaust duct in the ramp area to reduce locally. With the reduction the cross-sectional area is a locally in the ramp area higher flow rate at reduced pressure accompanied by the mixing of exhaust gas with additive promotes. One due to the reduced cross-sectional area of the exhaust passage in the ramp area effected local lowering of the exhaust pressure can in this arrangement almost completely recovered as soon as the cross-section of the exhaust duct downstream of the Ramp area, z. B. at the downstream end of the exhaust duct segment, back to the original value extended.
Insbesondere kann das Abgaskanalsegment im Rampenbereich eine gegenüber der Querschnittsfläche des Abgaskanalsegments am stromaufwärts liegenden Ende um bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 30% und ganz besonders bevorzugt bis zu 20% verringerte Querschnittsfläche aufweisen.Especially the exhaust duct segment in the ramp area one opposite the Cross sectional area the exhaust duct segment at the upstream end by up to 50%, preferably up to 30%, and most preferably up to 20% reduced cross-sectional area exhibit.
Der Rampenbereich kann an die Form und den Verlauf des Abgaskanals angepasst sein, beispielsweise so, dass das Auftreten von Turbulenzen verstärkt wird und/oder dass ohnehin auftretende Sekundärströmungen (z. B. in Bereichen mit gekrümmtem Verlauf des Abgaskanals) unterstützt und damit zur Verbesserung der Durchmischung ausgenutzt werden. In einem besonders einfachen Beispiel kann das Abgaskanalsegment im Rampenbereich eine Umlenkung des Abgaskanals bilden, welche gesehen in radialer Richtung der Umlenkung eine innere Wand und eine dieser gegenüber liegende äußere Wand aufweist, und wobei das Dosierelement an der äußeren Wand der Umlenkung derart angeordnet ist, dass ein von dem Dosierelement ausgehender Dosierstrahl auf die innere Wand zu gerichtet ist. Der Dosierstrahl kann beispielsweise eine Dosierstrahlachse aufweisen die in etwa parallel oder in einem kleinen Winkel zu der Strömungsachse des Abgases am stromabwärts liegenden Ende des Abgaskanalsegments verläuft und die in Richtung zur inneren Wand der Umlenkung hin gerichtet ist. Ähnliche Wirkungen, wenn auch im Allgemeinen in etwas weniger ausgeprägter Form, können erhalten werden, wenn sich das Dosierelement an der inneren Wand einer Umlenkung befindet und er Dosierstrahl auf die äußere Wand im Bereich der Umlenkung zu gerichtet ist.Of the Ramp area can be adapted to the shape and the course of the exhaust duct be, for example, so that the occurrence of turbulence is amplified and / or that secondary flows occurring anyway (eg in areas with crooked Course of the exhaust duct) and thus be used to improve the mixing. In a particularly simple example, the exhaust duct segment form a deflection of the exhaust passage in the ramp area, which seen in the radial direction of the deflection of an inner wall and one of these across from lying outer wall and wherein the metering element on the outer wall of the deflection in such a way is arranged that an outgoing from the metering dosing directed towards the inner wall. The dosing jet can, for example a Dosierstrahlachse have the approximately parallel or in a small Angle to the flow axis the exhaust gas at the downstream lying end of the exhaust duct segment runs and in the direction of inner wall of the deflection is directed towards. Similar effects, though generally in somewhat less pronounced form, can be obtained be when the metering on the inner wall of a deflection and he dosing jet on the outer wall in the area of the deflection is addressed to.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Rampenbereich, bezogen auf den Abgaskanal, eine konkave Ausformung.In a preferred embodiment the ramp area, with respect to the exhaust duct, comprises a concave Shape.
Eine konkave Ausformung kann einen, im Vergleich zum übrigen Abgaskanal, zur Strömungsachse hin vorragenden Bereich, bildlich gesprochen eine zur Strömungsachse hin in den Abgaskanal hinein ragende „Delle”, bilden. Die konkave Ausformung kann gebildet sein durch entsprechend konkave Krümmung einer dem Dosierelement zugewandten Wand des Abgaskanalsegments, z. B. in Form einer gleichmäßige konkav gekrümmten Einbuchtung der Abgaskanalwand zur Strömungsachse des Abgases hin. Eine konkave Ausformung kann aber durchaus auch gebildet sein durch Aneinanderreihung von mehreren abschnittsweise konkaven oder ebenen Bereichen mit jeweils unterschiedlicher Neigung zueinander. In manchen Fällen kann die konkave Ausformung sogar konvex geformte Bereiche umfassen.A concave shape can, compared to the rest of the exhaust duct, to the flow axis projecting area, figuratively speaking one to the flow axis out into the exhaust duct projecting into "dent" form. The concave shape can be formed by corresponding concave curvature of the metering facing wall of the exhaust duct segment, z. B. in the form of a uniform concave curved Dent of the exhaust passage wall to the flow axis of the exhaust gas out. A concave shape can also be formed by Stringing together several sections concave or even areas each with a different inclination to each other. In some cases the concave shape may even include convex shaped portions.
Die konkave Ausformung kann in Querschnittsrichtung des Abgaskanals, d. h. in einem Schnitt orthogonal zur Richtung der Strömungsachse, ausgebildet sein, was insbesondere zu einer besseren Verteilung des Additivs über den Abgaskanalquerschnitt nach Zurückprallen von der Wand des Abgaskanalsegements führt. Die konkave Ausformung sorgt für einen gegenüber dem Öffnungswinkel des Dosierstrahls vergrößerten „Spraywinkel” des Additivs nach Kontakt mit der dem Abgas zugewandten Wand der konkaven Ausformung und verbessert dadurch die Durchmischung von Additiv und Abgas.The concave shape can in the cross-sectional direction of the exhaust passage, d. H. in a section orthogonal to the direction of the flow axis, be formed, which in particular to a better distribution of the additive the exhaust duct cross section after rebounding from the wall of Abgaskanalsegements leads. The concave shape ensures one opposite the opening angle of the Dosing jet enlarged "spray angle" of the additive after contact with the exhaust gas facing wall of the concave shape and thereby improves the mixing of additive and exhaust gas.
Die konkave Ausformung kann auch in Richtung der Strömung des Abgases ausgebildet sein. Auch dann lassen sich hinsichtlich der Verteilung von Additiv relativ zu der Abgasströmung Verhältnisse erzielen, die den bereits genannten entsprechen. Als Beispiel sei hingewiesen auf eine Umlenkung im Abgaskanalsegment, bei welcher sich die Richtung der Strömungsachse des Abgases ändert. Die radial innere Wand des Abgaskanalsegments weist im Bereich der Umlenkung eine starke konkave Krümmung in Längsrichtung der Abgasströmung auf. Spritzt man das Additiv in der Nähe einer solchen Umlenkung, vorzugsweise etwas stromaufwärts davon, von der radial äußeren Wand des Abgaskanals her mit nur kleinem Öffnungswinkel des Dosierstrahls in eine Richtung ein, in der der Dosierstrahl auf die im Bereich der Umlenkung relativ stark konkav gekrümmte innere Wand des Abgaskanalumlenkung auftrifft, so erreicht man, dass das Additiv von der inneren Wand in einem relativ weiten Spraywinkel zur Strömungsachse hin abprallt. Auch ein anfangs scharf gebündelter Dosierstrahl mit geringem Öffnungswinkel verteilt sich so effektiv über einen weiten Bereich entlang der Strömungsrichtung des Abgases. Beispielsweise kann die Dosierstrahlachse im Wesentlichen parallel zur Richtung der Strömungsachse stromabwärts der Umlenkung sein oder aber einen kleinen Winkel zu der Strömungsachse stromabwärts der Umlenkung bilden.The Concave shape can also be formed in the direction of the flow of the exhaust gas be. Even then, with regard to the distribution of additive relative to the exhaust gas flow conditions achieve those already mentioned. As an example pointed to a deflection in the exhaust duct segment, in which the direction of the flow axis of the exhaust gas changes. The radially inner wall of the exhaust gas channel segment has in the region of Deflecting a strong concave curvature in longitudinal direction the exhaust gas flow on. Spraying the additive in the vicinity of such a deflection, preferably a bit upstream of it, from the radially outer wall the exhaust duct with only small opening angle of the metering jet in a direction in which the metering jet to those in the area the deflection relatively strong concave inner wall of the exhaust duct deflection impinges, so that one reaches the additive from the inner wall in bounces off a relatively wide spray angle to the flow axis. Also an initially sharply focused Dosing jet with small opening angle spreads over so effectively a wide range along the flow direction of the exhaust gas. For example, the Dosierstrahlachse substantially parallel to Direction of the flow axis downstream be the deflection or a small angle to the flow axis downstream to make the diversion.
Die konkave Ausformung kann eine Ausdehnung sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Richtung der Abgasströmung haben. Sie wird häufig die Form einer Einbuchtung oder „Delle” haben und im Rampenbereich zu einer verringerten Querschnittsfläche des Abgaskanalsegments über eine vorbestimmte Länge des Abgaskanalsegments führen.The concave shape may be an expansion in both the cross-sectional direction as well as in the direction of the exhaust flow. She is often the Have a dent or "dent" shape and in the ramp area to a reduced cross-sectional area of the Exhaust duct segment via a predetermined length lead the exhaust duct segment.
Eine sich in Richtung der Strömungsachse erstreckende konkave Ausformung kann eine Verdichtung der Strömungslinien der Abgasströmung im Rampenbereich bewirken und so die Durchmischung von Additiv und Abgas verbessern. Die dichter liegenden Strömungslinien führen außerdem zu einer Verringerung der Dicke einer sich an der Wand des Abgaskanalsegments ausbildenden Grenzschicht. Dies resultiert in einem verbesserten Wärmeübergang zwischen Abgas und Rohrbewandung, was sich positiv in einer schnellen Erwärmung des Rampenbereichs auswirkt. Im Falle von Bedingungen, unter denen sich ein Film aus flüssigem Additiv an der von Additiv beaufschlagten Wand des Abgaskanals ausbildet, ergibt sich eine verringerte Dicke des Wandfilms aus Additiv. Sofern durch den Rampenbereich zusätzliche Turbulenz induziert wird, verringert sich die Dicke der Grenzschicht und ggf. des Wandfilms sogar noch weiter. Generell ist es günstig, wenn sich ein möglichst dünner und möglichst weit ausgedehnter Wandfilm einstellt.A extending in the direction of the flow axis concave shaping can be a compression of the flow lines of the exhaust gas flow in the ramp area cause and thus improve the mixing of additive and exhaust gas. The denser streamlines to lead Furthermore to a reduction in the thickness of a on the wall of the exhaust duct segment forming boundary layer. This results in an improved Heat transfer between exhaust and pipe wall, which is positive in a fast warming of the ramp area. In the case of conditions under which a movie of liquid Forms additive on the acted upon by additive wall of the exhaust passage, results in a reduced thickness of the wall film of additive. Provided through the ramp area additional Turbulence is induced, the thickness of the boundary layer decreases and possibly the wall film even further. In general, it is cheap when one possible thinner and as possible wide expansive wall film sets.
Die konkave Ausformung kann sich über den gesamten Rampenbereich erstrecken. Alternativ ist es denkbar, dass lediglich ein Teil des Rampenbereichs, z. B. dessen Zentrum, konkav ausgeformt ist.The concave shape can be over extend the entire ramp area. Alternatively, it is conceivable that only part of the ramp area, z. B. its center, is formed concave.
Der Rampenabschnitt kann einen in vertikaler Richtung am höchsten liegenden Zentralbereich aufweisen und von dem Zentralbereich ausgehend, vorzugsweise mit zunehmender Neigung, abfallen. Bei dieser Ausführungsform bildet der Zentralbereich einen zur Strömungsachse des Abgases hin vorragenden Bereich, auf den vorzugsweise das eindosierte Additiv auftrifft. Bildet sich ein Wandfilm aus unverdampftem und daher flüssigem Additiv aus, so führt diese Formgebung des Rampenbereichs zu einem Auseinanderlaufen des flüssigen Wandfilms unter der Wirkung der Schwerkraft. Der Wandfilm ist damit dünner und hat eine größere Oberfläche, die in Kontakt mit dem im Abgaskanal strömenden Abgas steht. Der Wandfilm kann somit wesentlich effektiver verdunsten als wenn sich nur im Bereich um die Auftreffstelle des eindosierten Additivs herum ein Wandfilm (mit dann entsprechend größerer Dicke) ausbilden könnte. Der dünnere Wandfilm hat zudem den Vorteil, dass die Verweilzeit von Additiv in einem Wandfilm abnimmt, und damit auch eine geringere Gefahr von Verkokungen und anderen Ablagerungen besteht.Of the Ramp section can be one in the vertical direction highest Central area and starting from the central area, preferably with increasing tendency to fall off. In this embodiment the central area forms one towards the flow axis of the exhaust gas protruding area, preferably on the dosed additive incident. Forms a wall film from undamped and therefore liquid Additive, so leads This shaping of the ramp area to a divergence of the liquid Wall film under the action of gravity. The wall film is with it thinner and has a larger surface area that is in contact with the exhaust gas flowing in the exhaust gas passage. The wall film can thus evaporate much more effectively than if only in the Area around the point of impact of the metered additive Wall film (with then correspondingly greater thickness) could train. Of the thinner Wall film also has the advantage that the residence time of additive decreases in a wall film, and thus a lower risk of coking and other deposits.
In einer Ausführungsform weist das Abgaskanalsegment im Rampenbereich eine lokale Verformung auf. Eine solche lokale Verformung lässt sich einfach herstellen durch einstückige Verformung des Abgaskanalsegments mittels geeigneter Umformverfahren, etwa durch Biege-, Press- oder Ziehverfahren. Beispielsweise lässt sich eine „Delle” oder „Rampe” in ein Abgaskanalsegment beliebigen Querschnitts und Größe in einfacher Weise eindrücken, wobei das Abgaskanalsegment ein Rohr aus Metall sein kann, jedoch auch Kunststoff- oder/und Keramikmaterialien vorgesehen sein können.In an embodiment the exhaust duct segment has a local deformation in the ramp area on. Such local deformation is easy to produce by one piece Deformation of the exhaust gas channel segment by means of suitable forming processes, for example, by bending, pressing or drawing process. For example, can be a "dent" or "ramp" in one Exhaust duct segment of any cross section and size in a simple manner, wherein the exhaust duct segment may be a metal pipe, however Plastic and / or ceramic materials may be provided.
Insbesondere bei doppelwandiger Ausgestaltung des Abgaskanalsegments ist es günstig, wenn der Rampenbereich einen vom Abgas hinterspülten Bereich aufweist. Dies sorgt für schnelle Erwärmung des Rampenbereichs durch die Abgasströmung.Especially in double-walled design of the exhaust duct segment, it is advantageous if the ramp region has a backwashed from the exhaust gas region. This takes care of rapid warming of the ramp area by the exhaust gas flow.
Darüber hinaus können, in Richtung der Abgasströmung oder/und über den Querschnitt des Abgaskanalsegments hinweg, eine Mehrzahl von Rampenbereichen vorgesehen sein. Es ist beispielweise denkbar, in einem mehrere Umlenkungen aufweisenden Abgaskanalsegment mehrere Rampenbereiche in Strömungsrichtung des Abgases aufeinanderfolgend in einer solchen Weise vorzusehen, dass auf die innere Wand einer jeweiligen Umlenkung des Abgaskanalsegments ein Rampenbereich unmittelbar folgt. Eine weitere mögliche Ausgestaltung sieht vor, eine Mehrzahl von Rampenbereichen in Strömungsrichtung des Abgases auf gleicher Höhe, aber um den Umfang des Abgaskanals verteilt anzuordnen, wobei die Winkelabstände zwischen den Rampenbereichen denen zwischen den Einspritzlöchern eines Mehrlochventils entsprechen, um die von den jeweiligen Einspritzlöchern ausgehenden Dosierstrahlen gezielt in den Kernbereich der Abgasströmung stromabwärts des Rampenbereichs zu lenken.Furthermore can, in the direction of the exhaust gas flow and / or over the cross section of the exhaust duct segment, a plurality of Ramp areas may be provided. It is conceivable, for example, in a plurality of deflections having exhaust passage segment more Ramp areas in the flow direction to provide the exhaust gas sequentially in such a way that on the inner wall of a respective deflection of the exhaust gas channel segment a ramp area immediately follows. Another possible design provides a plurality of ramp areas in the flow direction the exhaust gas at the same level, but to disperse the circumference of the exhaust duct, with the angular distances between the ramp areas that between the injection holes of a multi-hole valve correspond to those emanating from the respective injection holes Dosing directed into the core region of the exhaust gas flow downstream of the To steer ramp area.
In der Regel gestattet es die beschriebene Anordnung der Abgasanlage, dass flüssiges Additiv ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Mischelementen in das Abgas eindosiert werden kann. Sollte dennoch eine zusätzliche Vermischung gewünscht sein, so kann selbstverständlich auch bei der beschriebenen Anordnung eine zusätzliches Mischelement stromabwärts des Rampenbereichs angeordnet sein, wobei dieses Mischelement so gewählt werden kann, dass sich der hierdurch verursachte Druckverlust in angemessenen Grenzen hält.In the rule allows the described arrangement of the exhaust system, that liquid Additive without the aid of additional mixing elements in the exhaust gas can be metered. Should still an additional Mixing desired it can be, of course also in the described arrangement, an additional mixing element downstream of the Ramp area be arranged, this mixing element are chosen so may cause the resulting pressure loss in reasonable Keeps borders.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to the drawings embodiments explained in more detail. It shows:
Die
Die
Es
versteht sich, dass ein Abgaskanalsegment
Das
Dosierelement
Das
Dosierelement
Das
Dosierelement
Schließlich zeigt
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008044170A DE102008044170A1 (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008044170A DE102008044170A1 (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008044170A1 true DE102008044170A1 (en) | 2010-06-02 |
Family
ID=42133866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008044170A Ceased DE102008044170A1 (en) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008044170A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009047547A1 (en) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Exhaust gas aftertreatment device for internal combustion engine, has exhaust gas channel segment and supply element for supplying auxiliary medium for supporting aftertreatment |
-
2008
- 2008-11-28 DE DE102008044170A patent/DE102008044170A1/en not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009047547A1 (en) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Exhaust gas aftertreatment device for internal combustion engine, has exhaust gas channel segment and supply element for supplying auxiliary medium for supporting aftertreatment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007020812B4 (en) | Apparatus and method for the addition of fluid pollutant-reducing media in an exhaust passage of an internal combustion engine | |
EP1990513B2 (en) | Device for distributing liquid substances in exhaust gas systems | |
EP1714011B1 (en) | Method and device for post treating waste gas of an internal combustion engine | |
EP2802753B1 (en) | Exhaust gas system of an internal combustion engine, and method for preparing a reducing agent which is introduced into the internal combustion engine exhaust gas | |
DE102009034670A1 (en) | Mixing and / or evaporation device | |
EP1936137A1 (en) | Device for adding a reducing agent to a flue gas stream of a combustion engine | |
EP2974787A2 (en) | Static mixer | |
DE112012006958T5 (en) | Surface finish with protection against deposit formation for exhaust system mixers | |
EP3071807A1 (en) | Exhaust gas post-treatment device | |
WO2013010700A1 (en) | Arrangement for introducing an additive into a gas flow | |
DE102008017395B4 (en) | Mixing and / or evaporating device and associated production method | |
WO2013127955A1 (en) | Device for exhaust purification | |
DE112017007996T5 (en) | Injector cone like a Venturi nozzle | |
DE102008029110A1 (en) | Mixing and evaporating device for exhaust-gas system of internal combustion engine, particularly motor vehicle, has ring body which has internal shovel, where shovel is fastened with retaining elements in exhaust gas guiding pipe | |
DE202015102092U1 (en) | emission control assembly | |
DE102007047774A1 (en) | Device for reducing nitrogen oxides in exhaust of internal combustion engine, particularly lean-burning internal combustion engine, has catalytic device arranged in exhaust gas system of internal combustion engine | |
DE102015106876A1 (en) | Emission control assembly and exhaust pipe with such an assembly | |
DE102017121191A1 (en) | Exhaust gas cleaner for engine | |
EP4123134B1 (en) | Exhaust gas system | |
WO2016062395A1 (en) | Exhaust gas post-treatment device for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle | |
DE102020131144A1 (en) | MIXER FOR NOX SENSOR | |
DE102010039121A1 (en) | Exhaust gas after-treatment system for combustion engine of motor car, has two catalysts whose outflow-side end face and/or inflow-side end face are partially and obliquely aligned with respect to exhaust gas flow direction | |
DE102008044170A1 (en) | Arrangement for dosing additive i.e. diesel emissions fluid urea solution, into exhaust system of diesel engine, has dosing element and ramp area arranged to each other such that additive escapes from element in direction to ramp area | |
DE102012208034A1 (en) | Dosage device for injecting oxidation/reducing agent into exhaust pipe of e.g. diesel engine, has injector nozzle which alters injection angle of oxidation/reducing agent with respect to exhaust gas flow direction in exhaust pipe | |
DE102016121670A1 (en) | Mixer system for the distribution of urea in the exhaust gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |