DE102013104579B4 - INTAKE CHAMBER FOR A CATALYST OF AN EXHAUST CLEANING PLANT - Google Patents
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Abstract
Einströmkammer (1) für einen Abgaskatalysator (2), aufweisend: – ein Gehäuse (3) mit einer Mantelfläche (31) und zwei sich mit Abstand gegenüberliegenden Stirnflächen (32, 33), wobei die Mantelfläche (31) und eine erste Stirnfläche (32) aus einem Material gebildet sind, welches für Abgas (4) undurchlässig ist, und eine zweite Stirnfläche (33) für Abgas (4) durchlässig ist, und wobei die Mantelfläche (31) eine Einlassöffnung (34) für mit Reduktionsmittel (5) versetztes Abgas (4) aufweist; – ein die Mantelfläche (31) des Gehäuses (3) im Bereich der Einlassöffnung (34) durchdringendes Einlassrohr (6) aus einem für Abgas (4) undurchlässigen Material, wobei die Längsachse (LR) des Einlassrohrs (6) in einer Ebene angeordnet ist, die auf der Längsachse (LG) des Gehäuses (3) senkrecht steht, wobei sich das Einlassrohr (6) im Inneren des Gehäuses (3) entlang der Längsachse (LR) des Einlassrohres (6) über wenigstens den halben Durchmesser (DG) des Gehäuses (3) erstreckt, wobei das Einlassrohr (6) an seinem im Inneren des Gehäuses (3) angeordneten Ende ein Prallblech (61) aus einem für Abgas (4) undurchlässigen Material aufweist, wobei das Einlassrohr (6) benachbart zum Prallblech (61) an seinem in dem Inneren des Gehäuses (3) angeordneten Ende eine Austrittsöffnung (62) aufweist, welche eine radiale Wand des Einlassrohres (6) durchdringt, und wobei sich die Austrittsöffnung (62) in der Wand des Einlassrohres (6) in Umfangsrichtung des Einlassrohres (6) über einen Sektor erstreckt, welcher Sektor so angeordnet ist, dass er zur Gänze der zweiten Stirnseite (33) des Gehäuses (3) abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sektor in Umfangsrichtung des Einlassrohres (6) über einen Winkel (α) von 10° bis 100° erstreckt, und eine äußerste Begrenzungslinie des Sektors, welche der zweiten Stirnseite (33) benachbart angeordnet ist, mit einer Querachse, die sowohl auf der Längsachse (LG) des Gehäuses (3) als auch der Längsachse (LR) des Einlassrohres (6) senkrecht steht, einen Winkel (β) von kleiner 30° einschließt; und ...Inlet chamber (1) for an exhaust gas catalytic converter (2), comprising: - a housing (3) with a lateral surface (31) and two spaced-apart end faces (32, 33), the lateral surface (31) and a first end face (32 ) are formed of a material which is impermeable to exhaust gas (4), and a second end face (33) for exhaust gas (4) is permeable, and wherein the lateral surface (31) has an inlet opening (34) for reducing agent (5) Exhaust gas (4); - an inlet tube (6) penetrating the jacket surface (31) of the housing (3) in the region of the inlet opening (34) and made of a material impermeable to exhaust gas (4), wherein the longitudinal axis (LR) of the inlet tube (6) is arranged in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis (LG) of the housing (3), wherein the inlet tube (6) inside the housing (3) along the longitudinal axis (LR) of the inlet tube (6) over at least half the diameter (DG) of Housing (3) extends, wherein the inlet tube (6) at its end arranged in the interior of the housing (3) has a baffle plate (61) made of a material impermeable to exhaust gas (4), wherein the inlet tube (6) adjacent to the baffle plate (61 ) has at its end disposed in the interior of the housing (3) an outlet opening (62) which penetrates a radial wall of the inlet tube (6), and wherein the outlet opening (62) in the wall of the inlet tube (6) in the circumferential direction of Inlet pipe (6) via a sector extending, which sector is arranged so that it is entirely the second end face (33) of the housing (3) facing away, characterized in that the sector in the circumferential direction of the inlet tube (6) over an angle (α) of 10 ° to 100 °, and an outermost boundary line of the sector, which is the second end face (33) adjacent arranged, with a transverse axis, both on the longitudinal axis (LG) of the housing (3) and the longitudinal axis (LR) of the inlet tube (6) is perpendicular, an angle (β) of less than 30 ° includes; and ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge, bei welcher für die Reinigung des Abgases ein flüssiges Reduktionsmittel verwendet wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Einströmkammer für einen SCR-Katalysator (SCR = selective catalytic reduction = Selektive katalytische Reduktion) einer Abgasreinigungsanlage.The present invention relates to an exhaust gas purification device for motor vehicles, in which a liquid reducing agent is used for the purification of the exhaust gas. More specifically, the present invention relates to an intake chamber for a selective catalytic reduction (SCR) catalyst of an exhaust gas purifying plant.
Im Abgas von Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen, Industrieanlagen und Motoren sind häufig Stickoxide NOx enthalten. Stickoxide treten bei der thermischen Verwertung von festen, gasförmigen und flüssigen natürlichen und fossilen Brennstoffen wie beispielsweise Kohle, Gas, Öl und Holz auf. Stickoxide sind insbesondere im Abgas von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge und Nutzfahrzeuge enthalten. Besonders hoch ist der Anteil von Stickoxiden im Abgas von dieselbetriebenen Verbrennungsmotoren.Exhaust gases from combustion plants, waste incineration plants, gas turbines, industrial plants and engines often contain nitrogen oxides NO x . Nitrogen oxides occur in the thermal utilization of solid, gaseous and liquid natural and fossil fuels such as coal, gas, oil and wood. Nitrogen oxides are contained in particular in the exhaust gas of internal combustion engines for motor vehicles and commercial vehicles. Particularly high is the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas of diesel-powered internal combustion engines.
Stickoxide stehen im Verdacht, die menschlichen Atmungsorgane zu reizen oder zu schädigen (insbesondere Stickstoffdioxid NO2). Weiter werden Stickoxide mit der Entstehung des ”Sauren Regens” infolge der Bildung von Salpetersäure (HNO3) durch die Reaktion von (2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2) oder durch Aufnahme von N2O5 in Aerosolpartikel und nachfolgender Bildung von NO3 in flüssiger Phase in Verbindung gebracht. Weiter gelten Stickoxide unter Einfluss von UV-Strahlung als an der Bildung von Smog und Ozon O3 beteiligt.Nitrogen oxides are suspected of irritating or damaging the human respiratory system (especially nitrogen dioxide NO 2 ). Next are nitrogen oxides with the formation of "acid rain" due to the formation of nitric acid (HNO 3 ) by the reaction of (2NO 2 + H 2 O → HNO 3 + HNO 2 ) or by incorporation of N 2 O 5 in aerosol particles and subsequent Formation of NO 3 in the liquid phase in combination. Furthermore, nitrogen oxides under the influence of UV radiation are considered to be involved in the formation of smog and ozone O 3 .
In der Folge werden verstärkt Anstrengungen unternommen, den Gehalt von Stickoxiden im Abgas zu reduzieren. Hierfür ist bekannt, ein ungiftiges Reduktionsmittel aus Wasser und Harnstoff CH4N2O präzise dosiert in den (noch heißen) Abgasstrom einzuspritzen. Es entsteht Ammoniak NH3 und Kohlendioxid CO2. Der Ammoniak reagiert mit den Stickoxiden des Abgases in einem der Einspritzung entlang des Abgasstroms nachgeschalteten SCR-Katalysator zu harmlosem Stickstoff N2 und Wasser H2O. Unter dem Markennamen AdBlue kann als Reduktionsmittel beispielsweise mit Wasser versetzter Harnstoff (32,5%-ige wässrige Harnstofflösung) bezogen werden. Die Einspritzung des Reduktionsmittels kann dabei mit Druckluft vermischt oder direkt in flüssiger Form erfolgen. Die direkte Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel anstelle von Harnstoff ist theoretisch möglich, aufgrund der ätzenden, umweltgefährdenden und giftigen Eigenschaft von Ammoniak jedoch problematisch.As a result, efforts are increasingly being made to reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gas. For this purpose, it is known to inject a non-toxic reducing agent of water and urea CH 4 N 2 O precisely metered into the (still hot) exhaust stream. It produces ammonia NH 3 and carbon dioxide CO 2 . The ammonia reacts with the nitrogen oxides of the exhaust gas in one of the injection along the exhaust stream downstream SCR catalyst to harmless nitrogen N 2 and water H 2 O. Under the brand name AdBlue can be used as a reducing agent, for example, with water added urea (32.5% aqueous Urea solution). The injection of the reducing agent can be mixed with compressed air or carried out directly in liquid form. The direct use of ammonia as a reducing agent instead of urea is theoretically possible, but problematic due to the corrosive, environmentally hazardous and toxic property of ammonia.
Nachteilig an der Reinigung von Abgas mittels eines derartigen insbesondere flüssigen Reduktionsmittels ist neben der Tatsache, dass zusätzlich zum Brennstoff Reduktionsmittel bereitgestellt werden muss, dass das Reduktionsmittel zur Erzielung einer hohen NOx-Reduktion im richtigen Verhältnis zur Stickoxidemission des Verbrennungsmotors dosiert wird. Dabei ist eine gute Durchmischung des zu reinigenden Abgases mit dem Reduktionsmittel erforderlich.A disadvantage of the purification of exhaust gas by means of such a particularly liquid reducing agent is in addition to the fact that in addition to the fuel reducing agent must be provided that the reducing agent is metered to achieve a high NO x reduction in the right proportion to the nitrogen oxide emission of the engine. In this case, a good mixing of the exhaust gas to be cleaned with the reducing agent is required.
Aus der
Aus der
Aus der
Es hat sich herausgestellt, dass die Durchmischung des zu reinigenden Abgases mit Reduktionsmittel bei bestehenden Systemen ungenügend ist.It has been found that the mixing of the exhaust gas to be cleaned with reducing agent is insufficient in existing systems.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind daher darauf gerichtet, eine Einströmkammer für einen SCR-Katalysator bereitzustellen, welche eine gute Durchmischung des zu reinigenden Abgases mit Reduktionsmittel sicherstellt und gleichwohl einen kompakten Aufbau aufweist.Embodiments of the present invention are therefore directed to providing an inflow chamber for an SCR catalyst, which ensures good mixing of the exhaust gas to be cleaned with reducing agent and nevertheless has a compact construction.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.The above object is achieved by the combination of the features of the independent claims. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.
Ausführungsformen einer Einströmkammer für einen Abgaskatalysator weisen ein insbesondere gerades und insbesondere zylindrisches Gehäuse mit einer Mantelfläche und zwei sich mit Abstand gegenüberliegenden Stirnflächen auf. Dabei sind sowohl die Mantelfläche als auch eine erste Stirnfläche aus einem Material gebildet, welches für Abgas undurchlässig ist. Weiter ist eine zweite Stirnfläche der beiden gegenüberliegenden Stirnflächen für Abgas durchlässig und insbesondere frei von Material, welches für Abgas undurchlässig ist. Die zweite Stirnfläche des Gehäuses kann somit einfach offen sein. Die Mantelfläche weist eine Einlassöffnung für mit Reduktionsmittel versetztes Abgas auf.Embodiments of an inflow chamber for an exhaust gas catalyst have a particularly straight and in particular cylindrical housing with a lateral surface and two spaced-apart end faces. In this case, both the lateral surface and a first end face are formed from a material which is impermeable to exhaust gas. Further, a second end face of the two opposite end faces is permeable to exhaust gas and in particular free of material, which is impermeable to exhaust gas. The second end face of the housing can thus be easily open. The lateral surface has an inlet opening for exhaust gas mixed with reducing agent.
Weiter weist die Einströmkammer ein die Mantelfläche des Gehäuses im Bereich der Einlassöffnung durchdringendes Einlassrohr aus einem für Abgas undurchlässigen Material auf. Dieses Einlassrohr kann insbesondere gerade und weiter insbesondere zylindrisch sein. Die Längsachse des Einlassrohrs ist in einer Ebene angeordnet, die auf der Längsachse des Gehäuses senkrecht steht. Insbesondere kann die Längsachse des Einlassrohrs auf der Längsachse des Gehäuses senkrecht stehen; hierauf ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht begrenzt. Das Einlassrohr erstreckt sich im Inneren des Gehäuses entlang der Längsachse des Einlassrohres über wenigstens den halben Durchmesser des Gehäuses und insbesondere über den vollen Durchmesser des Gehäuses. Somit dringt das Einlassrohr tief in das Innere des Gehäuses ein. Das Einlassrohr weist an seinem im Inneren des Gehäuses angeordneten Ende ein Prallblech aus einem für Abgas undurchlässigen Material auf. Dieses Prallblech kann ein am Einlassrohr befestigtes separates Element sein. Alternativ kann das Prallblech auch von einem Abschnitt der Mantelfläche des Gehäuses gebildet sein. Aufgrund des Prallbleches ist es einem im Einlassrohr geführten mit Reduktionsmittel versetzten Abgasstrom nicht möglich, das Einlassrohr in Richtung seiner Längsachse zu verlassen. Für einen Austritt des mit Reduktionsmittel versetzten Abgasstroms weist das Einlassrohr benachbart zum Prallblech an seinem in dem Inneren des Gehäuses angeordneten Ende eine Austrittsöffnung auf, welche eine radiale Wand des Einlassrohres durchdringt. Der Abgasstrom wird in dem Einlassrohr somit zunächst entlang der Längsachse des Einlassrohres geführt, stößt auf das Prallblech, und wird dann quer zur Längsachse des Einlassrohres in das Innere des Gehäuses ausgegeben.Furthermore, the inflow chamber has an inlet tube, which penetrates the jacket surface of the housing in the region of the inlet opening, made of a material impermeable to exhaust gas. This inlet tube may in particular be straight and, in particular, cylindrical. The longitudinal axis of the inlet tube is arranged in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis of the housing. In particular, the longitudinal axis of the inlet tube can be perpendicular to the longitudinal axis of the housing; however, the present invention is not limited thereto. The inlet tube extends in the interior of the housing along the longitudinal axis of the inlet tube over at least half the diameter of the housing and in particular over the full diameter of the housing. Thus, the inlet tube penetrates deeply into the interior of the housing. The inlet tube has at its arranged in the interior of the housing end of a baffle plate made of a material impermeable to exhaust gas. This baffle may be a separate element attached to the inlet tube. Alternatively, the baffle plate may also be formed by a portion of the lateral surface of the housing. Due to the baffle plate, it is not possible for a waste gas stream guided in the inlet pipe with reducing agent to leave the inlet pipe in the direction of its longitudinal axis. For an outlet of the reducing agent with offset reducing gas stream, the inlet pipe adjacent to the baffle at its arranged in the interior of the housing end has an outlet opening which penetrates a radial wall of the inlet pipe. The exhaust stream is thus initially guided in the inlet pipe along the longitudinal axis of the inlet tube, abuts the baffle plate, and is then discharged transversely to the longitudinal axis of the inlet tube into the interior of the housing.
Aufgrund dieser abrupten Umlenkung des Abgasstromes prallen Reduktionsmitteltröpfchen, die noch nicht verdampft sind, auf das von dem heißen Abgasstrom beheizte Prallblech auf, und werden von diesem erhitzt und verspritzt. Hierdurch wird eine gute Durchmischung des Abgases mit Reduktionsmittel ermöglicht. Da das Einlassrohr zudem tief in das Gehäuse hineinragt, wird ohne Vergrößerung des Bauvolumens der Einströmkammer ein längerer Strömungspfad für das mit Reduktionsmittel versetzte Abgas und damit eine längere Mischstrecke für das Reduktionsmittel mit dem Abgas bereitgestellt, da das mit Reduktionsmittel versetzte Abgas erst nach Durchlaufen des Einlassrohres in das Gehäuse durch die Austrittsöffnung in das Gehäuse übertreten kann.Due to this abrupt deflection of the exhaust gas stream, reducing agent droplets, which have not yet evaporated, impinge on the baffle plate heated by the hot exhaust gas flow, and are heated and splashed by the latter. This allows a good mixing of the exhaust gas with reducing agent. Since the inlet pipe also protrudes deep into the housing, a longer flow path for the reducing agent offset with exhaust gas and thus a longer mixing distance for the reducing agent with the exhaust gas is provided without increasing the volume of the Einströmkammer because the offset with reducing agent exhaust gas after passing through the inlet pipe can pass into the housing through the outlet opening in the housing.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheidet sich der Querschnitt der Austrittsöffnung um weniger als 20% und insbesondere um weniger als 10% und weiter insbesondere um weniger als 5% von einem Querschnitt des Einlassrohres. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Strömungswiderstand gering gehalten wird.According to one embodiment, the cross section of the outlet opening differs by less than 20% and in particular by less than 10% and more particularly by less than 5% from a cross section of the inlet tube. This ensures that the flow resistance is kept low.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Austrittsöffnung des Einlassrohres in Umfangsrichtung des Einlassrohrs über weniger als 50% des Umfangs des Einlassrohres und insbesondere über weniger als 30% des Umfangs des Einlassrohres und weiter insbesondere über weniger als 25% des Umfangs des Einlassrohres. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass dem austretenden Abgasstrom eine gewisse Vorzugsrichtung eingeprägt werden kann.According to one embodiment, the outlet opening of the inlet tube extends in the circumferential direction of the inlet tube over less than 50% of the circumference of the inlet tube and in particular over less than 30% of the circumference of the inlet tube and more particularly over less than 25% of the circumference of the inlet tube. In this way, it is ensured that a certain preferred direction can be impressed on the exiting exhaust gas flow.
Gemäß einer Ausführungsform schließt das Prallblech mit der Längsachse des Einlassrohres einen Winkel von zwischen 30° und 90° und insbesondere von zwischen 45° und 85° und weiter insbesondere von zwischen 70° und 80° ein. Gemäß einer Ausführungsform wird der Winkel senkrecht zur Längsachse des Einlassrohres an der Stelle bestimmt, an welcher eine Umfangslinie des Prallblechs seinen größten Abstand von dem Einlassrohr aufweist. Gemäß einer Ausführungsform wird der Winkel senkrecht zur Längsachse des Einlassrohres in einer Ebene bestimmt, in welcher die Längsachse des Gehäuses liegt.According to one embodiment, the baffle plate with the longitudinal axis of the inlet tube forms an angle of between 30 ° and 90 ° and in particular between 45 ° and 85 ° and more particularly between 70 ° and 80 °. According to one embodiment, the angle is determined perpendicular to the longitudinal axis of the inlet tube at the point at which a circumferential line of the baffle plate has its greatest distance from the inlet tube. According to one embodiment, the angle is determined perpendicular to the longitudinal axis of the inlet tube in a plane in which lies the longitudinal axis of the housing.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Prallblech eben. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Prallblech Teil einer Mantelfläche eines Zylinders. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Prallblech Teil einer Mantelfläche eines Rotationsellipsoids.According to one embodiment, the baffle plate is flat. According to an alternative embodiment, the baffle plate is part of a lateral surface of a cylinder. According to an alternative embodiment, the baffle plate is part of a lateral surface of an ellipsoid of revolution.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Austrittsöffnung in der Wand des Einlassrohres in Umfangsrichtung des Einlassrohres über einen Sektor, welcher so angeordnet ist, dass er zur Gänze der zweiten Stirnseite des Gehäuses abgewandt ist. Da kein mit Reduktionsmittel versetztes Abgas direkt zur zweiten Stirnseite des Gehäuses und damit nach außerhalb der Einströmkammer gelenkt wird, wird der Strömungspfad weiter verlängert.According to one embodiment, the outlet opening in the wall of the inlet tube extends in the circumferential direction of the inlet tube via a sector, which is arranged so that it faces away entirely from the second end face of the housing. Since no offset with reducing agent exhaust gas is directed directly to the second end face of the housing and thus to the outside of the inflow, the flow path is further extended.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Sektor in Umfangsrichtung des Einlassrohres über einen Winkel von 10° bis 100°, wobei der Sektor vollständig in einem Quadranten liegt, der von einer Querachse und der Längsachse des Gehäuses aufgespannt wird, welche Querachse sowohl auf der Längsachse des Gehäuses als auch der Längsachse des Einlassrohres senkrecht steht.According to one embodiment, the sector extends in the circumferential direction of Inlet tube over an angle of 10 ° to 100 °, wherein the sector is located entirely in a quadrant, which is spanned by a transverse axis and the longitudinal axis of the housing, which transverse axis is perpendicular to both the longitudinal axis of the housing and the longitudinal axis of the inlet tube.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich der Sektor in Umfangsrichtung des Einlassrohres über einen Winkel von 10° bis 100°, wobei der Sektor von der Längsachse des Gehäuses durchsetzt wird, und wobei eine äußerste Begrenzungslinie des Sektors, welche der zweiten Stirnseite benachbart angeordnet ist, mit einer Querachse, die sowohl auf der Längsachse des Gehäuses als auch der Längsachse des Einlassrohres senkrecht steht, einen Winkel von kleiner 30° und insbesondere von kleiner 20° und weiter insbesondere von kleiner 10° einschließt. Somit ist der Sektor in Bezug auf die Längsachse des Gehäuses asymmetrisch angeordnet.According to an alternative embodiment, the sector extends in the circumferential direction of the inlet tube over an angle of 10 ° to 100 °, wherein the sector is penetrated by the longitudinal axis of the housing, and wherein an outermost boundary line of the sector, which is arranged adjacent to the second end face, with a transverse axis, which is perpendicular both on the longitudinal axis of the housing and the longitudinal axis of the inlet tube, an angle of less than 30 ° and in particular of less than 20 ° and further includes in particular of less than 10 °. Thus, the sector is arranged asymmetrically with respect to the longitudinal axis of the housing.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Einströmkammer weiter ein Lochblech aus einem für Abgas undurchlässigen Material auf, welches sich im Inneren des Gehäuses zwischen dem Einlassrohr und der Mantelfläche des Gehäuses erstreckt und benachbart zur Austrittsöffnung des Einlassrohres angeordnet ist. Somit stellt das Lochblech einen Strömungswiderstand für Abgas dar, welches aus der Austrittsöffnung des Einlassrohrs auf dem kürzesten Weg zur zweiten Stirnseite des Gehäuses strömt. Durch geeignete Wahl der Lochgröße und Lochverteilung lässt sich so sicherstellen, dass das Abgas beim Verlassen des Gehäuses homogen über die zweite Stirnfläche verteilt ist.According to one embodiment, the inflow chamber further comprises a perforated plate made of an impermeable to exhaust gas material, which extends in the interior of the housing between the inlet tube and the lateral surface of the housing and is disposed adjacent to the outlet opening of the inlet tube. Thus, the perforated plate is a flow resistance for exhaust gas, which flows from the outlet opening of the inlet tube on the shortest path to the second end face of the housing. By a suitable choice of the hole size and hole distribution can thus ensure that the exhaust gas is distributed when leaving the housing homogeneously over the second end face.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lochblech eben und schließt das Lochblech mit einer Querachse, die sowohl auf der Längsachse des Gehäuses als auch der Längsachse des Einlassrohres senkrecht steht, einen Winkel von zwischen 15° und 50° und insbesondere von zwischen 15° und 20° ein. Somit erstreckt sich das Lochblech im Wesentlichen Quer zur Längsachse des Gehäuses zwischen dem Einlassrohr und der Mantelfläche des Gehäuses, wobei das Lochblech gemäß einer Ausführungsform aber nur auf einer Seite des Einlassrohres angeordnet ist, und die andere Seite des Einlassrohres frei von einem Lochblech ist. In dieser Ausführungsform ist somit nur ein asymmetrisch angeordnetes Lochblech vorgesehen.According to one embodiment, the perforated plate is flat and encloses the perforated plate with a transverse axis, which is perpendicular both on the longitudinal axis of the housing and the longitudinal axis of the inlet tube, an angle of between 15 ° and 50 ° and in particular between 15 ° and 20 ° , Thus, the perforated plate extends substantially transversely to the longitudinal axis of the housing between the inlet tube and the lateral surface of the housing, wherein the perforated plate is arranged according to one embodiment but only on one side of the inlet tube, and the other side of the inlet tube is free of a perforated plate. In this embodiment, therefore, only one asymmetrically arranged perforated plate is provided.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Lochblech eine von Null verschiedene Hauptkrümmung der Fläche mit einem Radius auf, der größer als ein Durchmesser des Gehäuses ist.According to an alternative embodiment, the perforated plate has a non-zero major curvature of the surface with a radius which is greater than a diameter of the housing.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Lochblech entlang seiner größten Erstreckung einen zusammenhängenden ersten Abschnitt auf, in dem eine Vielzahl von Löchern vorgesehen ist, und weist das Lochblech benachbart zu dem ersten Abschnitt einen zusammenhängenden zweiten Abschnitt auf, der frei von Löchern ist, wobei der erste Abschnitt mindestens doppelt so lang und insbesondere mindestens dreimal so lang wie der zweite Abschnitt ist, gemessen entlang der größten Erstreckung des Lochblechs.According to one embodiment, the perforated plate has along its largest extent a continuous first portion in which a plurality of holes is provided, and the perforated plate adjacent to the first portion on a continuous second portion which is free of holes, wherein the first portion is at least twice as long and in particular at least three times as long as the second section, measured along the largest extension of the perforated plate.
Weiter weist jeder Abschnitt gemäß einer Ausführungsform eine Mindestfläche auf, welche dem 8-fachen der von einem Loch des Lochblechs im Durchschnitt eingenommenen Fläche entspricht.Furthermore, according to an embodiment, each section has a minimum area which corresponds to 8 times the area occupied by a hole of the perforated plate on average.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die von den Löchern eingenommene Fläche insgesamt zwischen 9% und 25% und insbesondere zwischen 13% und 21% und weiter insbesondere 17% der Oberfläche des Lochblechs einschließlich der Löcher. Dies stellt einerseits eine gewisse Lenkungsfunktion des Lochbleches sicher, und setzt andererseits den Strömungswiderstand nicht unnötig hinauf.According to one embodiment, the area occupied by the holes is in total between 9% and 25% and in particular between 13% and 21% and more particularly 17% of the surface of the perforated plate including the holes. On the one hand this ensures a certain steering function of the perforated plate, and on the other hand does not unnecessarily increase the flow resistance.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Löcher einen Durchmesser von zwischen 2 mm und 10 mm und insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm und weiter insbesondere von 6 mm auf.According to one embodiment, the holes have a diameter of between 2 mm and 10 mm and in particular between 4 mm and 8 mm and more particularly of 6 mm.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Lochblech die Form eines Kreissegments auf, dessen Kreisradius dem Radius der Mantelfläche des Gehäuses entspricht und dessen Höhe dem Abstand des Einlassrohres von der Mantelfläche des Gehäuses entspricht.According to one embodiment, the perforated plate has the shape of a circular segment whose radius of circle corresponds to the radius of the lateral surface of the housing and whose height corresponds to the distance of the inlet tube from the lateral surface of the housing.
Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Einlassrohr eine Einspritzdüse für Reduktionsmittel angeordnet, welche wenigstens eine Düsenöffnung aufweist, die entweder koaxial zur Längsachse des Einlassrohres oder parallel zur Längsachse des Einlassrohres oder senkrecht zur Längsachse des Einlassrohres orientiert ist. Somit kann die Eindüsung des Reduktionsmittels wahlweise entlang der Strömungsrichtung des Abgases oder quer zur Strömungsrichtung des Abgases erfolgen.According to one embodiment, a reducing agent injection nozzle is arranged in the inlet pipe and has at least one nozzle opening which is oriented either coaxially to the longitudinal axis of the inlet pipe or parallel to the longitudinal axis of the inlet pipe or perpendicular to the longitudinal axis of the inlet pipe. Thus, the injection of the reducing agent can optionally take place along the flow direction of the exhaust gas or transversely to the flow direction of the exhaust gas.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Stirnfläche des Gehäuses für Abgas undurchlässig mit der Mantelfläche des Gehäuses verbunden, so dass weder durch die Mantelfläche noch durch die damit verbundene erste Stirnfläche Abgas entweichen kann.According to one embodiment, the first end face of the housing for exhaust gas is impermeable connected to the lateral surface of the housing, so that neither through the lateral surface nor through the associated first end face exhaust gas can escape.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Prallblech für Abgas undurchlässig mit der Innenwand des Einlassrohres verbunden. Dies ist aber nur fakultativ, da das Einlassrohr ohnehin im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, so dass Abgas über die Verbindung zwischen Einlassrohr und Prallblech ohnehin nur in das Innere des Gehäuses entweichen kann.According to one embodiment, the baffle plate for exhaust gas is impermeably connected to the inner wall of the inlet pipe. However, this is only optional, since the inlet pipe is arranged anyway in the interior of the housing, so that exhaust gas can escape via the connection between inlet pipe and baffle anyway only in the interior of the housing.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lochblech für Abgas undurchlässig an der Mantelfläche des Gehäuses befestigt. Dies ist aber nur fakultativ, da durch die Löcher des Lochbleches ohnehin mit Reduktionsmittel versetztes Abgas hindurchtreten kann. According to one embodiment, the perforated plate is impermeable to exhaust gas attached to the lateral surface of the housing. However, this is only optional, as can pass through the holes of the perforated plate already offset with reducing agent exhaust gas.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lochblech für Abgas undurchlässig an dem Einlassrohr befestigt. Dies ist aber nur fakultativ, da durch die Löcher des Lochbleches ohnehin mit Reduktionsmittel versetztes Abgas hindurchtreten kann.According to one embodiment, the perforated plate is impermeable to exhaust gas attached to the inlet pipe. However, this is only optional, as can pass through the holes of the perforated plate already offset with reducing agent exhaust gas.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Durchmesser des Einlassrohres kleiner als das 0,6-fache und insbesondere kleiner als das 0,5-fache und weiter insbesondere kleiner als das 0,45-fache des Durchmessers des Gehäuses, wobei der Durchmesser wie üblich radial zur jeweiligen Längsachse des Einlassrohres bzw. Gehäuses gemessen wird. Hierdurch wird eine gute Anpassung zwischen Einlassrohr und Gehäuse erzielt.According to one embodiment, the diameter of the inlet tube is less than 0.6 times and in particular less than 0.5 times and more particularly less than 0.45 times the diameter of the housing, the diameter being as usual radial to the respective Longitudinal axis of the inlet tube or housing is measured. As a result, a good match between inlet tube and housing is achieved.
Ausführungsformen einer Abgasreinigungsanlage für ein Kraftfahrzeug weisen die vorstehend beschriebene Einströmkammer auf, wobei das Einlassrohr mit einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs in Fluidverbindung bringbar ist. Weiter weist die Abgasreinigungsanlage einen in Strömungsrichtung des Abgases benachbart hinter der Einströmkammer angeordneten SCR-Katalysator auf.Embodiments of an exhaust gas purification system for a motor vehicle have the above-described inflow chamber, wherein the inlet tube can be brought into fluid communication with an internal combustion engine of the motor vehicle. Next, the emission control system has a downstream of the inflow chamber arranged in the flow direction of the exhaust gas SCR catalyst.
Gemäß einer Ausführungsform ist der SCR-Katalysator, der insbesondere eine zylindrische Form aufweisen kann, so angeordnet, dass die Längsachse des SCR-Katalysators mit der Längsachse des Gehäuses fluchtet oder zu dieser parallel angeordnet und um weniger als 10% des Durchmessers des SCR-Katalysators von dieser beabstandet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Abgasströmung an der zweiten Stirnfläche des Gehäuses der Einströmkammer ohne weitere Umlenkung in den SCR-Katalysator eintreten kann.According to one embodiment, the SCR catalyst, which may in particular have a cylindrical shape, is arranged such that the longitudinal axis of the SCR catalyst is aligned with or parallel to the longitudinal axis of the housing and less than 10% of the diameter of the SCR catalyst is spaced from this. This ensures that the exhaust gas flow at the second end face of the housing of the inflow chamber can enter the SCR catalytic converter without further deflection.
Gemäß einer Ausführungsform ist der SCR-Katalysator um einen Abstand von größer 50 mm und insbesondere von größer 60 mm und weiter insbesondere von größer 65 mm von dem Einlassrohr beabstandet. Hierdurch werden Strömungsturbulenzen zwischen Gehäuse und SCR-Katalysator verringert. Dieser Abstand zwischen dem SCR-Katalysator und der zweiten Stirnfläche des Gehäuses der Einströmkammer kann wahlweise durch das Gehäuse des SCR-Katalysators, das Gehäuse der Einströmkammer oder ein separates Bauteil überbrückt werden. Hieraus wird auch deutlich, dass sich das Gehäuse entlang seiner Längsachse über die zweite Stirnseite hinaus erstrecken kann. Die zweite Stirnseite des Gehäuses der Einströmkammer muss somit nicht zwingend an dem entlang der Längsachse des Gehäuses äußersten Ende angeordnet sein. Dies gilt auch für die erste Stirnseite des Gehäuses der Einströmkammer.According to one embodiment, the SCR catalyst is spaced from the inlet pipe by a distance greater than 50 mm and in particular greater than 60 mm and more particularly greater than 65 mm. This reduces flow turbulences between the housing and the SCR catalyst. This distance between the SCR catalyst and the second end face of the housing of the inflow chamber can optionally be bridged by the housing of the SCR catalytic converter, the housing of the inflow chamber or a separate component. From this it is also clear that the housing can extend along its longitudinal axis beyond the second end face. The second end face of the housing of the inflow chamber thus does not necessarily have to be arranged on the end which is the longest along the longitudinal axis of the housing. This also applies to the first end face of the housing of the inflow chamber.
Gemäß einer Ausführungsform ist der SCR-Katalysator um einen Abstand von zwischen 90 mm und 150 mm von der Längsachse des Einlassrohrs beabstandet.In one embodiment, the SCR catalyst is spaced a distance of between 90 mm and 150 mm from the longitudinal axis of the inlet tube.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Einlassrohres zwischen dem 0,15-fachen und dem 0,70-fachen und insbesondere zwischen dem 0,22-fachen und dem 0,55-fachen des Durchmessers eines Substrats des SCR-Katalysator. Auch hierdurch werden Turbulenzen, die beim Umströmen des Einlassrohres auftreten, gering gehalten.In one embodiment, the diameter of the inlet tube is between 0.15 and 0.70 times, and more preferably between 0.22 and 0.55 times the diameter of a substrate of the SCR catalyst. As a result, turbulences which occur during the flow around the inlet pipe are kept low.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Einlassrohrs zwischen 60 mm und 180 mm.According to one embodiment, the diameter of the inlet tube is between 60 mm and 180 mm.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser eines Substrates des SCR-Katalysators zwischen 266,7 mm und 330,2 mm.According to one embodiment, the diameter of a substrate of the SCR catalyst is between 266.7 mm and 330.2 mm.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe ”umfassen”, ”aufweisen”, ”beinhalten”, ”enthalten” und ”mit”, sowie deren grammatikalische Abwandlungen, generell als nichtabschließende Aufzählung von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und dergleichen aufzufassen sind, und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.In this regard, it is to be understood that the terms used in this specification and the claims for listing features include "comprise", "comprise", "include", "contain" and "with" as well as their grammatical variations, generally non-exhaustive of features such. Process steps, facilities, areas, sizes and the like, and in no way preclude the presence of other or additional features or groupings of other or additional features.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. In den Figuren werden gleiche bzw. ähnliche Elemente mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Umfang der beiliegenden Patentansprüche bestimmt ist. Insbesondere können die einzelnen Merkmale bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen in anderer Anzahl und Kombination als bei den untenstehend angeführten Beispielen verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denenFurther features of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the claims and the figures. In the figures, the same or similar elements are denoted by the same or similar reference numerals. It should be understood that the invention is not limited to the embodiments of the described embodiments, but is determined by the scope of the appended claims. In particular, the individual features in embodiments according to the invention can be realized in a different number and combination than in the examples given below. In the following explanation of an embodiment of the invention reference is made to the accompanying figures, of which
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
In den Figuren ist ein gerade zylindrisches Gehäuse
Das Gehäuse
In einem in Längsrichtung mittleren Abschnitt weist die Mantelfläche
In der gezeigten Ausführungsform durchsetzt das Einlassrohr
In seinem Inneren nimmt das Einlassrohr
Benachbart zum Prallblech
Benachbart zu der Austrittsöffnung
Das Lochblech
Das Gehäuse
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