DE102014009731A1 - Reducing agent treatment system - Google Patents
Reducing agent treatment system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014009731A1 DE102014009731A1 DE102014009731.5A DE102014009731A DE102014009731A1 DE 102014009731 A1 DE102014009731 A1 DE 102014009731A1 DE 102014009731 A DE102014009731 A DE 102014009731A DE 102014009731 A1 DE102014009731 A1 DE 102014009731A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mixing chamber
- reducing agent
- mixing
- exhaust gas
- tube
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
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
- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
- B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
- B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
- B01F25/103—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components with additional mixing means other than vortex mixers, e.g. the vortex chamber being positioned in another mixing chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
- B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F2025/93—Arrangements, nature or configuration of flow guiding elements
- B01F2025/931—Flow guiding elements surrounding feed openings, e.g. jet nozzles
-
- 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
- F01N2470/18—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes the axis of inlet or outlet tubes being other than the longitudinal axis of apparatus
-
- 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
- F01N2490/00—Structure, disposition or shape of gas-chambers
- F01N2490/08—Two or more expansion chambers in series separated by apertured walls only
-
- 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
- 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]
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittelaufbereitungssystem (1) einer Abgasreinigungsanlage, umfassend eine Mischkammer (4), in welche das Reduktionsmittel mittels einer Dosiervorrichtung (17) eingesprüht werden kann und in welcher eine Vermischung von eingesprühtem Reduktionsmittel mit der Mischkammer (4) zugeführtem Abgas erfolgt, einen an die Mischkammer (4) angesetzten Rohrstutzen (3), über welchen Abgas der Mischkammer (4) zugeführt werden kann und ein aus der Mischkammer (4) heraus führendes kreiszylindrisches Mischrohr (7), über welches der Mischkammer (4) zugeführtes und mit dem Reduktionsmittel vermischtes Abgas aus der Mischkammer (4) ausgetragen wird. Die Mischkammer (4) weist eine annähernd rotationssymmetrische Form mit einem im Vergleich zu einer in Richtung der Mittellängsachse (2) gesehenen größten Mischkammertiefe (T) größeren Mischkammerdurchmesser (D) auf. Der Rohrstutzen (3) ist wenigstens annähernd tangential derart an der Mischkammer (4) angesetzt, dass Abgas nach dem Eintritt in die Mischkammer (4) in der Mischkammer (4) eine um die Rotationsachse herum rotierende Strömung ausbildet und unter Beibehaltung einer rotierenden Strömung in das Mischrohr (7) eintritt und die Mischkammer vollständig durch das Mischrohr (7) verlässt. Die die Dosiervorrichtung (17) kann das Reduktionsmittel mit einem kegelförmigen Sprühstrahl (18) derart in die Mischkammer (4) einsprühen, dass es wenigstens annähernd vollständig in ein offenes Ende (10) des Mischrohrs (7) eintritt und von der rotierenden Strömung des Abgases mitgerissen wird.The invention relates to a reducing agent treatment system (1) of an exhaust gas purification system, comprising a mixing chamber (4) into which the reducing agent can be sprayed by means of a metering device (17) and in which a mixing of sprayed reducing agent with the mixing chamber (4) is supplied to the mixing chamber (4) attached pipe socket (3), via which exhaust gas of the mixing chamber (4) can be fed and from the mixing chamber (4) leading out circular cylindrical mixing tube (7), via which the mixing chamber (4) supplied and with the Reductant mixed exhaust gas is discharged from the mixing chamber (4). The mixing chamber (4) has an approximately rotationally symmetrical shape with a larger mixing chamber diameter (D) compared with a largest mixing chamber depth (T) seen in the direction of the central longitudinal axis (2). The pipe socket (3) is attached at least approximately tangentially to the mixing chamber (4) in such a way that exhaust gas after entering the mixing chamber (4) in the mixing chamber (4) forms a flow rotating around the rotation axis and maintaining a rotating flow in the mixing tube (7) enters and leaves the mixing chamber completely through the mixing tube (7). The metering device (17) can inject the reducing agent into the mixing chamber (4) with a cone-shaped spray jet (18) in such a way that it enters at least approximately completely into an open end (10) of the mixing tube (7) and the rotating flow of the exhaust gas being carried away.
Description
Die Erfindung betrifft ein Reduktionsmittelaufbereitungssystem einer Abgasreinigungsanlage einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zur Aufbereitung von Abgas der Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zugeführtem Reduktionsmittel.The invention relates to a reducing agent treatment system of an exhaust gas purification system of a motor vehicle internal combustion engine for the treatment of exhaust gas of the motor vehicle internal combustion engine supplied reducing agent.
Zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgas von insbesondere mager betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen durch selektive katalytische Reduktion an einem so genannten SCR-Katalysator ist es gebräuchlich, wässrige Harnstofflösung als Reduktionsmittel dem Abgas zuzugeben. Durch Thermolyse und/oder Hydrolyse wird im heißen Abgas aus dem Harnstoff Ammoniak freigesetzt, welcher als eigentliches Reduktionsmittel für die Stickoxide wirkt und an den katalytischen Zentren des SCR-Katalysators Stickoxide selektiv zu Stickstoff reduziert. Dabei besteht eine Schwierigkeit darin, die Harnstofflösung möglichst gleichmäßig im Abgas zu verteilen und dabei Ablagerungen zu vermeiden. Hierzu wurde bereits vorgeschlagen, dem Abgas vor der Zugabe der Harnstofflösung eine rotierende Strömung aufzuprägen. Beispielsweise ist aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Reduktionsmittelaufbereitungssystem zur Aufbereitung von Abgas der Brennkraftmaschine zugeführtem Reduktionsmittel anzugeben, bei welcher die Aufbereitung des Reduktionsmittels weiter verbessert ist.It is an object of the invention to provide a reducing agent treatment system for the treatment of exhaust gas supplied to the internal combustion engine reducing agent, in which the preparation of the reducing agent is further improved.
Diese Aufgabe wird durch ein Reduktionsmittelaufbereitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a reducing agent treatment system having the features of
Das erfindungsgemäße Reduktionsmittelaufbereitungssystem weist eine Mischkammer auf, in welche das Reduktionsmittel mittels einer Dosiervorrichtung eingesprüht werden kann und in welcher eine Vermischung von eingesprühtem Reduktionsmittel mit der Mischkammer zugeführtem Abgas erfolgt. Weiter ist ein an die Mischkammer angesetzter Rohrstutzen vorgesehen, über welchen Abgas der Mischkammer zugeführt werden kann, sowie ein aus der Mischkammer heraus führendes kreiszylindrisches Mischrohr, über welches der Mischkammer zugeführtes und mit dem Reduktionsmittel vermischtes Abgas aus der Mischkammer ausgetragen wird. Dabei weist die Mischkammer eine annähernd rotationssymmetrische Form mit einer in Bezug auf eine Mittellängsachse des Mischrohrs kollinearen Rotationsachse und im Vergleich zu einer in Richtung der Mittellängsachse gesehenen größten Mischkammertiefe einen größeren Mischkammerdurchmesser auf und der Rohrstutzen ist wenigstens annähernd tangential derart an der Mischkammer angesetzt, dass Abgas nach dem Eintritt in die Mischkammer in der Mischkammer eine um die Rotationsachse herum rotierende Strömung ausbildet und unter Beibehaltung einer rotierenden Strömung in das Mischrohr eintritt und die Mischkammer vollständig durch das Mischrohr verlässt. Die Dosiervorrichtung kann das Reduktionsmittel mit einem kegelförmigen Sprühstrahl derart in die Mischkammer einsprühen, dass es wenigstens annähernd vollständig in ein offenes Ende des Mischrohrs eintritt und von der rotierenden Strömung des Abgases mitgerissen wird. Eine Injektorspitze der Dosiervorrichtung liegt vorzugsweise auf der Rotationsachse, wodurch sich ein in Bezug auf die Rotationsachse annähernd rotationssymmetrisches Sprühbild des abgesprühten Reduktionsmittels ergibt. Das erfindungsgemäße Reduktionsmittelaufbereitungssystem ist insbesondere zur Aufbereitung von wässriger Harnstofflösung als Reduktionsmittel geeignet.The reducing agent treatment system according to the invention has a mixing chamber into which the reducing agent can be sprayed by means of a metering device and in which a mixing of sprayed reducing agent with the mixing chamber supplied exhaust gas takes place. Furthermore, a pipe socket attached to the mixing chamber is provided, via which exhaust gas the mixing chamber can be fed, and a circular-cylindrical mixing pipe leading out of the mixing chamber, via which the exhaust gas fed to the mixing chamber and mixed with the reducing agent is discharged from the mixing chamber. In this case, the mixing chamber has an approximately rotationally symmetrical shape with a collinear with respect to a central longitudinal axis of the mixing tube axis of rotation and compared to a seen in the direction of the central longitudinal axis largest mixing chamber depth a larger mixing chamber diameter and the pipe socket is at least approximately tangentially attached to the mixing chamber that exhaust gas after entering the mixing chamber in the mixing chamber forms a rotating about the axis of rotation around flow and enters the mixing tube while maintaining a rotating flow and leaves the mixing chamber completely through the mixing tube. The metering device can spray the reducing agent with a conical spray jet into the mixing chamber in such a way that it at least approximately completely enters an open end of the mixing tube and is entrained by the rotating flow of the exhaust gas. An injector tip of the metering device preferably lies on the axis of rotation, resulting in an approximately rotationally symmetrical spray pattern of the sprayed reducing agent with respect to the axis of rotation. The reducing agent treatment system according to the invention is particularly suitable for the treatment of aqueous urea solution as a reducing agent.
Beibehaltung einer rotierenden Strömung bedeutet hier nicht zwingend, dass ein ursprünglich in der Mischkammer vorhandener Drall in Bezug auf Stärke und Richtung der Strömungsgeschwindigkeit beibehalten wird, sondern dass eine beim Einströmen in die Mischkammer dem Abgas aufgrund des tangentialen Einlaufs aufgeprägte, um die Rotationsachse herum verlaufende Rotationsströmung insoweit auch im Mischrohr fortgesetzt ist, als hier die Gasströmung einen mittleren Drehimpulsvektor aufweist, der auch eine in Achsrichtung ausgerichtete Komponente aufweist. Insgesamt sind infolge der erfindungsgemäßen Ausführung des Reduktionsmittelaufbereitungssystem Rezirkulationen von Abgas und Strömungstotzonen und damit Kondensationen und Ablagerungen weitestgehend vermeidbar.Retention of a rotating flow here does not necessarily mean that a swirl originally present in the mixing chamber is maintained with respect to the strength and direction of the flow velocity, but that a rotational flow impressed on the exhaust gas as it flows into the mixing chamber due to the tangential inlet runs around the rotation axis so far continued in the mixing tube, as here the gas flow has a mean angular momentum vector, which also has a aligned in the axial direction component. Overall, as a result of the inventive design of the reducing agent treatment system recirculation of exhaust gas and Strömungstotzonen and thus condensations and deposits are largely avoidable.
Der Mischkammer zugeführtes Abgas wird zusammen mit dem zudosierten Reduktionsmittel vollständig über das Mischrohr einem nachgeschalteten, insbesondere als SCR-Katalysator ausgebildeten Stickoxid-Reduktionskatalysator zugeführt. Dadurch wird das von der Dosiervorrichtung unter Druck abgesprühte Reduktionsmittel zusätzlich in Achsrichtung beschleunigt. Dabei gewährleistet der entsprechend spitzwinklig kegelförmig ausgebildete Sprühstrahl, dass Reduktionsmittel wenigstens annähernd ausschließlich in das Mischrohr gelangt und somit praktisch nicht die Innenseite der Mischkammer benetzten und dann dort Ablagerungen ausbilden kann. Bei Verwendung von Harnstofflösung als Reduktionsmittel ist im Mischrohr eine Aufbereitung der Harnstofflösung nicht allein durch eine dort erfolgende weitere Vermischung mit Abgas ermöglicht, sondern es erfolgt auch eine Verdampfung der wässrigen Bestandteile und ferner in mehr oder großem Umfang eine Zersetzung von Harnstoff unter Freisetzung von gasförmigem Ammoniak infolge von Thermolyse und/oder Hydrolyse. Aufgrund der rotatorischen Abgasströmung in der Mischkammer erfolgt eine Vermischung von Reduktionsmittel bzw. Harnstofflösung mit Abgas bereits unmittelbar nach dem Absprühen. Infolge der auch im Mischrohr vorhandenen Rotationsströmung des Abgases erfolgt eine weitergehende Vermischung und Aufbereitung und es ist eine gleichmäßige Verteilung des eingesprühten Reduktionsmittels über den Mischrohrquerschnitt ermöglicht. Mittels des erfindungsgemäßen Reduktionsmittelaufbereitungssystems kann daher einem nachgeschalteten Katalysator ein optimal aufbereitetes Reduktionsmittel zugeführt werden.Exhaust gas supplied to the mixing chamber is fed together with the metered reducing agent completely via the mixing tube to a downstream, in particular designed as SCR catalyst nitrogen oxide reduction catalyst. As a result, the reducing agent sprayed off under pressure from the metering device is additionally accelerated in the axial direction. In this case, the corresponding acute-angled cone-shaped spray ensures that reducing agent reaches at least approximately exclusively in the mixing tube and thus practically not wetted the inside of the mixing chamber and then can form deposits there. When urea solution is used as the reducing agent, it is not possible to treat the urea solution in the mixing tube solely by mixing it further with exhaust gas, but there is also an evaporation of the aqueous constituents and also to a greater or lesser extent a decomposition of urea with the release of gaseous ammonia due to thermolysis and / or hydrolysis. Due to the rotational flow of exhaust gas in the mixing chamber, mixing of reducing agent or urea solution with exhaust gas takes place immediately after spraying. As a result of the existing also in the mixing tube rotational flow of the exhaust gas, a further mixing and processing and there is a uniform distribution of the sprayed reducing agent over the mixing tube cross-section allows. By means of the reducing agent treatment system according to the invention, therefore, an optimally prepared reducing agent can be supplied to a downstream catalyst.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Mischkammerdurchmesser annähernd doppelt so groß wie eine größte Mischkammertiefe. Zusammen mit dem tangential an die Mischkammer angesetzten Rohrstutzen resultiert somit in einer Draufsicht in Richtung der Rotationsachse gesehen eine Gestalt der Mischkammer ähnlich eines Schnecken- oder Turbinengehäuses. Aufgrund dieser Ausführung weist der Mischkammer zugeführtes Abgas in radialer Richtung gesehen in weiter außen liegenden Mischkammerbereichen eine höhere Umfangsgeschwindigkeit auf als in weiter innen liegenden Bereichen. Dadurch ist eine Kondensation von Reduktionsmittel auf der Mischkammerinnenwand weitestgehend vermieden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases beträgt in Bereichen, welche näher an der Umfangswandung als am Zentrum liegen, bevorzugt mehr als 20 m/s. In solche Bereiche mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gelangende Reduktionsmitteltröpfchen zerplatzen, wodurch eine Verdampfung und eine Vermischung mit Abgas weiter verbessert ist.In an embodiment of the invention, the mixing chamber diameter is approximately twice as large as a largest mixing chamber depth. Together with the tangentially attached to the mixing chamber pipe socket thus results in a plan view in the direction of the axis of rotation, a shape of the mixing chamber similar to a screw or turbine housing. As a result of this embodiment, the exhaust gas supplied to the mixing chamber has a higher circumferential speed, seen in the radial direction, in mixing chamber areas located further outward than in areas lying further inward. As a result, condensation of reducing agent on the mixing chamber inner wall is largely avoided. The flow rate of the exhaust gas is preferably more than 20 m / s in areas which are closer to the circumferential wall than to the center. Reductant droplets reaching high flow velocity areas will burst, thereby further enhancing vaporization and mixing with exhaust gas.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Mischkammerdurchmesser einem Zweifachen bis Dreifachem des Mischrohrdurchmessers, wobei vorzugsweise die Querschnittsfläche des Mischrohrs wenigstens annähernd einer kleinsten Querschnittsfläche des Rohrstutzens entspricht. Dies ist typischerweise die bevorzugt runde gaseintrittseitige Öffnungsfläche des Rohrstutzens. Mit dieser Dimensionierung ergeben sich besonders günstige Abgasströmungsverhältnisse und Druckverluste und Strömungswiderstände sind minimiert.In a further embodiment of the invention, the mixing chamber diameter corresponds to two times to three times the mixing tube diameter, wherein preferably the cross-sectional area of the mixing tube at least approximately corresponds to a smallest cross-sectional area of the pipe socket. This is typically the preferred round gas inlet-side opening area of the pipe socket. This dimensioning results in particularly favorable exhaust gas flow conditions and pressure losses and flow resistance are minimized.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ragt das Mischrohr bis annähernd zur Hälfte der Mischkammertiefe in die Mischkammer hinein. Der in die Mischkammer ragende Mischrohrabschnitt ist daher von Abgas annähernd kreisförmig umströmt, wodurch das Mischrohr zusätzlich von Abgas aufgeheizt wird, was im Mischrohr eine Ausbildung von Kristallisationsablagerungen wirksam verhindert.In a further embodiment of the invention, the mixing tube protrudes into the mixing chamber until approximately half of the mixing chamber depth. The mixing pipe section protruding into the mixing chamber is therefore surrounded by exhaust gas flowing approximately circularly, whereby the mixing pipe is additionally heated by exhaust gas, which effectively prevents formation of crystallization deposits in the mixing pipe.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Mischrohr an seinem in der Mischkammer angeordneten Ende eine trichterförmige Aufweitung auf. Dadurch ist sichergestellt, dass abgesprühtes Reduktionsmittel wenigstens annähernd vollständig in das Mischrohr gelangt. Zudem ist eine Verbesserung der Rotationssymmetrie der Abgasströmung in der Mischkammer ermöglicht. Dabei ist eine Vermischung mit Abgas weiter verbessert, wenn, wie vorzugsweise vorgesehen, die trichterförmige Aufweitung perforiert ausgeführt ist. Dies ermöglicht einen Abgaseintritt am Mischrohrende auch mit radialen Richtungskomponenten.In a further embodiment of the invention, the mixing tube at its end arranged in the mixing chamber a funnel-shaped widening. This ensures that sprayed reducing agent reaches the mixing tube at least approximately completely. In addition, an improvement of the rotational symmetry of the exhaust gas flow in the mixing chamber is made possible. In this case, mixing with exhaust gas is further improved if, as is preferably provided, the funnel-shaped widening is perforated. This allows an exhaust gas inlet at the mixing tube end also with radial directional components.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein an die Mischkammer angesetztes und mit dieser fluidtechnisch in Verbindung stehendes Mantelrohr vorgesehen, welches konzentrisch zum Mischrohr angeordnet ist und ein Bodenteil aufweist, welches vom Mischrohr durchstoßen ist. Diese Ausführungsform ermöglicht ein Umspülen des Mischrohrs auch an Bereichen, welche nicht im Inneren der Mischkammer liegen. Das Mischrohr kann daher noch wirksamer von Abgas aufgeheizt werden, wodurch Reduktionsmittelkondensationen im Mischrohr noch wirksamer vermieden sind. Das Bodenteil, welches vom Mischrohr durchstoßen ist, weist infolge der konzentrischen Anordnung von Mantelrohr und Mischrohr eine kreisringförmige Gestalt mit einer geschlossenen Ringfläche auf. Außenumfangsseitig ist es form- bzw. materialschlüssig mit dem Mantelrohr verbunden. Innenumfangsseitig mit dem Mischrohr. Damit kann auch in dieser Ausführungsform in die Mischkammer geführtes Abgas ausschließlich über das herausgeführte Mischrohrende einer strömungsmäßig nachgeschalteten Komponente wie beispielsweise einem SCR-Katalysator zugeführt werden.In a further embodiment of the invention, an attached to the mixing chamber and fluidly associated with this jacket tube is provided, which is arranged concentrically to the mixing tube and having a bottom part which is pierced by the mixing tube. This embodiment also allows the mixing tube to be flushed over at areas which do not lie in the interior of the mixing chamber. The mixing tube can therefore be heated more effectively by exhaust gas, whereby reducing agent condensations in the mixing tube are avoided even more effectively. The bottom part, which is pierced by the mixing tube, has due to the concentric arrangement of the jacket tube and mixing tube on an annular shape with a closed annular surface. Outside circumference, it is positively or materially connected to the jacket tube. Inner peripheral side with the mixing tube. In this way, even in this embodiment, exhaust gas conducted into the mixing chamber can be supplied exclusively via the outflow-connected mixing pipe end to a downstream component, such as, for example, an SCR catalytic converter.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser des Mantelrohrs annähernd gleich dessen Länge und/oder annähernd gleich der größten Mischkammertiefe. Mit dieser Dimensionierung ist eine weitere Verbesserung der Strömungsverhältnisse bei gleichzeitig kompakter Bauform des Reduktionsmittelaufbereitungssystems ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the diameter of the jacket tube is approximately equal to its length and / or approximately equal to the largest mixing chamber depth. With this dimensioning, a further improvement of the flow conditions is possible with a compact design of the reducing agent treatment system.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein sich in Richtung des offenen Mischrohrendes kegelförmig öffnendes Trichterelement mit einer zur Mittellängsachse wenigstens annähernd kollinearen Kegelachse und einer perforierten Kegelmantelfläche vorgesehen, in welches die Dosiervorrichtung das Reduktionsmittel wenigstens annähernd vollständig einsprühen kann. Das Trichterelement nimmt den kegelförmigen Sprühstrahl des von der Dosiervorrichtung abgesprühten Reduktionsmittels wenigstens annähernd vollständig auf. Dabei ermöglicht die Perforierung der Kegelmantelfläche einen etwa radial gerichteten Abgaszutritt ins Innere des Trichterelements. Ein Abgaszutritt in das Trichterelement ist jedoch auch in axialer Richtung durch eine kreiszylindrische Öffnung am spitzen Ende des Trichterelements ermöglicht, durch welche der Sprühstrahl in das Innere des Trichterelements gelangt. Dadurch kann abgesprühtes Reduktionsmittel in Absprührichtung bzw. in Achsrichtung vom Abgas in Richtung des offenen Mischrohrendes von der Abgasströmung erfasst und mitgenommen werden. Vorzugsweise ist durch konstruktive Auslegung dafür gesorgt, dass die Abgasströmungsgeschwindigkeit im Bereich des Trichterelements mehr als doppelt so groß ist als an der Eintrittsstelle in die Mischkammer. Vorzugsweise ist sie auch deutlich größer als die ursprüngliche Geschwindigkeit der abgesprühten Reduktionsmitteltröpfchen. Damit ist ein effektives Mitreißen der Tröpfchen und deren zerkleinernder Aufteilung zu einem feinen Spray ermöglicht. Das weitere offene Ende des Trichterelements reicht in Achsrichtung gesehen bis auf einige Millimeter an das offene Mischrohrende heran. Der Durchmesser der größeren Trichterelementöffnung beträgt vorzugsweise etwa die Hälfte des Mischrohrdurchmessers. Dadurch ist gewährleistet, dass abgesprühtes Reduktionsmittel wenigstens annähernd vollständig in das Mischrohr eingesprüht werden kann.In a further embodiment of the invention, a funnel element which opens conically in the direction of the open mixing tube end is provided with a cone axis which is at least approximately collinear to the central longitudinal axis and a perforated conical surface, into which the metering device can inject the reducing agent at least approximately completely. The funnel element at least approximately completely absorbs the conical spray jet of the reducing agent sprayed off by the metering device. The perforation of the conical surface allows an approximately radially directed exhaust gas inlet into the interior of the funnel element. An exhaust gas inlet into the funnel element is However, also in the axial direction by a circular cylindrical opening at the tip end of the funnel element allows, through which the spray jet enters the interior of the funnel element. As a result, sprayed reducing agent in the direction of discharge or in the axial direction can be detected by the exhaust gas in the direction of the open end of the mixing pipe and taken along by the exhaust gas flow. It is preferably ensured by structural design that the exhaust gas flow velocity in the region of the funnel element is more than twice as large as at the point of entry into the mixing chamber. Preferably, it is also significantly greater than the original speed of the sprayed reducing agent droplets. This enables effective entrainment of the droplets and their fragmentation into a fine spray. The further open end of the funnel element extends in the axial direction as far as a few millimeters to the open end of the mixing tube. The diameter of the larger funnel element opening is preferably about half of the mixing tube diameter. This ensures that sprayed reducing agent can be at least approximately completely sprayed into the mixing tube.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein das Trichterelement aufnehmendes Hüllrohr mit großflächig perforierter Mantelfläche vorgesehen. Das Hüllrohr kann kreiszylindrisch oder konisch, bzw. stumpfkeglig ausgeführt sein. Im Falle einer stumpfkegligen Ausführung weist vorzugsweise die Kegelöffnung in Richtung der Dosiervorrichtung. Durch das Hüllrohr ist eine mechanische Halterung des Trichterelements ermöglicht. Hierzu schließt das Hüllrohr an einem Ende etwa mit der größeren Öffnung des Trichterelements ab und ist randseitig kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit diesem verbunden. Das andere Ende des Hüllrohrs ist vorzugsweise mit einem Bodenteil der Mischkammer oder mit einer die Dosiervorrichtung tragenden Konsole randseitig kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Mit dieser Ausführungsform ist eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet. Die Lochfläche der Perforation des Hüllrohrs macht vorzugsweise etwa 70% bis 80% der gesamten Mantelhüllfläche aus. Dadurch ist eine Behinderung der Abgasströmung weitestgehend vermieden.In a further embodiment of the invention, a sleeve tube receiving the funnel element is provided with a large area perforated lateral surface. The cladding tube can be circular-cylindrical or conical, or truncated-cone-shaped. In the case of a blunt embodiment, the conical opening preferably points in the direction of the metering device. Through the cladding tube, a mechanical support of the funnel element is made possible. For this purpose, the cladding tube terminates at one end approximately with the larger opening of the funnel element and is peripherally positively and / or positively connected thereto. The other end of the cladding tube is preferably peripherally positively and / or positively connected to a bottom part of the mixing chamber or with a dosing device supporting bracket. With this embodiment, a high mechanical stability is ensured. The hole area of the perforation of the cladding tube preferably accounts for about 70% to 80% of the total cladding envelope area. As a result, obstruction of the exhaust gas flow is largely avoided.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben, wobei sich entsprechende Bauteile in den Figuren durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale sind dabei nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described below, wherein corresponding components in the figures are identified by the same reference numerals. The features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination of features, but also in other combinations or in isolation without departing from the scope of the present invention.
Es zeigen:Show it:
Zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reduktionsmittelaufbereitungssystems wird zunächst Bezug auf die
Das Reduktionsmittelaufbereitungssystem
Die Mischkammer
Ein Boden der ersten Mischkammer-Halbschale
Das Mischrohr
Das Mischrohr
Nachfolgend wird unter zusätzlichem Bezug auf
Die in
Zur weiteren Verbesserung der Sprühstrahlformung und der Verteilung von abgesprühtem Reduktionsmittel und ferner für eine Zentrierung der Abgas-Rotationsströmung bezüglich der Mittellängsachse
Sehr vorteilhafte Strömungsverhältnisse und besonders geringe Druckverluste sind beim Reduktionsmittelaufbereitungssystem
Bei dem erfindungsgemäßen Reduktionsmittelaufbereitungssystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ReduktionsmittelaufbereitungssystemReducing agent treatment system
- 22
- Mittellängsachsecentral longitudinal axis
- 33
- Rohrstutzenpipe socket
- 44
- Mischkammermixing chamber
- 55
- Mantelrohrcasing pipe
- 66
- Aufweitung MischrohrendeWidening of the mixing pipe end
- 77
- Mischrohrmixing tube
- 88th
- Erste Mischkammer-HalbschaleFirst mixing chamber half shell
- 99
- Zweite Mischkammer-HalbschaleSecond mixing chamber half shell
- 1010
- MischrohrendeMixing tube end
- 1111
- Bodenteilthe bottom part
- 1212
- Trichterelementfunnel member
- 13 13
- Halteelementretaining element
- 1414
- Hüllrohrcladding tube
- 1515
- Flanschflange
- 1616
- Kühlblechheatsink
- 1717
- Dosiervorrichtungmetering
- 1818
- Sprühstrahlspray
- DD
- MischkammerdurchmesserMixing chamber diameter
- TT
- MischkammertiefeMixing chamber depth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2013/0064725 A1 [0002] US 2013/0064725 A1 [0002]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014009731.5A DE102014009731A1 (en) | 2014-06-28 | 2014-06-28 | Reducing agent treatment system |
PCT/EP2015/000813 WO2015197145A1 (en) | 2014-06-28 | 2015-04-17 | Reducing agent preparation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014009731.5A DE102014009731A1 (en) | 2014-06-28 | 2014-06-28 | Reducing agent treatment system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014009731A1 true DE102014009731A1 (en) | 2015-12-31 |
Family
ID=52991687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014009731.5A Withdrawn DE102014009731A1 (en) | 2014-06-28 | 2014-06-28 | Reducing agent treatment system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014009731A1 (en) |
WO (1) | WO2015197145A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020060404A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | Daf Trucks N.V. | A mixer for an engine exhaust system |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2558311A (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-11 | Proventia Emission Control Oy | Flow distribution arrangement for aftertreatment of exhaust gas |
DE102018202298A1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Robert Bosch Gmbh | Exhaust gas aftertreatment device for metering in a liquid exhaust aftertreatment agent |
DE102018124025A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Man Truck & Bus Se | Device for admixing a liquid reducing agent for the exhaust gas of an internal combustion engine and motor vehicle |
CN113187588A (en) * | 2021-04-13 | 2021-07-30 | 河南柴油机重工有限责任公司 | A prevent crystallization device for SCR denitration |
US11549422B1 (en) | 2021-12-06 | 2023-01-10 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Exhaust system for a combustion engine including a flow distributor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4203807A1 (en) * | 1990-11-29 | 1993-08-12 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Catalytic nitrogen oxide(s) redn. appts. for vehicles - comprises flow mixer urea evaporator hydrolysis catalyst, for exhaust gas treatment |
DE102010045751A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Exhaust system for treating exhaust emission regulations for e.g. diesel engine to reduce nitrogen oxide in exhaust gas, has injector nozzle opening into injection portion, where gas flows into injection portion to mediate impulse to gas |
DE102011077156A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg | Exhaust system for internal combustion engine of motor vehicle, has mixing channel with helical/helically configured spiral region that is inclined at specific angle with respect to center axis |
US20130064725A1 (en) | 2010-05-25 | 2013-03-14 | Yuuta Kageyama | Exhaust gas purification device |
DE102012008556A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for exhaust gas aftertreatment of exhaust gas mass flow in exhaust gas line, has injector which is arranged in exhaust gas line for supplying reducing agent in exhaust gas mass flow, where exhaust gas line segment has inlet |
DE102013211662A1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Mixer means |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011110885A1 (en) * | 2010-03-11 | 2011-09-15 | Renault Trucks | Mixing system for an exhaust gas after-treatment arrangement |
EP3267005B2 (en) * | 2010-06-22 | 2023-12-27 | Donaldson Company, Inc. | Exhaust aftertreatment device |
FI20106317A0 (en) * | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Proventia Emission Control Oy | METHOD AND DEVICE FOR CLEANING THE EXHAUST GAS |
DE102012010878A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Daimler Ag | Reductant addition and treatment system of a motor vehicle |
-
2014
- 2014-06-28 DE DE102014009731.5A patent/DE102014009731A1/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-04-17 WO PCT/EP2015/000813 patent/WO2015197145A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4203807A1 (en) * | 1990-11-29 | 1993-08-12 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Catalytic nitrogen oxide(s) redn. appts. for vehicles - comprises flow mixer urea evaporator hydrolysis catalyst, for exhaust gas treatment |
US20130064725A1 (en) | 2010-05-25 | 2013-03-14 | Yuuta Kageyama | Exhaust gas purification device |
DE102010045751A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Exhaust system for treating exhaust emission regulations for e.g. diesel engine to reduce nitrogen oxide in exhaust gas, has injector nozzle opening into injection portion, where gas flows into injection portion to mediate impulse to gas |
DE102011077156A1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | Bosch Emission Systems Gmbh & Co. Kg | Exhaust system for internal combustion engine of motor vehicle, has mixing channel with helical/helically configured spiral region that is inclined at specific angle with respect to center axis |
DE102012008556A1 (en) * | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Device for exhaust gas aftertreatment of exhaust gas mass flow in exhaust gas line, has injector which is arranged in exhaust gas line for supplying reducing agent in exhaust gas mass flow, where exhaust gas line segment has inlet |
DE102013211662A1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Mixer means |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020060404A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | Daf Trucks N.V. | A mixer for an engine exhaust system |
NL2021665B1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-05-07 | Daf Trucks Nv | A mixer for an engine exhaust system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015197145A1 (en) | 2015-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3018311B1 (en) | Injection section for an exhaust gas aftertreatment device | |
EP2855868B1 (en) | Reducing agent addition and preparing system for a motor vehicle | |
EP3067529B1 (en) | Device for after-treatment of exhaust from a motor vehicle | |
DE102014009731A1 (en) | Reducing agent treatment system | |
EP3158175B1 (en) | Mixing device of an exhaust gas purification system of a motor-vehicle internal combustion engine | |
EP2865861B1 (en) | Catalyst assembly with injection section | |
DE102013005206B3 (en) | Exhaust gas catalytic converter for exhaust gas purification system, has guide plate connected with tapered section along lengthways direction, where guide plate is provided with truncated cone peripheral surface | |
EP3204168B1 (en) | Atomizer nozzle | |
EP2006017B1 (en) | Mixing and/or vaporisation device and corresponding manufacturing method | |
EP3071807B1 (en) | Exhaust gas treatment device | |
EP3443209B1 (en) | Exhaust-gas aftertreatment device with catalytic converter and mixing device | |
EP3068523B1 (en) | Device for mixing a liquid medium with a gas stream | |
EP3196434B1 (en) | Scr waste gas treatment assembly | |
WO2007134735A1 (en) | Turbulizer for exhaust gas system | |
DE112015000540T5 (en) | Axialflusszerstäubungsmodul | |
DE102014015868A1 (en) | Exhaust after-treatment device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle | |
EP3889403A1 (en) | Mixing assembly | |
DE102013221428B4 (en) | Catalyst arrangement with injection section | |
DE102012014528A1 (en) | Mixing- or evaporation device for exhaust system of internal combustion engine, particularly of motor vehicle, has guide blade that protrudes in direction towards long side wall, where additional guide blade protrudes in acute angle | |
DE102011003356A1 (en) | Apparatus for delivering reducing agent into exhaust gas passage of internal combustion engine, has gas blowing element that blows out gas to deflect reducing agent introduced from spray opening toward central axis of exhaust gas passage | |
DE102017213954A1 (en) | Mixture preparation device, exhaust aftertreatment system | |
EP3752721B1 (en) | Exhaust aftertreatment device for dosing a liquid exhaust aftertreatment agent | |
DE102013210732A1 (en) | Atomizing device for emitting a reducing agent in an exhaust passage of an internal combustion engine | |
DE102015225076A1 (en) | SCR system for a vehicle and reductant supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |