DE102014205782A1

DE102014205782A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102014205782A1
Application number: DE201410205782
Authority: DE
Inventors: Michael Fischer; Tobias Kaiser; Michael Schwada; Andreas Schmitt; Christian Beidl
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6076841B2; DE102014205782B4; JP2014234815A

Abstract

Aufgabe Bereitstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden können. Mittel zum Lösen: Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Motoren, aufweisend eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung (2), die am Abgasrohr (11) des Motors angeordnet ist, einen stromabwärtigen Katalysewandler (4), der stromabwärts von der Reduktionsmittelzuführvorrichtung (2) am Abgasrohr (11) angeordnet ist, und einen Mischer (3), der dazwischen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (3) ein erstes Element (31), das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und ein zweites Element (32) aufweist, das unter Belassung eines Spalts zur Innenwand des ersten Elements (31) im Inneren des ersten Elements (31) vorgesehen ist, und im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist und deren Durchmesser kleiner als der des ersten Elements ist, wobei das erste Element (31) und das zweite Element (32) koaxial zueinander auf einer Achse (X) vorgesehen sind, wobei an einem jeweiligen Scheitelpunktabschnitt Durchgangsöffnungen (310, 320) ausgebildet sind und über die Durchgangsöffnungen (310, 320) an der Achse (X) Reduktionsmittel zugeführt wird,

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, die einen Mischer aufweist, der Reduktionsmittel, das in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine zugesetzt wird, und Abgas miteinander vermischt.
Allgemeiner Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, NO_X zu entfernen, indem im Abgasrohr der Brennkraftmaschine (im Folgenden auch „Motor”) ein selektiver Reduktionskatalysator bereitgestellt wird und aus dem Abgasrohr stromaufwärts vom selektiven Reduktionskatalysator Reduktionsmittel zugesetzt wird. Bei dieser Technik ist im Abgasrohr normalerweise ein Mischer zum Vermischen des Abgases, das durch das Abgasrohr strömt, und des zugesetzten Reduktionsmittels vorgesehen. Konkret wird beispielsweise eine Technik vorgeschlagen, wobei der Mischer auf der stromaufwärtigen Seite des Abgasrohres vorgesehen ist und durch den Mischer ein Wirbelstrom erzeugt wird, so dass ein Reduktionsmittel wie etwa NH₃-Gas und Abgas miteinander vermischt werden.
Der Motor ist allerdings in einem Motorraum angeordnet, und das Abgasrohr erstreckt sich von der Zylinderöffnung entlang des Fahrzeugunterbodens bis zu dem hinteren Ende des Fahrzeugs. In seinem Aufbau ist das Abgasrohr somit in einen Bereich im Motorraum, unmittelbar unter dem Motor und einen Bereich außerhalb des Motorraums unter dem Boden unterteilt. Da die Wärmeabstrahlung des zwischen dem Motor und dem Bereich unmittelbar unter dem Motor strömenden Abgases gering ist und der Abstand zum warmen Motor kurz ist und eine Erwärmung durch die Motorwärme stattfindet, wird in diesem Bereich eine relativ hohe Temperatur aufrechterhalten, Im Motorraum sind allerdings neben dem Motor auch noch diverse Vorrichtungen wie etwa das Ansaugsystem und das Kraftstoffeinspritzsystem angeordnet. Da außerdem für einen Filter zum Auffangen von Partikelmaterial die Notwendigkeit besteht, auf geeignete Weise eine Wiederaufbereitungsbehandlung durch Verbrennen des aufgefangenen Partikelmaterial auszuführen, wird dieser für eine günstige Energieeffizienz bevorzugt im Bereich unmittelbar am Motor angeordnet. Daher kommt es häufig vor, dass der selektive Katalysator im Bereich unter dem Boden angeordnet wird, wo mehr Anordnungsspielraum vorliegt.
Da aber die Wärmeabstrahlung des zwischen dem Bereich unmittelbar unter dem Motor und dem Bereich unter dem Boden strömenden Abgases im Bereich unter dem Boden gering ist und der Abstand zum warmen Motor weit ist und somit keine Erwärmung durch die Motorwärme stattfindet, bleibt dieser Bereich auf einer relativ niedrigen Temperatur. Aus diesem Grund geschieht es, dass der selektive Katalysator nicht die geeignete Temperatur zum Reduzieren des NO_X erreicht.
Daher ist es denkbar, den selektiven Katalysator auf dem Filter aufzubringen und den Filter im Bereich unmittelbar an dem Motor anzuordnen. Auf diese Weise kann der beschränkte Platz im Bereich unmittelbar an dem Motor effektiv ausgenutzt werden, während gleichzeitig die Temperatur des Abgases, das in den selektiven Katalysator einströmt, rasch die Aktivierungstemperatur des selektiven Katalysators erreicht, wodurch die NO_X-Reinigungsleistung erhöht werden kann. Außerdem fallen die diversen Vorrichtungen wie etwa das Abgassystem unter dem Boden des Fahrzeugs weg, was kostensenkend wirkt.
Dokumente des Stands der Technik
Patentschriften

Patentschrift 1: Patentoffenlegungsschrift 2009-121396
Patentschrift 2: Patentoffenlegungsschrift 2010-71240

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Wenn allerdings der selektive Katalysator im engen Bereich unmittelbar an dem Motor angeordnet wird, kann kein ausreichender Abstand zwischen dem selektiven Katalysator und dem stromaufwärts davon angeordneten Mischer sichergestellt werden. Daher existieren im Stand der Technik zwar zahlreiche Techniken zum Ausbilden eines Abgasstroms mit dem Mischer auf der Stromaufwärtsseite, um das Reduktionsmittel und das Abgas gleichmäßig zu vermischen, doch besteht hinsichtlich der gleichmäßigen Vermischung des Reduktionsmittels und des Abgases in geringerem Abstand weiterer Verbesserungsbedarf.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Erörterungen getätigt, und es ist ihre Aufgabe, eine Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bereitzustellen, bei der das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden können.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Zu diesem Zweck wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bereitgestellt, die ein Reduktionsmittelzuführmittel (beispielsweise den im Folgenden beschriebenen Einspritzer 20), das in einem Abgaskanal (beispielsweise dem im Folgenden beschriebenen Abgasrohr 11) einer Brennkraftmaschine (beispielsweise dem im Folgenden beschriebenen Motor) vorgesehen ist und dem Abgaskanal Reduktionsmittel zuführt, ein Abgasreinigungsmittel (beispielsweise den im Folgenden beschriebenen stromabwärtsseitigen Katalysewandler 4), das stromabwärts von dem Reduktionsmittelzuführmittel vorgesehen ist und das Abgas mithilfe des Reduktionsmittels, das vom Reduktionsmittelzuführmittel zugeführt wird, reinigt, und einen Mischer (beispielsweise den im Folgenden beschriebenen Mischer 3) aufweist, der im Abgaskanal zwischen dem Reduktionsmittelzuführmittel und dem Abgasreinigungsmittel vorgesehen ist und das vom Reduktionsmittelzuführmittel zugeführte Reduktionsmittel und das Abgas vermischt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer ein erstes Element (beispielsweise das im Folgenden beschriebene erste Element 31), das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und ein zweites Element (beispielsweise das im Folgenden beschriebene zweite Element 32) aufweist, das unter Belassung eines Spalts zur Innenwand des ersten Elements im Inneren des ersten Elements vorgesehen ist, und im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist und deren Durchmesser kleiner als der des ersten Elements ist, wobei das erste Element und das zweite Element koaxial zueinander (beispielsweise in Bezug auf die im Folgenden beschriebene Achse X) vorgesehen sind und an ihrem jeweiligen Scheitelpunktabschnitt mit einer Durchgangsöffnung (beispielsweise den im Folgenden beschriebenen Durchgangsöffnungen 310, 320) versehen sind, wobei das Reduktionsmittelzuführmittel das Reduktionsmittel an der Achse durch die Durchgangsöffnung zuführt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Mischer durch ein erstes Element und ein zweites Element gebildet, die beide im Wesentlichen eine Kegelform aufweisen, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und deren Durchmesser unterschiedlich ist. Konkret ist das zweite Element, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Elements, unter Belassung eines Spalts zur Innenwand des ersten Elements im Inneren des ersten Elements angeordnet, und die beiden Elemente sind koaxial zueinander angeordnet. Am Scheitelpunktabschnitt der Elemente ist jeweils eine Durchgangsöffnung ausgebildet, und das Reduktionsmittel wird an der Achse durch die Durchgangsöffnungen zugeführt.
Die Dispersion des auf diese Weise durch die im Scheitelpunktabschnitt ausgebildeten Durchgangsöffnungen zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird durch das Abgas gefördert, das durch das im Wesentlichen kegelförmige erste Element und zweite Element stromabwärts strömt. Daher können gemäß der Erfindung das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand gleichmäßig vermischt werden.
Im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ist vorzugsweise wenigstens eine Durchgangsöffnung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene Durchgangsöffnung 321) ausgebildet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist im Seitenflächenabschnitt des im Inneren angeordneten zweiten Elements wenigstens eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Dispersion des durch die Scheitelpunktabschnitte zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird auf diese Weise durch das Abgas gefördert, das durch die Durchgangsöffnung einströmt, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist. Daher können gemäß der Erfindung das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand gleichmäßiger vermischt werden, Indem eine Durchgangsöffnung im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ausgebildet wird, kann zudem der Druckverlust weiter reduziert werden.
Im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ist vorzugsweise wenigstens eine Durchgangsöffnung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene Durchgangsöffnung 311, 312) ausgebildet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist im Seitenflächenabschnitt des auf der Außenseite angeordneten zweiten Elements wenigstens eine Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Dispersion des durch die Scheitelpunktabschnitte zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird auf diese Weise durch das Abgas gefördert, das durch die Durchgangsöffnung einströmt, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, und durch das zweite Element stromabwärts strömt. Daher können gemäß der Erfindung das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand gleichmäßiger vermischt werden.
Indem eine Durchgangsöffnung im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet wird, kann zudem der Druckverlust weiter reduziert werden.
Vorzugsweise sind die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
Wenn die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, sich in Axialrichtung auf einer Geraden befinden, strömt das Abgas an dieser Geraden, so dass das Einströmen des Abgases zwischen die beiden Elemente nicht gefördert werden kann und die durch Bereitstellen der Durchgangsöffnungen in den Seitenflächenabschnitten der beiden Elemente erreichte Dispersionsförderungswirkung des Reduktionsmittels nicht im ausreichenden Maße erzielt werden kann. Indem dagegen gemäß der vorliegenden Erfindung die in den Seitenflächenabschnitten der beiden Elemente ausgebildeten Durchgangsöffnungen bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, kann das Einströmen des Abgases zwischen die beiden Elemente gefördert werden. Daher kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, und das Reduktionsmittel und das Abgas können gleichmäßig vermischt werden.
Vorzugsweise umfasst die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, eine Durchgangsöffnung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene Durchgangsöffnung 312), die an einer Position ausgebildet ist, die bei Betrachtung in Axialrichtung von der Stromabwärtsseite nicht mit dem zweiten Element übereinstimmt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist, an einer Position ausgebildet, die bei Betrachtung in Axialrichtung von der Stromabwärtsseite nicht mit dem zweiten Element übereinstimmt. Auf diese Weise kann das Abgas, das zwischen die beiden Elemente eingeströmt ist, durch das Abgas, das durch die Durchgangsöffnung im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements, die an einer Position ausgebildet ist, die nicht mit dem zweiten Element übereinstimmt, in Radialrichtung zur Mitte des Abgaskanals gelenkt werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung das gleichmäßig mit dem Abgas vermischte Reduktionsmittel wirksam dem stromabwärtigen Abgasreinigungsmittel zugeführt werden.
Das Reduktionsmittelzuführmittel ist derart aufgebaut, dass Reduktionsmittel von mehreren Stellen aus zugeführt wird, wobei das Reduktionsmittel vorzugsweise wenigstens dem Inneren des zweiten Elements und dem Spalt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zugeführt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Reduktionsmittel wenigstens dem Inneren des zweiten Elements und dem Spalt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zugeführt. Da das Reduktionsmittel auf diese Weise an der Achse über die Durchgangsöffnung der Scheitelpunktabschnitte wenigstens dem Inneren des zweiten Elements und dem Spalt zwischen den beiden Elementen zugeführt werden kann, kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, so dass das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand sowie gleichmäßiger als im Stand der Technik vermischt werden können.
Das Reduktionsmittelzuführmittel ist derart aufgebaut, dass Reduktionsmittel von mehreren Stellen aus zugeführt wird, wobei das Reduktionsmittel vorzugsweise wenigstens in das Innere des zweiten Elements und zur Außenseite des ersten Elements zugeführt wird, wobei vorzugsweise an einem Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements ein Spalt zwischen diesem und der Innenwandfläche des Abgaskanals oder der Innenwandfläche von einem Gehäuseelement (beispielsweise dem im Folgenden beschriebenen Röhrenabschnitt 333 des Gehäuseelements 33), das das erste Element und das zweite Element aufnimmt, ausgebildet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Reduktionsmittel wenigstens dem Inneren des zweiten Elements und der Außenseite des ersten Elements zugeführt. Außerdem ist am Außenumfangsvorderendabschnitt des ersten Elements zwischen diesem und der Innenwandfläche des Abgaskanals oder der Innenwandfläche des Gehäuseelements, das das erste Element und das zweite Element aufnimmt, ein Spalt ausgebildet. Da das Reduktionsmittel auf diese Weise an der Achse über die Durchgangsöffnung der Scheitelpunktabschnitte wenigstens dem Inneren des zweiten Elements und der Außenseite des ersten Elements zugeführt werden kann, kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, so dass das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geirngeren Abstand sowie gleichmäßiger als im Stand der Technik vermischt werden können.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist, kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements ausgebildet ist, kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung festgelegt, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Teil des an der Achse zugeführten Reduktionsmittels wirksam dem Spalt zwischen den beiden Elementen zugeführt werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, und das Reduktionsmittel und das Abgas können gleichmäßiger vermischt werden.
Das Reduktionsmittelzuführmittel ist derart aufgebaut, dass es ein Reduktionsmittelzuführrohr (beispielsweise das im Folgenden beschriebene zweite Zuführrohr 22) umfasst, das sich von der Seite stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements zur Seite stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements entlang der Achse erstreckt und mit den Durchgangsöffnungen, die an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und des zweiten Elements ausgebildet sind, in Verbindung steht, wobei das Reduktionsmittelzuführrohr in Axialrichtung mehrere Reduktionsmitteleinspritzmündungen aufweist, wobei die Reduktionsmitteleinspritzmündungen derart aufgebaut sind, dass sie eine erste Einspritzmündung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene erste Einspritzmündung 221), die Reduktionsmittel zur Außenseite des ersten Elements spritzt, eine zweite Einspritzmündung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene zweite Einspritzmündung 222), die Reduktionsmittel in den Spalt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element spritzt, und eine dritte Einspritzmündung (beispielsweise die im Folgenden beschriebene dritte Einspritzmündung 223) umfassen, die Reduktionsmittel ins Innere des zweiten Elements spritzt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Reduktionsmittelzuführrohr vorgesehen, das sich von der Seite stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements zur Seite stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements entlang der Achse erstreckt, wobei das Reduktionsmittelzuführrohr mit den Durchgangsöffnungen, die an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und des zweiten Elements ausgebildet sind, in Verbindung steht. Außerdem sind an dem Reduktionsmittelzuführrohr eine erste Einspritzmündung, die Reduktionsmittel zur Außenseite des ersten Elements spritzt, eine zweite Einspritzmündung, die Reduktionsmittel in den Spalt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element spritzt, und eine dritte Einspritzmündung vorgesehen, die Reduktionsmittel ins Innere des zweiten Elements spritzt.
Auf diese Weise kann Reduktionsmittel dem Inneren des zweiten Elements, dem Spalt zwischen beiden Elementen und der Außenseite des ersten Elements zugeführt werden, und das zugeführte Reduktionsmittel kann durch das Abgas, das durch die beiden im Wesentlichen kegelförmigen Elemente stromabwärts strömt, wirksam im Abgas dispergiert werden. Daher können gemäß der Erfindung das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand gleichmäßiger vermischt werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reduktionsmittel um NH₃-Gas oder ein mit einem flüssigen Reduktionsmittel vermischtes Gas.
Bei der vorliegenden Erfindung wird als Reduktionsmittel NH₃-Gas oder ein mit einem flüssigen Reduktionsmittel vermischtes Gas benutzt. Auf diese Weise wird dem Mischer gasförmiges Reduktionsmittel zugeführt, so dass die genannten Wirkungen mit Sicherheit erzielt werden.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bereitgestellt, bei der das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden können.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischers und eines Einspritzers gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Ansicht des Mischers und des Einspritzers gemäß der ersten Ausführungsform, betrachtet in Axialrichtung von der Stromabwärtsseite aus.
4 ist eine Ansicht des Mischers und des Einspritzers gemäß der ersten Ausführungsform, betrachtet in Axialrichtung von der Stromaufwärtsseite aus.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 3.
6 sind Schnittansichten, die den Aufbau des Einspritzers gemäß der ersten Ausführungsform zeigen, wobei (a) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 5, (b) eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 5 und (c) eine Schnittansicht entlang der Linie D-D aus 5 zeigt.
7 ist eine Ansicht, die den Strom des Abgases und des Reduktionsmittels im Mischer gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Mischers und eines Einspritzers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und den Strom des Abgases und des Reduktionsmittels darin zeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischers und eines Einspritzers gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischers und eines Einspritzers gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel.
11 ist eine Ansicht, die den UI-Wert eines ersten Ausführungsbeispiels, des ersten Vergleichsbeispiels und des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
12 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Abgasdurchflussmenge und dem Gegendruck des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden sollen unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden für Elemente, die identischen mit der ersten Ausführungsform sind, gleiche Bezugszeichen verwendet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Anordnung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 im Abgasrohr 11 ist in der vorliegenden Ausführungsform im Fahrzeugraum auf der Vorderseite des Fahrzeugs, also im Bereich unmittelbar unter dem Motor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 wird vorzugsweise als Abgasreinigungsvorrichtung für einen Benzinmotor oder Dieselmotor des Magertyps verwendet.
Wie in 1 gezeigt, weist die Abgasreinigungsvorrichtung 10 in der aufgeführten Reihenfolge von der Abgasstromaufwärtsseite aus betrachtet einen stromaufwärtigen Katalysewandler 1, eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2, einen Mischer 3 und einen stromabwärtigen Katalysewandler 4 auf. Die stromaufwärtige Seite des Abgasrohres 11 der Abgasreinigungsvorrichtung 10 ist mit einem Abgaskrümmer verbunden, der sich zu einer Abgasöffnung des Motors erstreckt.
Der stromaufwärtige Katalysewandler 1 ist derart aufgebaut, dass ein Oxidationskatalysator auf einem Wabenträger des Durchflusstyps aufgebracht ist. HC oder CO, die in dem vom Motor ausgestoßenen Abgas enthalten sind, werden durch den Oxidationskatalysator oxidiert, wenn sie den stromaufwärtigen Katalysewandler 1 passieren. Im Abgas enthaltenes NO wird zu NO₂ oxidiert, wenn es den stromaufwärtigen Katalysewandler 1 passiert. Bei dem NO_X, das im Abgasrohr unmittelbar nach dem Motor enthalten ist, handelt es sich im Wesentlichen um NO, während im Wesentlichen kein NO₂ enthalten ist. Indem im stromaufwärtigen Katalysewandler 1 NO oxidiert wird und NO₂ erzeugt wird, kann das Verhältnis NO₂/NO_X im Abgas, das in den im Folgenden beschriebenen stromabwärtigen Katalysewandler 4 strömt, auf etwa 0,5 gesteigert werden, was optimal für die NO_X-Reinigungsleistung eines SCR-Katalysators ist.
Die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2 weist einen Einspritzer 20 auf, der von der Stromaufwärtsseite des später beschriebenen Mischers 3 NH₃-Gas als Reduktionsmittel zusetzt. Der Einspritzer 20 soll an späterer Stelle beschrieben werden.
Die Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2 kann auch derart aufgebaut sein, dass sie anstelle von NH₃-Gas ein Reduktionsmittel zusetzt, wobei einem flüssigen Reduktionsmittel wie Karbamid usw. Gas beigemischt wurde.
Indem der Mischer 3 das von der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2 zugesetzte Reduktionsmittel wie etwa NH₃-Gas und das Abgas miteinander vermischt, versorgt er den im Folgenden beschriebenen stromabwärtigen Katalysewandler 4 mit einem Reduktionsmittel, dem das Abgas gleichmäßig beigemischt wurde. Der Mischer 3 soll an späterer Stelle beschrieben werden.
Der stromabwärtige Katalysewandler 4 ist aus einem Filter mit selektivem Katalysator (im Folgenden abgekürzt als „SCRF” bezeichnet) aufgebaut, wobei in den einzelnen Zellen eines Wabenträgers des Wall-Flow-Typs, bei dem mehrere durch mehrporöse Wände abgeteilte Zellen alternierend auf einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen versiegelt sind, ein selektiver Katalysator (im Folgenden abgekürzt als „SCR” bezeichnet) aufgebracht ist.
Partikelmaterial (im Folgenden abgekürzt als „PM” bezeichnet), das in dem vom Motor ausgestoßenen Abgas enthalten ist, wird aufgefangen, wenn es die feinen Öffnungen in den mehrporösen Wänden des SCRF 40 passiert. Wenn sich das PM im SCRF 40 ansammelt, kommt es zu Erhöhung des Gegendruckes, der die Verbrennung beeinträchtigen kann. Daher wird die Temperatur des SCRF 40 auf bis zu etwa 600°C erhöht, sobald die PM-Ansammlungsmenge des SCRF 40 einen bestimmten Wert übersteigt, und es wird ein Filterregenerationsvorgang ausgeführt, wobei das im SCRF 40 angesammelte PM durch Verbrennen auf geeignete Weise entfernt wird.
Der auf dem SCRF 40 aufgebrachte SCR-Katalysator reduziert in einer NH₃-Atmosphäre selektiv im Abgas enthaltenes NO_X. Konkret wird das NO_X im Abgas selektiv anhand der Reaktion gemäß den unten aufgeführten Reaktionsgleichungen (1) bis (3) reduziert, wenn von der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2 NH₃ zugeführt wird.
[Formel 1]

NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O Reaktionsformel (1) 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O Reaktionsformel (2) 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O Reaktionsformel (3)

Der SCR-Katalysator dient zum einen dazu, mit NH₃ das NO_X im Abgas zu reduzieren, und zum anderen dazu, NH₃ in einer bestimmten Menge zu speichern. Wenn die NH₃-Speichermenge des SCR-Katalysators die höchstens speicherbare maximale NH₃-Speichermenge übersteigt, entweicht NH₃ stromabwärts. Das im SCR-Katalysator gespeicherte NH₃ wird also zusammen mit dem NH₃, das von der Reduktionsmittelzuführvorrichtung 2 zugeführt wird, auf geeignete Weise zum Reduzieren des NO_X im Abgas verbraucht.
Im Folgenden sollen der Mischer 3 und der Einspritzer 20 der vorliegenden Ausführungsform detailliert beschrieben werden.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mischers 3 und eines Einspritzers 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie oben erwähnt, sind der Mischer 3 und der Einspritzer 20 zwischen dem stromaufwärtigen Katalysewandler 1 und dem stromabwärtigen Katalysewandler 4 angeordnet. NH₃-Gas, das als Reduktionsmittel vom Einspritzer 20 zugeführt wird, wird durch den Mischer 3 gleichmäßig mit dem Abgas vermischt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Mischer 3 ein erstes Element 31, ein zweites Element 32 und ein Gehäuseelement 33.
Das erste Element 31 ist ein schirmförmiges Element, dessen Durchmesser sich zur Stromabwärtsseite hin erweitert und das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die keinen Boden aufweist und hohl ist. Das erste Element 31 ist auf der Außenseite des später beschriebenen zweiten Elements 32 angeordnet, und ein Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements ist weiter stromabwärts als ein Außenumfangsendabschnitt des zweiten Elements 32 angeordnet.
An einem Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ist eine Durchgangsöffnung ausgebildet, die mit dem später beschriebenen Einspritzer 20 in Verbindung steht.
Das zweite Element 32 ist ebenso wie das erste Element 31 ein schirmförmiges Element, dessen Durchmesser sich zur Stromabwärtsseite hin erweitert und das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die keinen Boden aufweist und hohl ist. Das zweite Element 32 entspricht in seiner Form im Wesentlichen dem ersten Element 31, und sein Durchmesser ist kleiner als der des ersten Elements 31. Das zweite Element 32 ist koaxial zum ersten Element 31 auf einer Achse X angeordnet und ist derart angeordnet, dass auf der Innenseite des ersten Elements 31 ein Spalt zwischen ihm und der Innenwand des ersten Elements 31 vorliegt.
An einem Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 ist, ebenso wie bei dem ersten Element 31, eine Durchgangsöffnung ausgebildet, die mit dem später beschriebenen Einspritzer 20 in Verbindung steht. Die Durchgangsöffnung am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 und die Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 weisen den gleichen Durchmesser auf.
Das Gehäuseelement 33 dient dazu, den Mischer 3 im Abgasrohr 11 zu fixieren. Das Gehäuseelement 33 ist aus einem stromaufwärts vorgesehenen ersten Ringabschnitt 331, einem stromabwärts vorgesehenen zweiten Ringabschnitt 332 mit größerem Durchmesser als der erste Ringabschnitt 331 und einem Röhrenabschnitt 333 aufgebaut, der die Ringabschnitte verbindet und dessen Durchmesser sich vom ersten Ringabschnitt 331 zum zweiten Ringabschnitt 332 hin erweitert.
Der Aufbau des Gehäuseelements 33 ist jedoch nicht zwingend, und es ist auch möglich, das erste Element 31 und das zweite Element 32 ohne Gehäuseelement unmittelbar im Abgasrohr 11 anzubringen.
Der Einspritzer 20 ist derart aufgebaut, dass er ein erstes Zuführrohr 21, das im Inneren des ersten Ringabschnitts 331 in Bezug auf die Achse X vertikal angeordnet ist, und ein zweites Zuführrohr 22 umfasst, das sich vom ersten Zuführrohr 21 in Axialrichtung X stromabwärts erstreckt. Das zweite Zuführrohr 22 des Einspritzers 20 steht mit den Durchgangsöffnungen an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und zweiten Elements 31 und 32 in Verbindung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Zuführrohr 22 des Einspritzers 20 in die Durchgangsöffnungen an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und zweiten Elements 31 und 32 eingepasst, doch kann es auch mit einem Abstand darin eingeführt sein.
3 ist eine Ansicht des Mischers 3 und des Einspritzers 20 gemäß der ersten Ausführungsform, betrachtet in Axialrichtung von der Stromabwärtsseite aus. 4 ist eine Ansicht des Mischers 3 und des Einspritzers 20 gemäß der ersten Ausführungsform, betrachtet in Axialrichtung von der Stromaufwärtsseite aus.
Wie in 3 und 4 gezeigt, sind an einem Seitenflächenabschnitt des außen angeordneten ersten Elements 31 vier Durchgangsöffnungen 311, die an einer mit dem zweiten Element 32 übereinstimmenden Position in Umfangsrichtung um jeweils 90 Grad beabstandet angeordnet sind, und vier Durchgangsöffnungen 312 ausgebildet, die an einer nicht mit dem zweiten Element 32 übereinstimmenden Position in Umfangsrichtung um jeweils 90 Grad beabstandet angeordnet sind. Die Durchgangsöffnungen 311 und 312 sind derart ausgebildet, dass sie in Umfangsrichtung jeweils eine gegenseitig identische Position aufweisen.
Wie in 3 und 4 gezeigt, sind an einer Seitenfläche des im Inneren angeordneten zweiten Elements 32 vier Durchgangsöffnungen 321 ausgebildet, die in Umfangsrichtung um jeweils 90 Grad beabstandet angeordnet sind. Bei dem zweiten Element 32 sind die Durchgangsöffnungen 321 jeweils derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die jeweiligen vier Durchgangsöffnungen 311, 312 am ersten Element 31 jeweils in Umfangsrichtung um 45 Grad versetzt sind.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 3. Wie in 5 gezeigt, ist das erste Zuführrohr 21 des Einspritzers 20, das in Bezug auf die Achse X vertikal im ersten Ringabschnitt 331 angeordnet ist, stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 angeordnet. Deshalb erstreckt sich das zweite Zuführrohr 22, das sich vom ersten Zuführrohr 21 in Axialrichtung X stromabwärts erstreckt, stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 und stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 32.
Am zweiten Zuführrohr 22 sind eine erste Einspritzmündung, eine zweite Einspritzmündung und eine dritte Einspritzmündung als Reduktionsmitteleinspritzmündungen in Axialrichtung X ausgebildet, während das Vorderende des zweiten Zuführrohres 22 verschlossen ist. Das Reduktionsmittel wird daher durch die Durchgangsöffnung an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und zweiten Elements 31 und 32, oder genauer durch das zweite Zuführrohr 22, das mit der jeweiligen Durchgangsöffnung verbunden ist, aus den Reduktionsmitteleinspritzmündungen dem Abgas zugesetzt.
6 sind Schnittansichten, die den Aufbau des Einspritzers 20 zeigen, wobei (a) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 5, (b) eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 5 und (c) eine Schnittansicht entlang der Linie D-D aus 5 zeigt. Wie in 6(a) gezeigt, sind an einer Position des zweiten Zuführrohrs 22 stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 erste Einspritzmündungen 221 ausgebildet, die drei Einspritzmündungen umfassen, die in Profilansicht in Umfangsrichtung um je 120 Grad voneinander beabstandet angeordnet sind. Aus den ersten Einspritzmündungen 221 wird Reduktionsmittel zur Außenseite des ersten Elements 31 gespritzt.
Wie in 5 gezeigt, ist am vorderen Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements 31 zwischen diesem und der Innenwandfläche eines Röhrenabschnitts 333, der das Gehäuseelement 33 bildet, ein Spalt ausgebildet, so dass das auf die Außenseite des ersten Elements 31 gespritzte Reduktionsmittel auch durch den Spalt stromabwärts strömt.
Wie in 6(b) gezeigt, sind an einer Position des zweiten Zuführrohrs 22 am ersten Element 31 und am zweiten Element 32 zweite Einspritzmündungen 222 ausgebildet, die drei Einspritzmündungen umfassen, die in Profilansicht in Umfangsrichtung um je 120 Grad voneinander beabstandet angeordnet sind. Diese Einspritzmündungen 222 sind in Bezug auf die Einspritzmündungen 221 in Profilansicht in Umfangsrichtung um je 60 Grad versetzt ausgebildet. Aus den zweiten Einspritzmündungen 222 wird Reduktionsmittel in den Spalt zwischen dem ersten Element 31 und dem zweiten Element 32 gespritzt. Genauer ausgedrückt spritzen die zweiten Einspritzmündungen 222 Reduktionsmittel in Richtung der Innenwand des ersten Elements 31.
Wie in 6(c) gezeigt, sind an einer Position des zweiten Zuführrohrs 22 stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 dritte Einspritzmündungen 223 ausgebildet, die vier Einspritzmündungen umfassen, die in Profilansicht in Umfangsrichtung um je 90 Grad voneinander beabstandet angeordnet sind, Aus den dritten Einspritzmündungen 223 wird Reduktionsmittel ins Innere des zweiten Elements 32 gespritzt. Genauer ausgedrückt spritzen die dritten Einspritzmündungen 223 Reduktionsmittel in Richtung der Innenwand des zweiten Elements 32.
Die dritten Einspritzmündungen 223 sind mit einem größeren Durchmesser ausgebildet als die ersten Einspritzmündungen 221 und die zweiten Einspritzmündungen 222. Auf diese Weise wird mehr Reduktionsmittel von den dritten Einspritzmündungen 223 ins Innere des zweiten Elements 32 gespritzt.
Unter Bezugnahme auf 7 soll nun der Strom des Abgases und des Reduktionsmittels im Mischer 3 mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben werden.
7 ist eine Ansicht, die den Strom des Abgases und des Reduktionsmittels im Mischer 3 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 7 ist ebenso wie 5 eine Schnittansicht an der Linie A-A aus 3. Die durchgezogenen Pfeile in 7 zeigen schematisch die Strömungsrichtung des Abgases an, während die strich-punktierten Pfeile die Strömungsrichtung des Reduktionsmittels anzeigen.
Zunächst strömt, wie durch die durchgezogenen Pfeile in 7 gezeigt, das Abgas, das von der Stromaufwärtsseite in den Mischer 3 einströmt, an der Außenwandfläche des ersten Elements 31 entlang. Das Reduktionsmittel, das von den ersten Einspritzmündungen 221 auf die Außenseite des ersten Elements 31 gespritzt wird, wird dabei mit dem Abgas vermischt, das an der Außenwandfläche des ersten Elements 31 entlang strömt.
Ein Teil des mit dem Reduktionsmittel vermischten Abgases dringt durch die jeweiligen vier Durchgangsöffnungen 311, 312, die in der Seitenfläche des ersten Elements ausgebildet sind, und strömt in den Spalt zwischen dem ersten Element 31 und dem zweiten Element 32. Das Abgas, das an der Außenwandfläche des ersten Elements 31 entlang strömt und den Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements 31 erreicht, strömt durch den Spalt, der zwischen dem Außenumfangsendabschnitt und der Innenwandfläche des Röhrenabschnitts 333, welcher das Gehäuseelement 33 bildet, ausgebildet ist, in Stromabwärtsrichtung.
Das Reduktionsmittel, das von den zweiten Einspritzmündungen 222 in den Spalt zwischen dem ersten Element 31 und dem zweiten Element 32 gespritzt wurde, gelangt sodann durch die Durchgangsöffnungen 311, 312 und wird mit dem Abgas vermischt, das zwischen das erste Element 31 und das zweite Element 32 strömt. Das Abgas, das auf diese Weise weiter mit dem Reduktionsmittel vermischt wurde, strömt an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang, und ein Teil davon dringt durch die vier Durchgangsöffnungen 321, die am Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet sind, und strömt in das zweite Element 32. Das Abgas, das an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang strömt und den Außenumfangsendabschnitt des zweiten Elements 32 erreicht, strömt von dem Außenumfangsendabschnitt stromabwärts.
Das Reduktionsmittel, das von den dritten Einspritzmündungen 223 ins Innere des zweiten Elements 32 gespritzt wurde, dringt sodann durch die Durchgangsöffnungen 321 und wird mit dem Abgas vermischt, das in das zweite Element 32 strömt. Dabei wird der Strom des Reduktionsmittels durch das Abgas, das durch die Durchgangsöffnungen 321 in das zweite Element 32 strömt, zum in radialer Richtung mittleren Abschnitt gelenkt.
Mit der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau lässt sich folgende Wirkung erzielen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Mischer 3 durch ein erstes Element 31 und ein zweites Element 32 gebildet, die beide im Wesentlichen eine Kegelform aufweisen, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und deren Durchmesser unterschiedlich ist. Konkret ist das zweite Element 32, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Elements 31, unter Belassung eines Spalts von der Innenwand des ersten Elements 31 im Inneren des ersten Elements 31 angeordnet, und die beiden Elemente sind koaxial auf der Achse X zueinander angeordnet. Am Scheitelpunktabschnitt der Elemente ist jeweils eine Durchgangsöffnung ausgebildet, und das Reduktionsmittel wird an der Achse X durch die Durchgangsöffnungen zugeführt.
Die Dispersion des auf diese Weise durch die im Scheitelpunktabschnitt ausgebildeten Durchgangsöffnungen zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird durch das Abgas gefördert, das durch das im Wesentlichen kegelförmige erste Element 31 und zweite Element 32 stromabwärts strömt. Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind im Seitenflächenabschnitt des im Inneren angeordneten zweiten Elements 32 vier Durchgangsöffnungen 321 ausgebildet. Die Dispersion des durch die Scheitelpunktabschnitte zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird auf diese Weise durch das Abgas gefördert, das durch die vier Durchgangsöffnungen 321 einströmt, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet ist. Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Reduktionsmittel und das Abgas gleichmäßiger und in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik vermischt werden. Da die vier Durchgangsöffnungen 321 im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet sind, kann zudem der Druckverlust weiter reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind im Seitenflächenabschnitt des außen angeordneten ersten Elements 31 vier Durchgangsöffnungen 311 und vier Durchgangsöffnungen 312 ausgebildet. Die Dispersion des durch die Scheitelpunktabschnitte zugeführten Reduktionsmittels im Abgas wird auf diese Weise durch das Abgas gefördert, das durch die Durchgangsöffnungen 311, 312 einströmt, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind, und durch das zweite Element 32 stromabwärts strömt. Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Reduktionsmittel und das Abgas gleichmäßiger und in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik vermischt werden, Da die Durchgangsöffnungen 311, 312 im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind, kann zudem der Druckverlust weiter reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind außerdem die Durchgangsöffnungen 321, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet sind, und die Durchgangsöffnungen 311, 312, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind, bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung X zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.
Wenn die Durchgangsöffnungen 321, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet sind, und die Durchgangsöffnungen 311, 312, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind, sich in Axialrichtung X auf einer Geraden befinden, strömt das Abgas an dieser Geraden, so dass das Einströmen des Abgases zwischen die beiden Elemente nicht gefördert werden kann und die durch Bereitstellen der Durchgangsöffnungen in den Seitenflächenabschnitten der beiden Elemente erreichte Dispersionsförderungswirkung des Reduktionsmittels nicht im ausreichenden Maße erzielt werden kann. Indem dagegen gemäß der vorliegenden Ausführungsform die in den Seitenflächenabschnitten der beiden Elemente ausgebildeten Durchgangsöffnungen bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung X zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet werden, kann das Einströmen des Abgases zwischen die beiden Elemente gefördert werden. Daher kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, und das Reduktionsmittel und das Abgas können gleichmäßig vermischt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zudem die Durchgangsöffnungen 312, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind, an Positionen ausgebildet, die bei Betrachtung in Axialrichtung X von der Stromabwärtsseite nicht mit dem zweiten Element 32 übereinstimmen. Auf diese Weise kann das Abgas, das zwischen die beiden Elemente eingeströmt ist, durch das Abgas, das durch die Durchgangsöffnungen 312 im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31, die an Positionen ausgebildet sind, die nicht mit dem zweiten Element 32 übereinstimmen, in Radialrichtung zur Mitte des Abgaskanals 11 gelenkt werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform das gleichmäßig mit dem Abgas vermischte Reduktionsmittel wirksam dem stromabwärtigen Abgasreinigungsmittel zugeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Reduktionsmittel dem Inneren des zweiten Elements 32, dem Spalt zwischen dem ersten und zweiten Element 31 und 32 und der Außenseite des ersten Elements 31 zugeführt. Außerdem ist am Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements 31 zwischen diesem und der Innenwandfläche des Röhrenabschnitts 333 des Gehäuseelements 33, das das erste Element 31 und das zweite Element 32 aufnimmt, ein Spalt ausgebildet.
Da das Reduktionsmittel auf diese Weise an der Achse X über die Durchgangsöffnung der Scheitelpunktabschnitte dem Inneren des zweiten Elements 32, dem Spalt zwischen den beiden Elementen und der Außenseite des ersten Elements 31 zugeführt werden kann, kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, so dass das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand sowie gleichmäßiger als im Stand der Technik vermischt werden können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Zuführrohr 22 vorgesehen, das sich von der Seite stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 zur Seite stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 entlang der Achse X erstreckt, wobei das zweite Zuführrohr 22 mit den Durchgangsöffnungen, die an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und des zweiten Elements ausgebildet sind, in Verbindung steht. Außerdem sind an dem zweiten Zuführrohr 22 eine erste Einspritzmündung 221, die Reduktionsmittel zur Außenseite des ersten Elements spritzt, eine zweite Einspritzmündung 222, die Reduktionsmittel in den Spalt zwischen dem ersten Element 31 und dem zweiten Element 32 spritzt, und eine dritte Einspritzmündung 223 vorgesehen, die Reduktionsmittel ins Innere des zweiten Elements 32 spritzt.
Auf diese Weise kann Reduktionsmittel dem Inneren des zweiten Elements 32, dem Spalt zwischen beiden Elementen und der Außenseite des ersten Elements 31 zugeführt werden, und das zugeführte Reduktionsmittel kann durch das Abgas, das durch die beiden im Wesentlichen kegelförmigen Elemente stromabwärts strömt, wirksam im Abgas dispergiert werden. Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Reduktionsmittel und das Abgas gleichmäßiger und in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik vermischt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Reduktionsmittel NH₃-Gas oder ein mit einem flüssigen Reduktionsmittel vermischtes Gas benutzt. Auf diese Weise wird dem Mischer gasförmiges Reduktionsmittel zugeführt, so dass die genannten Wirkungen mit Sicherheit erzielt werden.
Zweite Ausführungsform
Der Aufbau der Abgasreinigungsvorrichtung 10A der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit Ausnahme des Aufbaus des Mischers 3A und des Einspritzers 20A identisch mit der ersten Ausführungsform.
8 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Mischers 3A und eines Einspritzers 20A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und den Strom des Abgases und des Reduktionsmittels darin zeigt. 8 ist eine Schnittansicht mit einem Schnitt in gleicher Richtung wie in 5 und 7. Die durchgezogenen Pfeile in 8 zeigen schematisch die Strömungsrichtung des Abgases an, während die strich-punktierten Pfeile die Strömungsrichtung des Reduktionsmittels anzeigen.
Wie in 8 gezeigt, weicht der Aufbau des zweiten Zuführrohres 22A des Einspritzers 20A bei der vorliegenden Ausführungsform von der ersten Ausführungsform ab, Konkret bedeutet dies, dass sich das zweite Zuführrohr 22A nur bis zu einer Position stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 erstreckt. Das heißt, das zweite Zuführrohr 22A ist nicht in die Durchgangsöffnung 310, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung 320A, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32A ausgebildet ist, eingeführt, so dass die Durchgangsöffnungen 310, 320A freiliegen.
Außerdem ist das Vorderende des Einspritzers 20A geöffnet, und aus diesem Öffnungsabschnitt 220 wird in Richtung der Achse X Reduktionsmittel stromabwärts ausgespritzt.
Auch der Aufbau des zweiten Elements 32 des Mischers 3A ist anders als bei der ersten Ausführungsform. Konkret ist die Durchgangsöffnung 320A, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet ist, mit kleinerem Durchmesser als in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Teil des Reduktionsmittels, das durch die Durchgangsöffnung 310 einströmt, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, derart reguliert, dass es an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang strömt.
Unter Bezugnahme auf 8 soll nun der Strom des Abgases und des Reduktionsmittels im Mischer 3A mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben werden.
Zunächst strömt, wie durch die durchgezogenen Pfeile in 8 gezeigt, das Abgas, das von der Stromaufwärtsseite in den Mischer 3A einströmt, an der Außenwandfläche des ersten Elements 31 entlang. Das Reduktionsmittel, das durch den Öffnungsabschnitt 220 am Ende des zweiten Zuführrohrs 22A strömt, dringt durch die Durchgangsöffnung 310, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, und ein Teil davon strömt gemeinsam mit dem Abgas an der Außenwandfläche des ersten Elements und wird damit vermischt.
Ein Teil des mit dem Reduktionsmittel vermischten Abgases dringt durch die jeweiligen vier Durchgangsöffnungen 311, 312, die in der Seitenfläche des ersten Elements ausgebildet sind, und strömt in den Spalt zwischen dem ersten Element 31 und dem zweiten Element 32, Das Abgas, das an der Außenwandfläche des ersten Elements 31 entlang strömt und den Außenumfangsvorderendabschnitt des ersten Elements 31 erreicht, strömt durch den Spalt, der zwischen dem Außenumfangsvorderendabschnitt und der Innenwandfläche des Röhrenabschnitts 333, welcher das Gehäuseelement 33 bildet, ausgebildet ist, in Stromabwärtsrichtung.
Als nächstes dringt das durch die Durchgangsöffnung 310 gedrungen ist, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, dringt durch die Durchgangsöffnung 320A, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet ist, und ein Teil davon an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang strömt und mit dem Abgas vermischt wird, das durch die Durchgangsöffnungen 311, 312 strömt, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet sind. Da der Durchmesser der Durchgangsöffnung 320A, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet ist ausgebildet ist, kleiner als derjenige der Durchgangsöffnung 310 ist, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, strömt mehr Reduktionsmittel an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang.
Ein Teil des Abgases, das an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang strömt, dringt durch die vier Durchgangsöffnungen 321, die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet sind, und strömt in das zweite Element 32. Das Abgas, das an der Außenwandfläche des zweiten Elements 32 entlang strömt und den Außenumfangsvorderendabschnitt des zweiten Elements 32 erreicht, strömt von dem Außenumfangsvorderendabschnitt stromabwärts.
Das Reduktionsmittel, das durch die Durchgangsöffnung 320A des Scheitelpunktabschnitts des zweiten Elements 32 strömt, wird mit dem Abgas vermischt, das durch die Durchgangsöffnung 321 ins Innere des zweiten Elements 32 strömt. Dabei wird der Strom des Reduktionsmittels durch das Abgas, das durch die Durchgangsöffnungen 321 in das zweite Element 32 geströmt ist, zum mittleren Abschnitt in radialer Richtung gelenkt.
Bei der Abgasreinigungsvorrichtung 10A der zweiten Ausführungsform mit dem oben beschriebenen Aufbau lässt sich die gleiche Wirkung wie bei der Abgasreinigungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform erzielen. Insbesondere da der Durchmesser der Durchgangsöffnung, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet ist, kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung festgelegt ist, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements 31 ausgebildet ist, kann ein Teil des an der Achse X entlang zugeführten Reduktionsmittels wirksam dem Spalt zwischen den beiden Elementen zugeführt werden. Daher kann die Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas gefördert werden, und das Reduktionsmittel und das Abgas können gleichmäßiger vermischt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und Abwandlungen und Verbesserungen in einem Umfang, in dem die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung.
Beispielsweise können Zahl und Anordnung der Durchgangsöffnungen, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements 31 und im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements 32 ausgebildet werden, nach Bedarf abgeändert werden.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben werden, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt.
Erstes Vergleichsbeispiel
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Mischer 33 und einem Einspritzer 203 gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel hergestellt, das in 9 gezeigt ist. Der Mischer 33 des ersten Vergleichsbeispiels weist ein röhrenförmiges Gehäuseelement 333, dessen Durchmesser sich zur Stromabwärtsseite hin erweitert, und vier Lamellen 313 auf, die durch den Einspritzer 203 im Inneren des Gehäuseelements 333 fixiert sind. Die vier Lamellen 313 sind derart vorgesehen, dass benachbarte Lamellen in Längsrichtung rechtwinklig aufeinander treffen und jeweils eine ungefähr in der Mitte in Längsrichtung zur Stromabwärtsseite hin gekrümmte Form aufweisen.
Der Einspritzer 203 ist aus zwei Zuführrohren aufgebaut, die sich in Radialrichtung des Abgasrohres erstrecken und rechtwinklig aufeinander treffen, wobei mit den Endabschnitten der Zuführrohre jeweils die Lamellen 313 verbunden sind. Am Endabschnitt der Zuführrohre ist jeweils eine Einspritzmündung ausgebildet, die sich zur Stromabwärtsseite hin öffnet, wobei aus diesen Einspritzmündungen Reduktionsmittel eingespritzt wird.
Zweites Vergleichsbeispiel
Es wurde eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Mischer 3C und einem Einspritzer 20C gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel hergestellt, das in 10 gezeigt ist. Der Mischer 3C des zweiten Vergleichsbeispiels weist eine Lamellen 31C mit einer Form auf, wobei eine im Wesentlichen rhombusförmige Form an einer Knickachse, die rechtwinklig auf die Strömungsrichtung des Abgases trifft, zur Stromabwärtsseite hin geknickt ist. An der Lamelle 31C sind mehrere Schlitze 32C ausgebildet.
Der Einspritzer 20C ist aus einem Zuführrohr aufgebaut, das an der Knickachse vorgesehen ist und etwa in der Mitte der Knickachse mit der Lamelle 31C verbunden ist. Der Endabschnitt des Zuführrohres ist geöffnet, und aus dem Öffnungsabschnitt wird Reduktionsmittel ins Innere der Lamelle 31C eingespritzt.
Auswertung
Die Abgasreinigungsvorrichtungen des ersten Ausführungsbeispiels und des ersten und zweiten Vergleichsbeispiels wurden in einem Abgasrohr im Bereich unmittelbar unter einem Dieselmotor angeordnet, und unter bestimmten Betriebsbedingungen wurde Abgas durch sie geleitet, und es wurde eine bestimmte Menge an Reduktionsmittel zugeführt, woraufhin ein UI-Wert gemessen wurde. Der UI-Wert ist dabei ein Indexwert für die Gleichmäßigkeit der Strömung und kann anhand der folgenden Gleichung (1) ermittelt werden.
Gleichung 1

UI = 1 – Σ{|Vi – Vave| × Si/(2 × Vave × S)} Gleichung (1)

In Gleichung (1) bezeichnet Vi die Strömungsgeschwindigkeit oder die NH₃-Konzentration an einzelnen Bereichen, in die der Strömungsquerschnitt unterteilt wurde, während Vave die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit oder die durchschnittliche NH₃ Konzentration für den Strömungsquerschnitt insgesamt bezeichnet. Si bezeichnet die Fläche der einzelnen Bereiche, wobei S die Gesamtfläche des Strömungsquerschnitts ist.
11 ist eine Ansicht, die den UI-Wert des ersten Ausführungsbeispiels, des ersten Vergleichsbeispiels und des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt. In 11 bezeichnet RP1 die Position, die dem Vorderendabschnitt des Einspritzers am nächsten ist, während RP2, RP3 entsprechend weiter vom Vorderendabschnitt des Einspritzers entfernt sind.
Wie in 11 gezeigt, konnte mit dem Ausführungsbeispiel nicht nur bei RP1, das dem Vorderendabschnitt des Einspritzers am nächsten war, sondern auch bei RP2 und RP3 ein höherer UI-Wert als mit dem ersten und zweiten Vergleichsbeispiel erzielt werden. Dieses Ergebnis belegt, dass gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Reduktionsmittel und Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden können.
Für das erste Ausführungsbeispiel und das zweite Vergleichsbeispiel wurde zudem die Beziehung zwischen Abgasdurchflussmenge und Gegendruck untersucht. 12 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Abgasdurchflussmenge und dem Gegendruck des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
Wie in 12 gezeigt, kann der Strom des Abgases aufgrund der Form der Lamelle 31C beim zweiten Vergleichsbeispiel leicht gehemmt werden, weshalb der Gegendruck bei zunehmender Abgasdurchflussmenge stark ansteigt. Beim ersten Ausführungsbeispiel dagegen steigt der Gegendruck auch bei großer Abgasdurchflussmenge kaum an. Dieses Ergebnis belegt, dass gemäß der Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung der Druckverlust weiter als beim Stand der Technik gesenkt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: stromaufwärtiger Katalysewandler
2: Reduktionsmittelzuführvorrichtung (Reduktionsmittelzuführmittel)
3: Mischer
4: stromabwärtiger Katalysewandler (Abgasreinigungsmittel)
10: Abgasreinigungsvorrichtung
11: Abgasrohr (Abgaskanal)
20: Einspritzer (Reduktionsmittelzuführmittel)
22: zweites Zuführrohr (Reduktionsmittelzuführrohr)
31: erstes Element
32: zweites Element
33: Gehäuseelement
221: erste Einspritzmündung
222: zweite Einspritzmündung
223: dritte Einspritzmündung
310: Durchgangsöffnung (Durchgangsöffnung am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements)
311, 312: Durchgangsöffnung (Durchgangsöffnung im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements)
321: Durchgangsöffnung (Durchgangsöffnung im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements)
320: Durchgangsöffnung (Durchgangsöffnung am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements)

Aufgabe: Bereitstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der das Reduktionsmittel und das Abgas in einem geringeren Abstand als im Stand der Technik gleichmäßig vermischt werden können.
Mittel zum Lösen: Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Motoren, aufweisend eine Reduktionsmittelzuführvorrichtung (2), die am Abgasrohr (11) des Motors angeordnet ist, einen stromabwärtigen Katalysewandler (4), der stromabwärts von der Reduktionsmittelzuführvorrichtung (2) am Abgasrohr (11) angeordnet ist, und einen Mischer (3), der dazwischen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (3) ein erstes Element (31), das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und ein zweites Element (32) aufweist, das unter Belassung eines Spalts zur Innenwand des ersten Elements (31) im Inneren des ersten Elements (31) vorgesehen ist, und im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist und deren Durchmesser kleiner als der des ersten Elements ist, wobei das erste Element (31) und das zweite Element (32) koaxial zueinander auf einer Achse (X) vorgesehen sind, wobei an einem jeweiligen Scheitelpunktabschnitt Durchgangsöffnungen (310, 320) ausgebildet sind und über die Durchgangsöffnungen (310, 320) an der Achse (X) Reduktionsmittel zugeführt wird.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen, umfassend ein Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A), das in einem Abgaskanal (11) einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und dem Abgaskanal (11) Reduktionsmittel zuführt, ein Abgasreinigungsmittel (4), das stromabwärts von dem Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) vorgesehen ist und das Abgas mithilfe des Reduktionsmittels, das vom Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) zugeführt wird, reinigt, und einen Mischer (3; 3A), der im Abgaskanal (11) zwischen dem Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) und dem Abgasreinigungsmittel (4) vorgesehen ist und das vom Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) zugeführte Reduktionsmittel und das Abgas vermischt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (3; 3A) ein erstes Element (31), das im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist, und ein zweites Element (32) aufweist, das unter Belassung eines Spalts zur Innenwand des ersten Elements (31) im Inneren des ersten Elements (31) vorgesehen ist, und im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, die sich zur Stromabwärtsseite hin im Durchmesser erweitert, keinen Boden aufweist und hohl ist und deren Durchmesser kleiner als der des ersten Elements (31) ist, wobei das erste Element (31) und das zweite Element (32) koaxial zueinander (X) vorgesehen sind und an ihrem jeweiligen Scheitelpunktabschnitt mit einer Durchgangsöffnung (310, 320) versehen sind, wobei das Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) das Reduktionsmittel an der Achse durch die Durchgangsöffnung (310, 320) zuführt.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in einem Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements (32) wenigstens eine Durchgangsöffnung (321) ausgebildet ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das in einem Seitenflächenabschnitt des ersten Elements (31) wenigstens eine Durchgangsöffnung (311, 312) ausgebildet ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (321), die im Seitenflächenabschnitt des zweiten Elements (32) ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung (311, 312), die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements (31) ausgebildet ist, bei Betrachtung von der Stromabwärtsseite aus in Axialrichtung zueinander (x) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung, die im Seitenflächenabschnitt des ersten Elements (31) ausgebildet ist, eine Durchgangsöffnung (312) umfasst, die an einer Position ausgebildet ist, die bei Betrachtung in Axialrichtung von der Stromabwärtsseite nicht mit dem zweiten Element (32) übereinstimmt.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) derart aufgebaut ist, dass Reduktionsmittel von mehreren Stellen aus zugeführt wird, wobei das Reduktionsmittel wenigstens in das Innere des zweiten Elements (32) und in den Spalt zwischen dem ersten Element (31) und dem zweiten Element (32) zugeführt wird.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittelzuführmittel (20; 20A) derart aufgebaut ist, dass Reduktionsmittel von mehreren Stellen aus zugeführt wird, wobei das Reduktionsmittel wenigstens dem Inneren des zweiten Elements (32) und der Außenseite des ersten Elements (31) zugeführt wird, wobei an einem Außenumfangsendabschnitt des ersten Elements (31) ein Spalt zwischen diesem und der Innenwandfläche des Abgaskanals (11) oder der Innenwandfläche eines Gehäuseelements (33), das das erste Element (31) und das zweite Element (32) aufnimmt, ausgebildet ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchgangsöffnung, die am Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements (32) ausgebildet ist, kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung ist, die am Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements (31) ausgebildet ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittelzuführmittel (20) derart aufgebaut ist, dass es ein Reduktionsmittelzuführrohr (22) umfasst, das sich von der Seite stromaufwärts vom Scheitelpunktabschnitt des ersten Elements (31) zur Seite stromabwärts vom Scheitelpunktabschnitt des zweiten Elements (32) entlang der Achse erstreckt und mit den Durchgangsöffnungen, die an den Scheitelpunktabschnitten des ersten und des zweiten Elements (32) ausgebildet sind, in Verbindung steht, wobei das Reduktionsmittelzuführrohr in Axialrichtung mehrere Reduktionsmitteleinspritzmündungen aufweist, wobei die Reduktionsmitteleinspritzmündungen derart aufgebaut sind, dass sie eine erste Einspritzmündung (221), die Reduktionsmittel zur Außenseite des ersten Elements (31) spritzt, eine zweite Einspritzmündung (222), die Reduktionsmittel in den Spalt zwischen dem ersten Element (31) und dem zweiten Element (32) spritzt, und eine dritte Einspritzmündung (223) umfassen, die Reduktionsmittel ins Innere des zweiten Elements (32) spritzt.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reduktionsmittel um NH₃-Gas oder ein mit einem flüssigen Reduktionsmittel vermischtes Gas handelt.