DE102015201378A1 - Mixer and exhaust system with such - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mischer (10) für eine Abgasanlage (20), zum Mischen eines einem Abgasstrom (AG) zugeführten Mittels (M) mit dem Abgasstrom (AG), wobei der Mischer (10) wenigstens ein Abgasleitelement (14) umfasst. Es ist vorgesehen, dass der Mischer derart ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Abgasleitelement (14) mit – einem zunehmenden Abgasstrom (AG) von – einer Mischungsstellung (Sm) mit einem Mischungswiderstand zu – einer Durchlassstellung (Sd) mit einem Durchlasswiderstand verstellbar ist, wobei der Mischungswiderstand größer als der Durchlasswiderstand ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasanlage mit einem solchen Mischer.The invention relates to a mixer (10) for an exhaust system (20), for mixing an exhaust gas flow (AG) supplied means (M) with the exhaust stream (AG), wherein the mixer (10) comprises at least one exhaust gas guide element (14). It is provided that the mixer is designed such that the at least one exhaust gas guide element (14) with an increasing exhaust flow (AG) of - a mixing position (Sm) with a mixing resistance to - a passage position (Sd) is adjustable with an on-resistance, wherein the mixing resistance is greater than the on-resistance. Furthermore, the invention relates to an exhaust system with such a mixer.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischer für eine Abgasanlage zum Mischen eines einem Abgasstrom zugeführten Mittels mit dem Abgasstrom, wobei der Mischer wenigstens ein Abgasleitelement umfasst. Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasanlage mit dem erfindungsgemäßen Mischer. The invention relates to a mixer for an exhaust system for mixing a means supplied to an exhaust gas flow with the exhaust gas flow, wherein the mixer comprises at least one exhaust gas guide. Furthermore, the invention relates to an exhaust system with the mixer according to the invention.

Zur Emissionsverminderung von Verbrennungskraftmaschinen und zur Einhaltung aktueller Abgasgesetzgebungen kommen Abgassysteme mit mehreren Abgasnachbehandlungskomponenten zum Einsatz. So kann ein Abgassystem zur Verminderung von Emissionen einer mit Dieselkraftstoff betriebenen Verbrennungskraftmaschine beispielsweise einen Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter und einen SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion) umfassen. Bei der selektiven katalytischen Reduktion werden Stickoxide (NOX) reduziert und somit deren Emission verringert. Zum Ablauf der Reaktion kommt als Reduktionsmittel Ammoniak (NH3) zum Einsatz, welches dem Abgas in Form einer wässrigen Harnstofflösung zugeführt wird. Aus der Harnstofflösung wird in einer Hydrolysereaktion Ammoniak und CO2 gebildet. To reduce the emission of internal combustion engines and to comply with current emissions legislation exhaust systems with multiple exhaust aftertreatment components are used. For example, an exhaust system for reducing emissions of a diesel fueled internal combustion engine may include an oxidation catalyst, a particulate filter, and an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst. In selective catalytic reduction, nitrogen oxides (NO x ) are reduced, thus reducing their emission. At the end of the reaction, ammonia (NH 3 ), which is supplied to the exhaust gas in the form of an aqueous urea solution, is used as the reducing agent. From the urea solution, ammonia and CO 2 are formed in a hydrolysis reaction.

Um einen geringen Ammoniak-Verbrauch bei gleichzeitig ausreichender NOX-Reduktion zu erzielen, bedarf es einer guten Durchmischung der Harnstofflösung mit dem Abgas, was gleichzeitig auch der Vermeidung eines Ammoniakschlupfs dient. Aus diesem Grund werden Mischer in die Abgasanlage eingebaut, welche für turbulente Strömungsverhältnisse und somit für eine gute Durchmischung im Abgas sorgen. In order to achieve low ammonia consumption with simultaneous sufficient NO x reduction, good mixing of the urea solution with the exhaust gas is required, which at the same time also serves to avoid ammonia slip. For this reason, mixers are installed in the exhaust system, which ensure turbulent flow conditions and thus good mixing in the exhaust gas.

So beschreibt die DE 10 2011 112 988 A1 eine Abgasanlage mit einem Verdampfungskörper und einem Mischer. Als Verdampfungskörper können Bleche vorgesehen sein. Eine Oberfläche des Verdampfungskörpers kann zudem durch Schaufeln im Hinblick auf das Verdampfen der flüssigen Harnstofflösung optimiert sein. That's how it describes DE 10 2011 112 988 A1 an exhaust system with an evaporator body and a mixer. As evaporation body sheets may be provided. A surface of the evaporation body may also be optimized by scooping for the evaporation of the liquid urea solution.

Ferner beschreibt die DE 10 2011 077 645 A1 eine Abgasanlage mit einem statischen Mischer, welcher einen Ringkörper und zumindest eine Schaufelreihe mit mehreren vom Ringkörper radial nach innen abstehenden Leitschaufeln aufweist. Die DE 20 2012 011 764 U1 beschreibt einen ähnlich aufgebauten Mischer, welcher elektrisch beheizt werden kann. Furthermore, the describes DE 10 2011 077 645 A1 an exhaust system with a static mixer, which has an annular body and at least one row of blades with a plurality of radially projecting from the annular body inwardly projecting vanes. The DE 20 2012 011 764 U1 describes a similarly constructed mixer, which can be electrically heated.

Bei einem relativ geringen Abgasstrom (insbesondere Abgasmassenstrom und/oder Abgasvolumenstrom) ist eine ausreichende Gleichverteilung des Reduktionsmittels innerhalb des Abgasstroms weitaus schwieriger herzustellen als bei einem relativ hohen Abgasstrom. Die Mischer sind deshalb derart geformt, dass sie auch bei einem relativ geringen Abgasstrom eine ausreichende Gleichverteilung des Reduktionsmittels innerhalb des Abgasstroms sicherstellen. Dies bedeutet jedoch auch, dass sie bei einem relativ hohen Abgasstrom einen relativ großen Strömungswiderstand darstellen und somit den Abgasgegendruck unnötig erhöhen. Dieser höhere Abgasgegendruck wurde bisher akzeptiert und durch einen höheren CO2 Ausstoß kompensiert. Des Weiteren sind auch bereits verstellbare Mischer bekannt: With a relatively low exhaust gas flow (in particular exhaust gas mass flow and / or exhaust gas volumetric flow), a sufficient uniform distribution of the reducing agent within the exhaust gas flow is much more difficult to produce than with a relatively high exhaust gas flow. The mixers are therefore shaped such that they ensure a sufficient uniform distribution of the reducing agent within the exhaust gas flow even with a relatively small exhaust gas flow. However, this also means that they represent a relatively large flow resistance at a relatively high exhaust flow and thus increase the exhaust back pressure unnecessarily. This higher exhaust backpressure was previously accepted and compensated by a higher CO 2 emissions. Furthermore, already adjustable mixers are known:

Im Dokument DE 10 2012 205 680 A1 wird ein rekonfigurierbarer bimetallischer Mischer für ein Abgasnachbehandlungssystem beschrieben. Der Mischer umfasst eine Vielzahl von Flügelabschnitten, welche reversibel zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Position bewegbar sind, wobei sie in der ausgefahrenen Position einen größeren Widerstand für die Abgasströmung als in der zurückgezogenen Position aufweisen. Mittels eines bimetallischen Paares oder eines Formgedächtnismetall-Elements, das mit dem Mischer verbunden ist, werden die Flügelabschnitte reversibel aus- und eingefahren. In the document DE 10 2012 205 680 A1 a reconfigurable bimetallic mixer for an exhaust aftertreatment system is described. The mixer includes a plurality of blade sections which are reversibly movable between extended and retracted positions, having a greater resistance to exhaust flow in the extended position than in the retracted position. By means of a bimetallic pair or a shape memory metal element, which is connected to the mixer, the wing sections are reversibly extended and retracted.

Die im Dokument DE 10 2009 420 A1 gezeigte Mischeinrichtung weist Mischelemente auf, die von einer Ruheposition, in welcher sie für eine Abgasströmung einen möglichst geringen Strömungswiderstand bieten, in eine Mischposition, in welcher sie Verwirbelungen in der Abgasströmung bewirken, mittels Verformung eines Bimetall-Elements aufgrund einer Änderung der Temperatur des Abgases in der Abgasströmung gebracht werden können. The in the document DE 10 2009 420 A1 The mixing device shown has mixing elements, which from a rest position, in which they provide the lowest possible flow resistance for an exhaust gas flow, in a mixing position in which they cause turbulence in the exhaust gas flow, by deformation of a bimetallic element due to a change in the temperature of the exhaust gas the exhaust gas flow can be brought.

Das Dokument US 2011/0258983 A1 betrifft einen rekonfigurierbaren Mischer, dessen strömungsbeeinflussenden Teile unter Wirkung eines Formgedächtnismetalls von einer ersten in eine zweite Position verstellbar sind. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Mischer zur Verfügung zu stellen, mittels welchem einerseits bei relativ niedrigen Abgasströmen eine höhere Gleichverteilung des Reduktionsmittels in dem Abgas und andererseits bei relativ hohen Abgasströmen ein geringer Abgasgegendruck realisierbar ist. The document US 2011/0258983 A1 relates to a reconfigurable mixer whose flow-influencing parts are adjustable from a first to a second position under the effect of a shape-memory metal. The invention is based on the object of providing a mixer by means of which, on the one hand, with relatively low exhaust gas flows, a higher uniform distribution of the reducing agent in the exhaust gas and, on the other hand, with relatively high exhaust gas flows, a low exhaust back pressure can be achieved.

Erfindungsgemäß wird ein Mischer für eine Abgasanlage, zum Mischen eines einem Abgasstrom, insbesondere in der Abgasanlage, zugeführten Mittels mit dem Abgasstrom zur Verfügung gestellt. Der Mischer umfasst wenigstens ein Abgasleitelement. Kennzeichnend ist vorgesehen, dass der Mischer derart ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Abgasleitelement mit

  • – einem zunehmenden Abgasstrom von
  • – einer Mischungsstellung mit einem Mischungswiderstand zu
  • – einer Durchlassstellung mit einem Durchlasswiderstand verstellbar ist oder verstellt wird, wobei der Mischungswiderstand größer als der Durchlasswiderstand ist.
According to the invention, a mixer for an exhaust system, for mixing an exhaust gas flow, in particular in the exhaust system, supplied with the exhaust gas flow provided. The mixer comprises at least one exhaust gas guide element. Characteristic is provided that the mixer is designed such that the at least one exhaust gas guide with
  • - An increasing flow of exhaust gas from
  • - To a mixing position with a mixing resistance
  • - A passage position is adjustable with an on-resistance or is adjusted, wherein the mixing resistance is greater than the on-resistance.

Der Mischungswiderstand und der Durchlasswiderstand sind jeweils ein Strömungswiderstand. Sie können daher auch aus Mischungsströmungswiderstand und Durchlassströmungswiderstand bezeichnet werden. The mixing resistance and the forward resistance are each a flow resistance. They may therefore also be referred to as mixing flow resistance and transmission flow resistance.

Dadurch wird verglichen mit statischen (nicht verstellbaren) Mischern bei einem relativ niedrigen Abgasstrom (insbesondere Abgasmassenstrom und/oder Abgasvolumenstrom) eine höhere Gleichverteilung des Reduktionsmittels in dem Abgas und andererseits bei einem relativ hohen Abgasstrom ein geringerer Abgasgegendruck realisiert. As a result, a higher uniform distribution of the reducing agent in the exhaust gas and, on the other hand, with a relatively high exhaust gas flow, a lower exhaust backpressure is achieved compared with static (non-adjustable) mixers with a relatively low exhaust gas flow (in particular exhaust gas mass flow and / or exhaust gas volumetric flow).

Der Mischer kann dabei direkt durch den Abgasstrom und/oder die Abgastemperatur verstellt werden. Das bedeutet, die Verstellung wird von einem aus dem Abgasstrom durch den Strömungswiderstand des Mischers resultierenden Abgasgegendruck herbeigeführt. The mixer can be adjusted directly by the exhaust gas flow and / or the exhaust gas temperature. This means that the adjustment is brought about by an exhaust gas back pressure resulting from the exhaust gas flow through the flow resistance of the mixer.

Darüber hinaus kann in konkreten Ausführungsformen das wenigstens eine Abgasleitelement mit einer zunehmenden Abgastemperatur von der Mischungsstellung in die Durchlassstellung verstellbar sein. Das heißt, die Verstellung kann von einem Wärmeeintrag in den Mischer, welcher durch die zunehmende Temperatur bewirkt wird, verstärkt oder unterstützt oder erleichtert werden. In addition, in concrete embodiments, the at least one exhaust gas guide element can be adjustable with an increasing exhaust gas temperature from the mixing position into the passage position. That is, the adjustment may be enhanced or assisted or facilitated by a heat input into the mixer caused by the increasing temperature.

Die Verstellung erfolgt reversibel, also umkehrbar. Mit einem sinkenden Abgasstrom und gegebenenfalls einer sinkenden Abgastemperatur wird das wenigstens eine Abgasleitelement somit von der Durchlassstellung zu der Mischungsstellung verstellt. The adjustment is reversible, so reversible. With a decreasing exhaust gas flow and possibly a decreasing exhaust gas temperature, the at least one exhaust gas guide element is thus adjusted from the passage position to the mixing position.

Ferner kann die Verstellung kontinuierlich oder sprunghaft erfolgen. Die bevorzugte, kontinuierliche Verstellung erfolgt mit einem zunehmenden Abgasstrom und/oder mit einer zunehmenden Abgastemperatur somit stufenlos, während die sprunghafte Verstellung in diskreten Teilschritten, insbesondere in einem einzigen Schritt (z. B. mittels eines Umschnappmechanismus) zwischen den beiden Stellungen erfolgt. Durch die kontinuierliche Verstellung wird eine genauere Anpassung des Mischers auf den momentanen Abgasstrom und/oder auf die momentane Abgastemperatur erreicht. Furthermore, the adjustment can be continuous or erratic. The preferred, continuous adjustment thus takes place continuously with an increasing exhaust gas flow and / or with an increasing exhaust gas temperature, while the abrupt adjustment takes place in discrete partial steps, in particular in a single step (eg by means of a snap mechanism) between the two positions. Due to the continuous adjustment, a more precise adaptation of the mixer to the instantaneous exhaust gas flow and / or to the instantaneous exhaust gas temperature is achieved.

Durch die erfindungsgemäße Verstellung des wenigstens einen Abgasleitelements kann bereits bei relativ geringen Abgasströmen, welche für eine ausreichende Durchmischung kritisch sind, eine bessere Gleichverteilung des Mittels im Abgasstrom sichergestellt werden. Dabei befindet sich das wenigstens eine Abgasleitelement des Mischers in der Mischungsstellung, welche als eine erste Endstellung angesehen werden kann. In der Mischungsstellung gewährleistet der Mischer zwar eine verbesserte Gleichverteilung, gleichzeitig ergibt sich daraus jedoch auch ein relativ hoher Strömungswiderstand. In dieser Anmeldung wird der Strömungswiderstand des Mischers in der Mischungsstellung als Mischungswiderstand bezeichnet. Der Mischer weist somit die Mischungsstellung bei einem Abgasstrom kleiner als ein vorbestimmter Abgasstrom und/oder bei einer Abgastemperatur kleiner als eine vorbestimmte Abgastemperatur auf. As a result of the adjustment according to the invention of the at least one exhaust gas guide element, a better uniform distribution of the agent in the exhaust gas flow can be ensured even at relatively low exhaust gas flows, which are critical for adequate mixing. In this case, the at least one exhaust gas guide element of the mixer is in the mixing position, which can be regarded as a first end position. Although in the mixing position the mixer ensures an improved uniform distribution, at the same time this results in a relatively high flow resistance. In this application, the flow resistance of the mixer in the mixing position is referred to as a mixing resistor. The mixer thus has the mixing position at an exhaust gas flow less than a predetermined exhaust gas flow and / or at an exhaust gas temperature less than a predetermined exhaust gas temperature.

Mit zunehmenden Abgasströmen wird eine ausreichende Gleichverteilung weniger problematisch, sodass das wenigstens ein Abgasleitelement bis auf die Durchlassstellung, welche als eine zweite Endstellung angesehen werden kann, verstellt wird. Dadurch sinkt der Strömungswiderstand bis zu einem Wert, welcher in dieser Anmeldung als Durchlasswiderstand bezeichnet wird. Das wenigstens eine Abgasleitelement weist somit die Durchlassstellung bei einem Abgasstrom größer als ein vorbestimmter Abgasstrom und/oder bei einer Abgastemperatur größer als eine vorbestimmte Abgastemperatur auf. With increasing exhaust gas flows, a sufficient uniform distribution is less problematical, so that the at least one exhaust gas guide is adjusted except for the passage position, which can be regarded as a second end position. As a result, the flow resistance drops to a value which in this application is referred to as an on-resistance. The at least one exhaust gas guide thus has the passage position at an exhaust gas flow greater than a predetermined exhaust gas flow and / or at an exhaust gas temperature greater than a predetermined exhaust gas temperature.

Unter einem Mischer wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, welche durch eine oder mehrere Strömungsumlenkungen eine Verwirbelung oder Wirbelbildung (Turbulenzerhöhung) eines insbesondere von einer Verbrennungskraftmaschine stammenden Abgasstroms bewirkt. Ein vorzugsweise stromauf des Mischers zugeführtes Mittel wird durch die erhöhte Turbulenz besser im Abgasstrom verteilt und dadurch bei einer flüssigen Zuführung beim Verdampfen unterstützt. In the present case, a mixer is understood to mean a device which causes turbulence or vortex formation (turbulence increase) of an exhaust gas stream, in particular originating from an internal combustion engine, through one or more flow deflections. An agent preferably fed upstream of the mixer is better distributed in the exhaust gas flow by the increased turbulence and thereby assisted in a liquid supply during evaporation.

Von besonderem Vorteil ist die Erfindung, wenn das zugeführte Mittel ein Reduktionsmittel, z. B. eine wässrige Harnstofflösung zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR, selective catalytic reduction) ist. Durch die verbesserte Durchmischung können somit ein Verbrauch an Harnstofflösung und ein ansonsten möglicherweise auftretender Ammoniakschlupf reduziert werden. Of particular advantage is the invention, when the supplied agent is a reducing agent, for. B. is an aqueous urea solution for selective catalytic reduction (SCR, selective catalytic reduction). As a result of the improved mixing, consumption of urea solution and otherwise possibly occurring ammonia slip can be reduced.

Das wenigstens eine Abgasleitelement kann in Anlehnung an Turbinen auch als Schaufel oder aber auch als Flügel bezeichnet werden. The at least one exhaust gas guide can also be referred to as a blade or else as a wing, based on turbines.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Mischer einen insbesondere umlaufenden Grundkörper umfasst, von welchem das wenigstens eine Abgasleitelement absteht. Der Grundkörper ist bevorzugt ein umlaufender Grundkörper, also ein Grundkörper mit einer umlaufenden (oder zumindest größtenteils umlaufenden) Form, z. B. mit kreisrundem Querschnitt (ein Ring) oder auch vieleckigem Querschnitt. Dadurch kann der Mischer einfach in ein entsprechendes Rohr einer Abgasanlage eingesetzt werden. Der Mischer umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl an erfindungsgemäßen Abgasleitelementen. Durch die erhöhte Anzahl an Abgasleitelementen wird eine bessere Vermischung des Mittels mit dem Abgasstrom bewirkt. Insbesondere steht das wenigstens eine Abgasleitelement nach innen ab. So kann sich das wenigstens eine Abgasleitelement insbesondere in der Mischungsstellung im Wesentlichen radial nach innen erstrecken und insbesondere ca. mittig enden. It is preferably provided that the mixer comprises a particular circumferential main body, from which protrudes the at least one exhaust gas guide. The main body is preferably a circumferential basic body, that is to say a basic body with a circumferential (or at least for the most part circulating) form, z. B. with a circular cross-section (a ring) or polygonal cross-section. As a result, the mixer can be easily inserted into a corresponding pipe of an exhaust system. The mixer preferably comprises a plurality of exhaust gas guide elements according to the invention. Due to the increased number of exhaust gas elements, a better mixing of the agent with the exhaust gas flow is effected. In particular, the at least one exhaust gas guide is inwardly from. Thus, the at least one exhaust gas guide, in particular in the mixing position, extend substantially radially inwards and, in particular, end approximately in the center.

Vorzugsweise weist ein Teil des wenigstens einen Abgasleitelements zwischen der Mischungsstellung und der Durchlassstellung einen Versatz von wenigstens 1 %, insbesondere von wenigstens 5 %, bevorzugt von wenigstens 10 % einer größten lichten Weite einer Durchtrittsöffnung des Grundkörpers auf. Die Durchtrittsöffnung ist dabei eine im Betrieb vom Abgasstrom durchströmte Öffnung des Grundkörpers. Bei einer größten lichten Weite (also z. B. einem Durchmesser des Grundkörpers) von beispielsweise 90 mm beträgt der Versatz des Teils (also des Teilbereichs) zwischen den beiden Stellungen somit wenigstens 0,9 mm, insbesondere wenigstens 4,5 mm, bevorzugt wenigstens 9 mm. Preferably, a portion of the at least one Abgasleitelements between the mixing position and the passage position on an offset of at least 1%, in particular at least 5%, preferably at least 10% of a largest clear width of a passage opening of the body. The passage opening is an opening of the main body through which the exhaust gas flow flows during operation. With a largest clear width (that is to say, for example, a diameter of the main body) of, for example, 90 mm, the offset of the part (ie of the partial area) between the two positions is thus at least 0.9 mm, in particular at least 4.5 mm, preferably at least 9 mm.

Bevorzugt ist das Teil ein inneres Ende des wenigstens einen Abgasleitelements. Somit vergrößert sich ein freier Querschnitt mittig im Mischer und der Abgasgegendruck sinkt. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn der Versatz in einer Hauptströmungsrichtung des Abgasstroms ausgerichtet ist. Preferably, the part is an inner end of the at least one exhaust gas guide. Thus, a free cross-section increases in the middle of the mixer and the exhaust gas back pressure decreases. This is especially true when the offset is aligned in a main flow direction of the exhaust stream.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mischer derart ausgebildet ist, dass das Verstellen von der Mischungsstellung auf die Durchlassstellung mittels einer durch einen Abgasgegendruck des Abgasstroms bewirkten elastischen Verformung des Mischers erfolgt. Somit wird der Abgasgegendruck direkt zur Verstellung des Mischers verwendet, wodurch eine Bauteil- und Kostenersparnis erreicht wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die elastische Verformung des Mischers eine elastische Verformung des wenigstens einen Abgasleitelements und/oder einer Anbindung des wenigstens einen Abgasleitelements umfasst. Somit kann die Verstellung durch eine elastische Verformung des Abgasleitelements bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Verstellung durch eine elastische Verformung einer Anbindung des wenigstens einen Abgasleitelements bewirkt werden. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the mixer is designed such that the adjustment from the mixing position to the passage position by means of a caused by an exhaust gas backpressure of the exhaust gas flow elastic deformation of the mixer. Thus, the exhaust back pressure is used directly to adjust the mixer, whereby a component and cost savings is achieved. It is preferably provided that the elastic deformation of the mixer comprises an elastic deformation of the at least one exhaust gas guide element and / or a connection of the at least one exhaust gas guide element. Thus, the adjustment can be effected by an elastic deformation of the exhaust gas guide. Additionally or alternatively, the adjustment can be effected by an elastic deformation of a connection of the at least one exhaust gas guide element.

Unter einer Anbindung wird vorliegend eine mechanische Verbindung (z. B. eine Aufhängung) verstanden, welche dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Abgasleitelement mit der Umgebung zu verbinden. Insbesondere ist die Anbindung des wenigstens einen Abgasleitelements dabei eine Anbindung an den Grundkörper. Somit ist das wenigstens eine Abgasleitelement über die Anbindung mit dem Grundkörper verbunden. Durch eine Verstellung der Anbindung wird somit auch das wenigstens eine Abgasleitelement mitverstellt. In the present case, a connection is understood as meaning a mechanical connection (eg a suspension) which is designed to connect the at least one exhaust gas guide element to the environment. In particular, the connection of the at least one exhaust gas guide element is a connection to the main body. Thus, the at least one exhaust gas guide is connected via the connection to the base body. By adjusting the connection thus the at least one exhaust gas guide is mitverstellt.

Um eine elastische Verformung bei einem zunehmenden Abgasstrom zu ermöglichen, kann das wenigstens eine Abgasleitelement und/oder die wenigstens eine Anbindung aus einem Metallblech, insbesondere einem Stahlblech oder einem alternativen, temperaturbeständigen Werkstoff (z. B. einem Verbundwerkstoff, insbesondere Carbon-faserverstärkter Kunststoff) mit einer Dicke von höchstens 2 mm, insbesondere von höchstens 1 mm, bevorzugt von höchstens 0,5 mm, ferner bevorzugt von höchstens 0,3 mm, besonders bevorzugt von höchstens 0,1 mm geformt sein, oder dieses aufweisen. Somit ist die Wandstärke des wenigstens einen Abgasleitelements und/oder der wenigstens einen Anbindung gering genug, um eine signifikante elastische Verformung zu ermöglichen. In order to enable an elastic deformation with an increasing exhaust gas flow, the at least one exhaust gas guide element and / or the at least one connection can be made of a metal sheet, in particular a steel sheet or an alternative, temperature-resistant material (eg a composite material, in particular carbon fiber-reinforced plastic). be formed with a thickness of at most 2 mm, in particular of at most 1 mm, preferably of at most 0.5 mm, further preferably of at most 0.3 mm, more preferably of at most 0.1 mm, or have this. Thus, the wall thickness of the at least one Abgasleitelements and / or the at least one connection is low enough to allow significant elastic deformation.

Ferner bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Wandstärke des wenigstens einen Abgasleitelements an seiner zur Befestigung vorgesehenen Seite, also im Bereich der wenigstens einen Anbindung oder des Grundkörpers geringer ist als im restlichen Abgasleitelement. Dadurch kann ein Schwingungsverhalten positiv beeinflusst, insbesondere ein stärkeres Flattern bei Volllast bewirkt werden, welches der Durchmischung zugutekommt. Furthermore, it can preferably be provided that a wall thickness of the at least one exhaust gas guide element is smaller at its side intended for fastening, that is to say in the region of the at least one connection or the main body than in the remaining exhaust gas guide element. This can positively influence a vibration behavior, in particular a stronger flutter at full load can be effected, which benefits the mixing.

Stellt eine Verbrennungskraftmaschine den Abgasstrom zur Verfügung, und ist der zunehmende Abgasstrom das Resultat einer erhöhten Last, so steigt mit dem Abgasstrom auch die Abgastemperatur. Gemäß der Erfindung kann auch die zunehmende Abgastemperatur (zusätzlich oder alternativ) die Verstellung des Abgasleitelements bewirken. If an internal combustion engine provides the exhaust gas flow, and if the increasing exhaust gas flow is the result of an increased load, the exhaust gas flow also increases the exhaust gas temperature. According to the invention, the increasing exhaust gas temperature (additionally or alternatively) can cause the adjustment of the exhaust gas guide.

Bevorzugt ist dazu vorgesehen, dass der Mischer wenigstens ein Bimetallelement aufweist, welches mit dem wenigstens einen Abgasleitelement und/oder mit einer Anbindung des wenigstens einen Abgasleitelements verbunden ist. Bimetallelemente (oft auch als Bimetallstreifen bezeichnet) sind für sich aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Sie weisen typischerweise zwei nebeneinander angeordnete Metalle mit unterschiedlichem Wärmedehnungskoeffizienten auf. Bei einer Temperaturänderung des Bimetallelements unterscheiden sich somit die Wärmedehnungen der beiden Metalle, wodurch sich das Bimetallelement reversibel verformt. Eine Verformung des Bimetallelements bewirkt durch die Verbindung zu dem Abgasleitelement und/oder zu der Anbindung somit eine Verformung oder Bewegung dieser Mischerteile. Somit wird eine Verstellung des Mischers durch dessen Werkstoffeigenschaften bewirkt. It is preferably provided that the mixer has at least one bimetallic element which is connected to the at least one exhaust gas guide element and / or to a connection of the at least one exhaust gas guide element. Bimetallic elements (often referred to as bimetal strips) are well known in the art. They typically have two juxtaposed metals with different thermal expansion coefficients. When the temperature of the bimetal element changes, the thermal expansions of the two metals thus differ, as a result of which the bimetal element reversibly deforms. Deformation of the bimetallic element thus causes a deformation or movement of these mixer parts due to the connection to the exhaust gas guide element and / or to the connection. Thus, an adjustment of the mixer is effected by the material properties.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Abgasleitelement und/oder eine Anbindung des wenigstens einen Abgasleitelements als Bimetallelement ausgebildet ist. Somit ist das wenigstens eine verstellbare Abgasleitelement oder die Anbindung selbst das Bimetallelement, wodurch eine einfache und kostengünstige Konstruktion gegeben ist. It is preferably provided that the at least one exhaust gas guide element and / or a connection of the at least one exhaust gas guide element is designed as a bimetallic element. Thus, the at least one adjustable exhaust gas guide or the connection itself is the bimetal element, whereby a simple and inexpensive construction is given.

Die Verstellung des Mischers kann auch mittels eines Stellmotors, z. B. elektrisch erfolgen. Es werden jedoch aus Kostengründen und für eine erhöhte Ausfallsicherheit die oben angeführten Verstellmechanismen bevorzugt. The adjustment of the mixer can also by means of a servomotor, for. B. done electrically. However, for cost reasons and for increased reliability, the above-mentioned adjustment mechanisms are preferred.

Ferner wird eine Abgasanlage (ein Abgasreinigungssystem) für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Mischer (mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung) zur Verfügung gestellt. Die Abgasanlage weist bereits bei relativ geringen Abgasströmen eine gute Durchmischung des Abgasstroms mit dem ihm zugeführten Mittel auf. Bei relativ hohen Abgasströmen zeichnet sich die Abgasanlage dennoch durch einen reduzierten Abgasgegendruck aus. Furthermore, an exhaust system (an exhaust gas purification system) for a motor vehicle with a mixer according to the invention (with features or feature combinations according to this representation) is provided. The exhaust system already has a good mixing of the exhaust gas flow with the means supplied to it at relatively low exhaust gas flows. At relatively high exhaust gas flows, the exhaust system is characterized by a reduced exhaust back pressure.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Mittel ein Reduktionsmittel ist und die Abgasanlage insbesondere stromauf des Mischers ein bevorzugtes Dosiermodul zur Zudosierung des Mittels in den Abgasstrom umfasst. Somit wird eine Abgasanlage zur Verfügung gestellt, welche sich durch eine bei reduziertem Abgasgegendruck verbesserte Durchmischung des Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom auszeichnet. It is preferably provided that the means is a reducing agent and the exhaust system comprises, in particular upstream of the mixer, a preferred metering module for metering the agent into the exhaust stream. Thus, an exhaust system is provided, which is characterized by a reduced exhaust gas back pressure improved mixing of the reducing agent with the exhaust stream.

Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Abgasanlage zur Verfügung gestellt. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich insbesondere durch einen verringerten Kraftstoffverbrauch und somit durch einen verringerten CO2-Ausstoß aus. Furthermore, a motor vehicle with the exhaust system according to the invention is provided. The motor vehicle is characterized in particular by a reduced fuel consumption and thus by a reduced CO 2 emissions.

Ein analog (gleichartig) aufgebauter Mischer kann prinzipiell auch überall eingesetzt werden, wo verschiedene Medien durch einen verstellbaren Mischer gemischt werden sollen, z. B. in der Chemie- oder Lebensmittelindustrie. An analogous (similar) constructed mixer can in principle be used anywhere where different media are to be mixed by an adjustable mixer, z. B. in the chemical or food industry.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 einen Mischer in einer perspektivischen Ansicht, 1 a mixer in a perspective view,

2 einen Teil einer Abgasanlage in einer perspektivischen Ansicht, 2 a part of an exhaust system in a perspective view,

3 den Teil der Abgasanlage in einer Seitenansicht, 3 the part of the exhaust system in a side view,

4 den Teil der Abgasanlage in einer Ansicht entgegen der Hauptströmungsrichtung eines Abgasstroms, 4 the part of the exhaust system in a view opposite to the main flow direction of an exhaust gas flow,

5 eine Darstellung des Gleichverteilungsindexes des Mischers, und 5 a representation of the uniform distribution index of the mixer, and

6 eine Darstellung des Abgasgegendrucks des Mischers. 6 a representation of the exhaust back pressure of the mixer.

1 zeigt einen Mischer 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht. Der Mischer 10 kann einen umlaufenden Grundkörper 12 und mehrere Abgasleitelemente 14 umfassen. Der Grundkörper 12 kann dabei in verschiedenen Formen (z. B. rund, oval, viereckig, insbesondere rechteckig) sowie Wandstärken ausgeführt sein. Die Abgasleitelemente 14 können wie gezeigt über Anbindungen 16 mit dem Grundkörper 12 verbunden sein. Zudem können die Abgasleitelemente 14 ausgehend vom Grundkörper 12 radial nach innen vom Grundkörper 12 abstehen. Die Abgasleitelemente 14 können wie gezeigt als Blechstreifen realisiert und um eine radiale Achse des Grundkörpers 12 geneigt sein. 1 shows a mixer 10 according to a preferred embodiment of the invention in a perspective view. The mixer 10 can be a rotating body 12 and a plurality of exhaust gas guide elements 14 include. The main body 12 It can be designed in various forms (eg round, oval, quadrangular, in particular rectangular) and wall thicknesses. The exhaust gas guide elements 14 can be connected as shown 16 with the main body 12 be connected. In addition, the exhaust gas guide elements 14 starting from the main body 12 radially inward from the main body 12 protrude. The exhaust gas guide elements 14 can be realized as a metal strip as shown and around a radial axis of the body 12 be inclined.

Der Mischer ist derart ausgebildet, dass er bei einem relativ geringen Abgasstrom AG (einem Abgasmassenstrom m und/oder einem Abgasvolumenstrom) und/oder bei einer relativ geringen Abgastemperatur eine Mischungsstellung Sm mit einem Mischungswiderstand aufweist. Bei einem relativ hohen Abgasstrom AG und/oder bei einer relativ hohen Abgastemperatur weist der Mischer 10 jedoch eine Durchlassstellung Sd mit einem Durchlasswiderstand auf. Eine Verstellung des Mischers 10 von der Mischungsstellung Sm hin zu der Durchlassstellung Sd erfolgt dabei entweder kontinuierlich oder sprunghaft mit einem zunehmenden Abgasstrom AG und/oder mit einer zunehmenden Abgastemperatur. Die Mischungsstellung Sm und die Durchlassstellung Sd sind in den 5 und 6 ersichtlich. The mixer is designed such that it has a mixing position S m with a mixing resistance at a relatively low exhaust gas flow AG (an exhaust gas mass flow m and / or an exhaust gas volumetric flow) and / or at a relatively low exhaust gas temperature. At a relatively high exhaust gas flow AG and / or at a relatively high exhaust gas temperature, the mixer has 10 However, a passage position S d with an on resistance. An adjustment of the mixer 10 from the mixing position S m to the passage position S d takes place either continuously or suddenly with an increasing exhaust gas flow AG and / or with an increasing exhaust gas temperature. The mixing position S m and the passage position S d are in the 5 and 6 seen.

Zur Verstellung kann der Mischer 10 derart ausgebildet sein, dass das Verstellen von der Mischungsstellung Sm auf die Durchlassstellung Sd mittels einer durch einen Abgasgegendruck p des Abgasstroms AG bewirkten elastischen Verformung des Mischers 10 erfolgt. Die elastische Verformung des Mischers 10 kann dabei eine elastische Verformung des wenigstens einen Abgasleitelements 14 und/oder eine elastische Verformung der jeweiligen Anbindung 16 sein. For adjustment, the mixer 10 be formed such that the adjustment of the mixing position S m to the passage position S d by means of a caused by an exhaust gas back pressure p of the exhaust stream AG elastic deformation of the mixer 10 he follows. The elastic deformation of the mixer 10 may be an elastic deformation of the at least one exhaust gas guide 14 and / or an elastic deformation of the respective connection 16 be.

Zur Verstellung kann der Mischer 10 ferner Bimetallelemente 18 aufweist, welche mit den Abgasleitelementen 14 verbunden sind. Ferner können auch die Anbindungen 16 Bimetallelemente 18 aufweisen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Bimetallelemente 18 nur in 1 eingezeichnet. Zudem können die Abgasleitelemente 14 und/oder die Anbindungen 16 als Bimetallelemente 18 ausgebildet sein, also einen bimetallischen Aufbau aufweisen. For adjustment, the mixer 10 also bimetallic elements 18 having, which with the exhaust gas guide elements 14 are connected. Furthermore, the connections 16 bimetallic 18 exhibit. For clarity, the bimetallic elements 18 only in 1 located. In addition, the exhaust gas guide elements 14 and / or the connections 16 as bimetal elements 18 be formed, so have a bimetallic structure.

In den 2 bis 6 ist ein Teil einer Abgasanlage 20 für ein Kraftfahrzeug, mit dem aus 1 bekannten Mischer 10 ersichtlich. Die Abgasanlage 20 kann stromauf des Mischers 10 ein Dosiermodul 22 zur Zudosierung eines Mittels M in den Abgasstrom AG umfassen. Das Dosiermodul 22 kann dabei mittels einer Einmündung 24 in ein Abgasrohr 26 der Abgasanlage 20 strömungstechnisch mit dem Mischer 10 verbunden sein (vergleiche 2). In the 2 to 6 is part of an exhaust system 20 for a motor vehicle, with the off 1 known mixer 10 seen. The exhaust system 20 can be upstream of the mixer 10 a dosing module 22 for metering a medium M into the exhaust stream AG. The dosing module 22 can by means of a junction 24 in an exhaust pipe 26 the exhaust system 20 fluidically with the mixer 10 be connected (cf. 2 ).

Folgend soll mit Bezugnahme auf die 5 und 6 die Funktionsweise des Mischers 10 und der Abgasanlage 20 verdeutlicht werden. Dazu ist in 5 ein dimensionsloser Gleichverteilungsindex GV eines statischen (nicht verstellbaren) Mischers gemäß dem Stand der Technik (Kurve 100) und eines Mischers 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung (Kurve 200) über dem Abgasmassenstrom m (mit Hochpunkt) in kg/h (Kilogramm pro Stunde) aufgetragen. Ein Gleichverteilungsindex von 1 bezeichnet dabei eine vollständige Durchmischung, während ein Gleichverteilungsindex von 0 einen nicht durchmischten Zustand bezeichnet. In 6 ist ein Abgasgegendruck p in mbar (Millibar) eines statischen (nicht verstellbaren) Mischers gemäß dem Stand der Technik (Kurve 110) und eines Mischers 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung (Kurve 220) über dem Abgasmassenstrom m in kg/h (Kilogramm pro Stunde) aufgetragen. In den Figuren ist der Abgasmassenstrom m korrekterweise als ein m mit hochgestelltem Punkt über dem m bezeichnet, aus Gründen der Druckbarkeit entfällt der Punkt über dem m in der Beschreibung. Ferner können die Diagramme der 5 und 6 in Bereiche des Abgasmassenstroms m unterteilt werden und umfassen dabei einen unteren Teillastbereich uTL, einen oberen Teillastbereich oTL und einen Volllastbereich VL. Die Pfeile 30 zeigen in Richtung von besseren, also bevorzugteren Werten. The following is with reference to the 5 and 6 the operation of the mixer 10 and the exhaust system 20 be clarified. This is in 5 a dimensionless uniform distribution index GV of a static (non-adjustable) mixer according to the prior art (curve 100 ) and a mixer 10 according to a preferred embodiment of the invention (curve 200 ) is plotted above the exhaust gas mass flow m (at high point) in kg / h (kilograms per hour). A DC distribution index of 1 denotes complete mixing, while a DC distribution index of 0 denotes a non-mixed state. In 6 is an exhaust back pressure p in mbar (millibars) of a static (non-adjustable) mixer according to the prior art (curve 110 ) and a mixer 10 according to a preferred embodiment of the invention (curve 220 ) is plotted against the exhaust gas mass flow m in kg / h (kilograms per hour). In the figures, the exhaust gas mass flow m is correctly designated as an m with a superscript point above the m, for reasons of printability the point above the m in the description is omitted. Furthermore, the diagrams of the 5 and 6 are divided into regions of the exhaust gas mass flow m and thereby comprise a lower part load range uTL, an upper part load range oTL and a full load range VL. The arrows 30 point in the direction of better, ie more preferred values.

Die in den 5 und 6 angegebenen Zahlenwerte und Kurvenverläufe dienen nur beispielhaft der Veranschaulichung, von Bedeutung sind jedoch die qualitativen Unterschiede der Kurven 100 und 110 zu den Kurven 200 und 220. Die Abgastemperatur ist in den Figuren nicht explizit dargestellt. Sie korreliert jedoch mit dem Abgasmassenstrom m, weshalb sie in den Diagrammen der 5 und 6 mit zunehmenden Abgasmassenströmen m (also von links nach rechts) zunimmt. Als beispielhafte Zahlenwerte können in 5 bei einem Massenstrom von 150 kg/h eine Abgastemperatur von 200 °C und bei einem Massenstrom von 950 kg/h eine Abgastemperatur von 900 °C angenommen werden. Ferner können in 6 bei einem Massenstrom von 100 kg/h eine Abgastemperatur von 150 °C und bei einem Massenstrom von 900 kg/h eine Abgastemperatur von 900 °C angenommen werden. The in the 5 and 6 numerical values and curves are only examples of illustration, but of importance are the qualitative differences of the curves 100 and 110 to the curves 200 and 220 , The exhaust gas temperature is not explicitly shown in the figures. However, it correlates with the exhaust gas mass flow m, which is why it is shown in the diagrams of the 5 and 6 increases with increasing exhaust gas mass flows m (ie from left to right). As exemplary numerical values can be found in 5 at a mass flow of 150 kg / h, an exhaust gas temperature of 200 ° C and at a mass flow of 950 kg / h, an exhaust gas temperature of 900 ° C are assumed. Furthermore, in 6 at a mass flow of 100 kg / h, an exhaust gas temperature of 150 ° C and at a mass flow of 900 kg / h, an exhaust gas temperature of 900 ° C are assumed.

Eine nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine produziert bei ihrem Betrieb, z. B. in einem Kraftfahrzeug den Abgasstrom AG. Dieser enthält als Rohemission Schadstoffe, unter anderem Stickoxide (NOx). Damit diese nicht in die Umwelt gelangen, wird durch das Dosiermodul 22 ein Mittel M, welches in diesem Fall ein Reduktionsmittel ist, stromauf des Mischers 10 in die Abgasanlage 20 eingespritzt. Das Mittel M kann z. B. eine wässrige Harnstofflösung oder ein gasförmiges Ammoniakgemisch sein, welche mittels des Mischers 10 möglichst gleichmäßig mit dem Abgasstrom AG durchmischt werden sollte, um seine optimale Wirkung zu entfalten. An internal combustion engine, not shown, produced in their operation, for. B. in a motor vehicle, the exhaust stream AG. As raw emissions, this contains pollutants, including nitrogen oxides (NO x ). So that they do not get into the environment, is by the dosing 22 a means M, which in this case is a reducing agent, upstream of the mixer 10 in the exhaust system 20 injected. The agent M may, for. Example, be an aqueous urea solution or a gaseous ammonia mixture, which by means of the mixer 10 should be mixed as evenly as possible with the exhaust stream AG to develop its optimal effect.

Bei einem relativ geringen Abgasstrom AG kann die Durchmischung jedoch problematisch sein. Aus diesem Grund wurden statische Mischer gemäß dem Stand der Technik bisher so ausgelegt, dass sie bereits in einem unteren Teillastbereich uTL einen als noch ausreichend betrachteten Gleichverteilungsindex GV des Mittels M im Abgasstrom AG gewährleisten (vergleiche Kurve 100). Eine Erhöhung des Gleichverteilungsindex GV im unteren Teillastbereich uTL würde jedoch eine NOx-Reduktion weiter verbessern. At a relatively low exhaust gas flow AG, however, the mixing can be problematic. For this reason, static mixers according to the prior art have hitherto been designed such that they ensure, even in a lower partial load range uTL, a uniform distribution index GV of the mean M in the exhaust gas flow AG considered sufficient (cf. 100 ). Increasing the uniform distribution index GV in the lower part load range uTL, however, would further improve NO x reduction.

In 6 ist ein weiterer Nachteil der bisher bekannten, statischen Mischer ersichtlich. So steigt der Abgasgegendruck p bei einem Mischer gemäß dem Stand der Technik annähernd exponentiell (oder gemäß einer ähnlichen Funktion) gemäß Linie 110. Der erhöhte Abgasgegendruck p wird verglichen mit einem Betrieb ohne einen statischen Mischer bei gleichbleibender mechanischer Ausgangsleistung der Verbrennungskraftmaschine bisher durch einen erhöhten Kraftstoffverbrauch kompensiert. In 6 is another disadvantage of the previously known, static mixer can be seen. Thus, in a prior art mixer, exhaust back pressure p increases approximately exponentially (or according to a similar function) along the line 110 , The increased exhaust back pressure p is compensated by an increased fuel consumption compared to an operation without a static mixer with a constant mechanical output of the internal combustion engine.

Gemäß der Erfindung findet jedoch in Abhängigkeit des Abgasstroms AG und/oder der Abgastemperatur eine Verstellung des Mischers 10 statt. Die Verstellung erfolgt dabei von einer Mischungsstellung Sm mit einem zunehmenden Abgasstrom AG und/oder mit einer zunehmenden Abgastemperatur hin zu einer Durchlassstellung Sd. Eine besonders einfache und zugleich wirkungsvolle Verstellung wird erreicht, wenn die Abgasleitelemente 14 und/oder die Anbindungen 16 aus einem relativ dünnen Metallblech geformt sind. Als Metallblech ist z. B. ein Stahlblech geeignet, welches eine Dicke von beispielsweise höchstens 0,5 mm aufweist. Somit bewirkt der Abgasgegendruck p eine elastische (also reversible) Verformung der Abgasleitelemente 14 und/oder der Anbindungen 16. Die Abgasleitelemente 14 werden somit in die Strömungsrichtung des Abgasstroms AG gedrückt, wodurch sich ein freier Querschnitt in der Mitte des Grundkörpers 12 erweitert. According to the invention, however, an adjustment of the mixer takes place as a function of the exhaust gas flow AG and / or the exhaust gas temperature 10 instead of. The adjustment takes place from a mixing position S m with an increasing exhaust gas flow AG and / or with an increasing exhaust gas temperature towards a passage position S d . A particularly simple and at the same time effective adjustment is achieved when the exhaust gas guide 14 and / or the connections 16 are formed from a relatively thin sheet metal. As a metal sheet is z. B. a Suitable steel sheet, which has a thickness of, for example, at most 0.5 mm. Thus, the exhaust back pressure p causes an elastic (ie reversible) deformation of the exhaust gas guide elements 14 and / or the connections 16 , The exhaust gas guide elements 14 are thus pressed in the flow direction of the exhaust stream AG, resulting in a free cross section in the middle of the body 12 extended.

Ein vergleichbarer Effekt kann auch erzielt werden, wenn die Abgasleitelemente 14 und/oder die Anbindungen 16 mit Bimetallelementen 18 verbunden, oder als solche ausgebildet sind. Der Funktionsweise einer solchen Ausgestaltung kommt dabei zu Gute, dass die Abgastemperatur T mit zunehmender Last, also mit zunehmendem Abgasstrom AG ebenfalls zunimmt. Die zunehmende Abgastemperatur bewirkt somit eine Erwärmung der Bimetallelemente 18, welche wiederum eine Verstellung von der Mischungsstellung Sm hin zu der Durchlassstellung Sd bewirken. A comparable effect can also be achieved if the exhaust gas guide elements 14 and / or the connections 16 with bimetal elements 18 connected, or are formed as such. The mode of operation of such a configuration is beneficial in that the exhaust-gas temperature T increases as the load increases, ie as the exhaust-gas flow AG increases. The increasing exhaust gas temperature thus causes heating of the bimetallic elements 18 , which in turn cause an adjustment from the mixing position S m to the passage position S d .

Die Verstellung kann dabei einen Versatz 310 von Teilen der Abgasleitelemente 14 zwischen der Mischungsstellung Sm und der Durchlassstellung Sd von wenigstens 5 % einer größten lichten Weite 300 einer Durchtrittsöffnung des Grundkörpers 12 (in diesem Fall der innere Durchmesser des Grundkörpers 12) bewirken. Im Beispiel ist der Teil des wenigstens einen Abgasleitelements 14 ein inneres Ende 28 des wenigstens einen Abgasleitelements 14. Der Versatz 310 ist dabei in einer Hauptströmungsrichtung (vergleiche Pfeil des Abgasstroms AG) des Abgasstroms AG ausgerichtet. Als Beispiel kann ein Versatz 310 der inneren Enden 28 von 10 mm in Hauptströmungsrichtung bei einer lichten Weite 300 des Grundkörpers 12 von 90 mm genannt werden. The adjustment can be an offset 310 of parts of the exhaust gas guide elements 14 between the mixing position S m and the passage position S d of at least 5% of a largest clear width 300 a passage opening of the main body 12 (in this case, the inner diameter of the main body 12 ) cause. In the example, the part of the at least one exhaust gas guide element 14 an inner end 28 of the at least one exhaust gas guide element 14 , The offset 310 is aligned in a main flow direction (see arrow of the exhaust stream AG) of the exhaust stream AG. As an example, an offset 310 the inner ends 28 of 10 mm in the main flow direction at a clear width 300 of the basic body 12 of 90 mm.

Wie in 5 ersichtlich ist, kann dank des gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ausgebildeten Mischers 10 der Gleichverteilungsindex GV im kritischen unteren Teillastbereich uTL verbessert werden (vergleiche Kurve 200). Aufgrund der Verstellung hin zu kleineren Strömungswiderständen nimmt im oberen Teillastbereich oTL und im Volllastbereich VL auch der Gleichverteilungsindex GV gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Kurve 100 ab. Dies ist jedoch in der Praxis ohne Relevanz, da ein Gleichverteilungsindex von 0,9 oder höher als ausreichend angesehen werden kann. As in 5 can be seen, thanks to the trained according to a preferred embodiment of the invention mixer 10 the uniform distribution index GV in the critical lower part load range uTL can be improved (compare curve 200 ). Owing to the adjustment towards smaller flow resistances, in the upper part load range oTL and in the full load range VL the uniform distribution index GV also increases compared with the curve known from the prior art 100 from. However, this is not relevant in practice since a DC distribution index of 0.9 or higher can be considered sufficient.

In 6 ist ein weiterer Vorteil des gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ausgebildeten Mischers 10 ersichtlich. So wird gemäß Kurve 220 des Mischers 10 der Abgasgegendruck p gegenüber einem herkömmlichen Mischer mit der Kurve 110 auf ca. die Hälfte gesenkt. Ein aufgrund der besseren Durchmischung im unteren Teillastbereich uTL zu erwartender Anstieg des Abgasgegendrucks p liegt innerhalb der Strichstärke. In 6 is another advantage of the designed according to a preferred embodiment of the invention mixer 10 seen. So is according to curve 220 of the mixer 10 the exhaust back pressure p compared to a conventional mixer with the curve 110 lowered to about half. An increase in the exhaust back pressure p, which is to be expected due to the better mixing in the lower part-load range uTL, lies within the line thickness.

Somit wird auf kostengünstige Art und Weise ein Mischer 10 und eine diesen umfassende Abgasanlage 20 zur Verfügung gestellt, welche bei vermindertem Schadstoffausstoß gleichzeitig eine Kraftstoff- und somit CO2-Ersparnis ermöglichen. Insbesondere gibt es, wie in den Figuren ersichtlich, keinen komplexen Verstellmechanismus zur Geometrieänderung. Die Verstellung reagiert direkt auf den Abgasstrom AG (im speziellen auf dessen Abgasmassenstrom m), die Abgastemperatur und/oder somit auf die aus diesen beiden Größen resultierende Abgasenergie, wodurch die Verstellung genauer und verlässlicher ist, als beispielsweise mittels eines Stellmotors. Thus, in a cost effective manner, a mixer 10 and a comprehensive exhaust system 20 provided, which allow at the same time a reduced fuel and thus a fuel and thus CO 2 savings. In particular, as shown in the figures, there is no complex adjustment mechanism for geometry change. The adjustment responds directly to the exhaust gas flow AG (in particular to the exhaust gas mass flow m), the exhaust gas temperature and / or thus to the resulting from these two variables exhaust gas energy, whereby the adjustment is more accurate and reliable, for example by means of a servomotor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
Mischer mixer
12 12
Grundkörper body
14 14
Abgasleitelement Exhaust component
16 16
Anbindung connection
18 18
Bimetallelement bimetallic
20 20
Abgasanlage exhaust system
22 22
Dosiermodul dosing
24 24
Einmündung junction
26 26
Abgasrohr exhaust pipe
28 28
Teil des Abgasleitelements / inneres Ende Part of the exhaust guide / inner end
30 30
Pfeil in Richtung besserer Werte Arrow towards better values
100 100
Kurve des Gleichverteilungsindex eines Mischers gemäß dem Stand der Technik Curve of the uniform distribution index of a mixer according to the prior art
200 200
Kurve des Gleichverteilungsindex eines Mischers gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Curve of the uniform distribution index of a mixer according to a preferred embodiment of the invention
110 110
Kurve des Abgasgegendrucks eines Mischers gemäß dem Stand der Technik Curve of the exhaust back pressure of a mixer according to the prior art
220 220
Kurve des Abgasgegendrucks eines Mischers gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Curve of the exhaust back pressure of a mixer according to a preferred embodiment of the invention
300 300
größte lichte Weite des Grundkörpers largest clear width of the main body
310 310
Versatz offset
AG AG
Abgasstrom exhaust gas flow
mm
Abgasmassenstrom  Exhaust gas mass flow
MM
dem Abgasmassenstrom zugeführtes Mittel  the exhaust gas mass flow supplied means
Sm S m
Mischungsstellung mix position
Sd S d
Durchlassstellung Passage position
GV GV
Gleichverteilungsindex Equal distribution index
pp
Abgasgegendruck  Exhaust backpressure
uTLUTL
unterer Teillastbereich lower part load range
oTLOTL
oberer Teillastbereich upper part load range
VLVL
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Claims (10)

Mischer (10) für eine Abgasanlage (20), zum Mischen eines einem Abgasstrom (AG) zugeführten Mittels (M) mit dem Abgasstrom (AG), wobei der Mischer (10) wenigstens ein Abgasleitelement (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer derart ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Abgasleitelement (14) mit – einem zunehmenden Abgasstrom (AG) von – einer Mischungsstellung (Sm) mit einem Mischungswiderstand zu – einer Durchlassstellung (Sd) mit einem Durchlasswiderstand verstellbar ist, wobei der Mischungswiderstand größer als der Durchlasswiderstand ist. Mixer ( 10 ) for an exhaust system ( 20 ) for mixing an exhaust gas flow (AG) supplied means (M) with the exhaust gas stream (AG), wherein the mixer ( 10 ) at least one exhaust gas guide element ( 14 ), characterized in that the mixer is designed such that the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) with - an increasing exhaust gas flow (AG) from - a mixing position (S m ) with a mixing resistance to - a passage position (S d ) is adjustable with an on resistance, wherein the mixing resistance is greater than the on-resistance. Mischer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (10) derart ausgebildet ist, dass das Verstellen von der Mischungsstellung (Sm) auf die Durchlassstellung (Sd) mittels einer durch einen Abgasgegendruck (p) des Abgasstroms (AG) bewirkten elastischen Verformung des Mischers (10) erfolgt. Mixer ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the mixer ( 10 ) is designed such that the adjustment from the mixing position (S m ) to the passage position (S d ) by means of a by an exhaust back pressure (p) of the exhaust gas flow (AG) caused elastic deformation of the mixer ( 10 ) he follows. Mischer (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Verformung des Mischers (10) eine elastische Verformung des wenigstens einen Abgasleitelements (14) und/oder einer Anbindung (16) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) umfasst. Mixer ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the elastic deformation of the mixer ( 10 ) an elastic deformation of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) and / or a connection ( 16 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ). Mischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abgasleitelement (14) mit einer zunehmenden Abgastemperatur von der Mischungsstellung (Sm) in die Durchlassstellung (Sd) verstellbar ist. Mixer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) is adjustable with an increasing exhaust gas temperature of the mixing position (S m ) in the passage position (S d ). Mischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (10) wenigstens ein Bimetallelement (18) aufweist, welches mit dem wenigstens einen Abgasleitelement (14) und/oder mit einer Anbindung (16) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) verbunden ist, und/oder dass das wenigstens eine Abgasleitelement (14) und/oder eine Anbindung (16) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) als Bimetallelement ausgebildet ist. Mixer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the mixer ( 10 ) at least one bimetallic element ( 18 ), which with the at least one exhaust gas guide ( 14 ) and / or with a connection ( 16 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ), and / or that the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) and / or a connection ( 16 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) is formed as a bimetallic element. Mischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (10) einen insbesondere umlaufenden Grundkörper (12) umfasst, von welchem das wenigstens eine Abgasleitelement (14) absteht. Mixer ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the mixer ( 10 ) a particular circulating basic body ( 12 ), from which the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) protrudes. Mischer (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (28) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) zwischen der Mischungsstellung (Sm) und der Durchlassstellung (Sd) einen Versatz (310) von wenigstens 1 %, insbesondere von wenigstens 5 %, bevorzugt von wenigstens 10 % einer größten lichten Weite (300) einer Durchtrittsöffnung des Grundkörpers (12) aufweist. Mixer ( 10 ) according to claim 6, characterized in that a part ( 28 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) between the mixing position (S m ) and the passage position (S d ) an offset ( 310 ) of at least 1%, in particular of at least 5%, preferably of at least 10% of a largest clearance ( 300 ) a passage opening of the base body ( 12 ) having. Mischer (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (28) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) ein inneres Ende (28) des wenigstens einen Abgasleitelements (14) ist. Mixer ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the part ( 28 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ) an inner end ( 28 ) of the at least one exhaust gas guide element ( 14 ). Abgasanlage (20) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Mischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Exhaust system ( 20 ) for a motor vehicle, with a mixer ( 10 ) according to any one of the preceding claims. Abgasanlage (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (M) ein Reduktionsmittel ist und die Abgasanlage (20) stromauf des Mischers (10) ein Dosiermodul (22) zur Zudosierung des Mittels (M) in den Abgasstrom (AG) umfasst. Exhaust system ( 20 ) according to claim 9, characterized in that the means (M) is a reducing agent and the exhaust system ( 20 ) upstream of the mixer ( 10 ) a dosing module ( 22 ) for metering the agent (M) into the exhaust stream (AG).
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