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
Ferner beschreibt die
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:
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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.
- - 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:
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
Zur Verstellung kann der Mischer
Zur Verstellung kann der Mischer
In den
Folgend soll mit Bezugnahme auf die
Die in den
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
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
In
Gemäß der Erfindung findet jedoch in Abhängigkeit des Abgasstroms AG und/oder der Abgastemperatur eine Verstellung des Mischers
Ein vergleichbarer Effekt kann auch erzielt werden, wenn die Abgasleitelemente
Die Verstellung kann dabei einen Versatz
Wie in
In
Somit wird auf kostengünstige Art und Weise ein Mischer
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
- Volllastbereich Full load range
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2011/0258983 A1 [0009] US 2011/0258983 A1 [0009]
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-
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