DE102016111374A1

DE102016111374A1 - Abgasstromvorrichtung

Info

Publication number: DE102016111374A1
Application number: DE102016111374.3A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-12-29
Also published as: US20160376975A1; RU2016124264A; CN106285858B; US9822688B2; CN106285858A

Abstract

Verfahren und Systeme werden für einen Mischer bereitgestellt. Bei einem Beispiel kann der Mischer eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweisen, die räumlich voneinander entlang einer Abgasleitung getrennt sind.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme für eine Mischvorrichtung.
Stand der Technik / Kurzdarstellung
Eine Technologie für die Nachbehandlung von Maschinenabgas verwendet selektive katalytische Reduktion (SCR), um zu erlauben, dass bestimmte chemische Reaktionen zwischen NOx in dem Abgas und Ammoniak (NH₃) auftreten. NH₃ wird in ein Maschinenabgassystem stromaufwärts eines SCR-Katalysators durch Einspritzen von Harnstoff in eine Abgaspassage eingeführt. Der Harnstoff zerfällt unter hohen Temperaturbedingungen entropisch in NH₃. Der SCR erleichtert die Reaktion zwischen NH₃ und NOx, um NOx in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) umzuwandeln. Beim Einspritzen von Harnstoff in die Abgaspassage können jedoch Probleme auftreten. Bei einem Beispiel kann Harnstoff schlecht in dem Abgasstrom gemischt sein (zum Beispiel kann ein erster Teil des Abgasstroms eine höhere Konzentration an Harnstoff haben als ein zweiter Teil des Abgasstroms), was zu schlechter Beschichtung des SCR und schlechter Reaktivität zwischen Emissionen (zum Beispiel NO_x) und dem SCR führen kann.
Versuche, dem schlechten Mischen zu begegnen, weisen das Einführen einer Mischvorrichtung stromabwärts eines Harnstoffinjektors und stromaufwärts des SCR, so dass der Abgasstrom homogen sein kann, auf. Ein beispielhafter Ansatz wird von Collinot et al. in US 20110036082 gezeigt. Darin wird ein Abgasmischer in eine Abgaspassage eingeführt, um sowohl Abgasgegendruck beim Strömen von Abgas durch den Mischer zu verringern als auch Abgashomogenität zu erhöhen. Der Abgasmischer umfasst eine oder mehrere Schrauben, die einen Abgasstrom manipulieren können, um innerhalb eines Winkelbereichs von 0 bis 30° zu strömen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch potenzielle Probleme bei solchen Systemen erkannt. Als ein Beispiel hat der Mischer, der von Collinot eingeführt wird, einen relativ langen Körper und kann zusätzlich einen oder mehrere Mischerkörper benachbart zueinander umfassen. Die Mischerkörper können vibrieren und miteinander aufgrund von Straßenverhältnissen oder turbulentem Abgasstrom zusammenprallen, was unerwünschte hörbare Geräusche und/oder frühzeitige Verschlechterung des Mischers ergeben kann.
Bei einem Beispiel kann den oben beschriebenen Problemen mit einem Abgasmischer begegnet werden, der einen am weitesten stromaufwärts liegenden ersten Abschnitt aufeinanderfolgend gefolgt von einem zweiten, dritten und vierten Abschnitt umfasst. Der erste und der dritte Abschnitt haben jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge. Der zweite und der vierte Abschnitt haben jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge, die zu den Vorsprüngen des ersten und des dritten Abschnitts radial versetzt sind. Derart ist es möglich, verbessertes Mischen zu erzielen, indem die normale/binomiale Verteilung des Stroms genutzt wird, die zahlreiche Stellen aufweist, an welchen der Strom unterschiedliche Wege einschlagen kann, ähnlich wie bei einer Galton-Box oder einer Fünfpunkt-Vorrichtung.
Als ein Beispiel kann ein Mischer mit aufeinanderfolgenden ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitten verwendet werden, um eine Homogenität eines Abgases zu erhöhen. Die Abschnitte können zueinander derart komplementär sein, dass ein Abgasstrom verändert wird, während er durch jeden Abschnitt des Mischers passiert. Der erste, zweite, dritte und vierte Abschnitt können physisch mit einem Mischerrohr gekoppelt werden, physisch aber nicht miteinander gekoppelt werden. Derart kann der Mischer kompakt sein, was die Stabilität des Mischers erhöhen und gleichzeitig erlauben kann, dass der Mischer an einer größeren Anzahl von Stellen platziert wird. Zusätzlich kann der Mischer aufgrund seiner kompakten Beschaffenheit niedrigere hörbare Geräusche aufgrund von Abgasturbulenz erzeugen.
Es ist klar, dass die oben stehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie soll keine entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Geltungsbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen, beschränkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht einen beispielhaften Zylinder einer Maschine.
2 veranschaulicht einen Mischer.
3 veranschaulicht eine Draufsicht eines ersten Abschnitts des Abgasmischers. Die
3 und 4 sind mit identischen Ausrichtungen veranschaulicht, so dass die Figuren die relative Positionierung der Vorsprünge in Bezug zu der vertikalen Achse zeigen.
4 veranschaulicht eine Draufsicht eines dritten Abschnitts des Abgasmischers.
5 veranschaulicht eine isometrische Ansicht des Mischers in einer Abgasleitung.
Die 2 bis 5 sind ungefähr maßstabgerecht gezeigt.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Abgasstrom, der durch eine Seitenansicht des Abgasmischers in der Abgasleitung strömt.
7 veranschaulicht eine Ausführungsform, die den Mischer stromabwärts eines Partikelfilters aufweist.
8 veranschaulicht eine Ausführungsform mit dem Mischer stromabwärts eines Harnstoffinjektors.
9 veranschaulicht eine Ausführungsform, die den Mischer stromaufwärts eines Gassensors abbildet.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für einen Mischer, der sich in einer Abgasleitung eines Fahrzeugs befindet. Das Fahrzeug umfasst eine Maschine, die fähig ist, ein Fahrzeug über Verbrennung, wie in 1 gezeigt, anzutreiben. Ein Verbrennungsprodukt ist Abgas, das eine Vielfalt von Bestandteilen umfasst. Wie in 1 gezeigt, werden diverse Sensoren, Aktuatoren und Behandlungsvorrichtungen verwendet, um das Abgas zu messen oder mit ihm in Wechselwirkung zu treten. Um präzise Messungen einer Zusammensetzung des Abgases zu erhalten, ist es wünschenswert, eine Homogenität des Abgases zu erhöhen. Der in 2 abgebildete Mischer ist fähig, einen Abgasstrom derart zu stören, dass eine Homogenität des Abgases erhöht wird. Eine Draufsicht eines ersten Abschnitts des Abgasmischers ist in 3 gezeigt. Eine Draufsicht des zweiten Abschnitts des Abgasmischers ist in 4 gezeigt. Ein Querschnitt des Mischers in einer Abgasleitung ist unter Bezugnahme auf 5 gezeigt. Ein Beispiel eines Abgasstroms durch den Mischer ist unter Bezugnahme auf 6 gezeigt. Andere beispielhafte Ströme können jedoch existieren. Der Mischer kann stromabwärts eines Partikelfilters, stromabwärts eines Harnstoffinjektors und stromaufwärts eines selektiven katalytischen Reduziermittels (SCR) und stromaufwärts eines Abgassensors, wie in den 7, 8 bzw. 9 gezeigt, liegen.
Es ist klar, dass die 2, 3, 4 und 5 in etwa maßstabsgerecht gezeichnet sind, obwohl andere relative Maße nach Wunsch verwendet werden können.
Unter Fortsetzung bei 1 ist eine Skizze gezeigt, die einen Zylinder einer Mehrzylindermaschine 10 in einem Maschinensystem 100 zeigt, das in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Maschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuervorrichtung 12 aufweist, und durch Eingaben von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals auf. Eine Brennkammer 30 der Maschine 10 kann einen Zylinder aufweisen, der durch Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 gebildet ist. Der Kolben 36 kann so mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang der Maschine 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft über eine Ansaugpassage 42 von einem Ansaugkrümmer 44 empfangen und kann Verbrennungsgase über eine Abgaspassage 48 ableiten. Der Ansaugkrümmer 44 und die Abgaspassage 48 können selektiv über ein jeweiliges Ansaugventil 52 und Abgasventil 54 mit der Brennkammer 30 kommunizieren. Bei einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile aufweisen.
Bei diesem Beispiel können das Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 über ein jeweiliges Nockenbetätigungssystem 51 bzw. 53 durch Nockenbetätigung gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken aufweisen und können ein Nockenprofilumschaltungs(CPS)- und/oder ein variables Nockensteuerungs(VCT)- und/oder ein variables Ventilsteuerungs(VVT)- und/oder ein variables Ventilhub(VVL)-System verwenden, die durch die Steuervorrichtung 12 betätigt werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Die Position des Ansaugventils 52 und des Abgasventils 54 kann durch Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. Bei alternativen Beispielen können das Ansaugventil 52 und/oder das Abgasventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Der Zylinder 30 kann als Alternative zum Beispiel ein Ansaugventil aufweisen, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Abgasventil, das über Nockenbetätigung, inklusive CPS- und/oder VCT-Systeme gesteuert wird.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse 69 ist direkt mit der Brennkammer 30 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in diese anteilsmäßig zu der Impulsbreite eines Signals, das von der Steuervorrichtung 12 empfangen wird, gekoppelt gezeigt. Derart stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 69 eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer oder im Oberteil der Brennkammer installiert sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler aufweist. Bei einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich dazu eine Kraftstoffeinspritzdüse aufweisen, die im Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den stromaufwärts der Brennkammer 30 gelegenen Ansaugport bekannt ist.
Funken wird der Brennkammer 30 über die Zündkerze 66 bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht gezeigt) zur Erhöhung der Spannung, die der Zündkerze 66 zugeführt wird, umfassen. Bei anderen Beispielen, wie zum Beispiel bei einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen werden.
Die Ansaugpassage 42 kann eine Drossel 62, die eine Drosselscheibe 64 hat, aufweisen. Bei diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselscheibe 64 von der Steuervorrichtung 12 mittels eines Signals variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, wobei diese Konfiguration gemeinhin elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – electronic throttle control) genannt wird. Derart kann die Drossel 62 betrieben werden, um die Ansaugluft, die der Brennkammer 30 neben anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Position der Drosselscheibe 64 kann der Steuervorrichtung 12 über ein Drosselpositionssignal bereitgestellt werden. Die Ansaugpassage 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Erfassen einer Luftmenge, die in die Maschine 10 eintritt, aufweisen.
Ein Abgassensor 126 ist mit der Abgaspassage 48 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 70 gemäß einer Richtung des Abgasstroms gekoppelt gezeigt. Der Sensor 126 kann irgendein Sensor sein, der zum Bereitstellen einer Angabe des Luft-Kraftstoffverhältnisses im Abgas geeignet ist, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal or Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO-(heated EGO), ein NOx-, ein HC- oder ein CO-Sensor. Bei einem Beispiel ist der stromaufwärtige Abgassensor 126 ein UEGO, der konfiguriert ist, um eine Ausgabe, wie zum Beispiel ein Spannungssignal, das zu der im Abgas vorhandenen Sauerstoffmenge proportional ist, bereitzustellen. Die Steuervorrichtung 12 wandelt die Ausgabe des Sauerstoffsensors über eine Sauerstoffsensortransferfunktion in ein Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis um.
Die Emissionssteuervorrichtung 70 ist entlang der Abgaspassage 48 stromabwärts sowohl des Abgassensors 126 als auch eines Mischers 68 eingerichtet gezeigt. Die Vorrichtung 70 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NO_x-Falle, selektives katalytisches Reduktionsmittel (SCR), diverse andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein. Bei einigen Beispielen kann während des Betriebs der Maschine 10 die Emissionssteuervorrichtung 70 periodisch zurückgesetzt werden, indem wenigstens ein Zylinder der Maschine mit einem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben wird.
Der Mischer 68 ist stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 und stromabwärts des Abgassensors 126 gezeigt. Bei einigen Ausführungsformen kann sich zusätzlich oder alternativ ein zweiter Abgassensor zwischen dem Mischer 68 und der Emissionssteuervorrichtung 70 befinden. Der Mischer 68 umfasst mehrere Abschnitte, zum Beispiel zwei oder mehr Abschnitte, und bei einem Beispiel genau vier Abschnitte, die in Kaskade entlang einer Abgasströmungsrichtung in der Abgaspassage 48 liegen. Der Mischer 68 kann einen Abgasstrom derart stören, dass eine Homogenität eines Abgasgemischs erhöht wird, während der Abgasstrom durch den Mischer 68 strömt. Der Mischer 68 wird unten ausführlicher beschrieben.
Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 140 kann einen gewünschten Anteil von Abgas aus der Abgaspassage 48 über den AGR-Kanal 152 zum Ansaugkrümmer 44 leiten. Die Menge an AGR, die zu dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch die Steuervorrichtung 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer zu regulieren und so ein Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunkts während einiger Verbrennungsmodi zur bereitzustellen.
Die Steuervorrichtung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als Nur-Lese-Speicherchip 106 (z.B. Nichtflüchtiger Speicher) in diesem bestimmten Beispiel gezeigt wird, Arbeitsspeicher 108, Haltespeicher 110 und einen Datenbus umfasst. Die Steuervorrichtung 12 kann diverse Signale von mit der Maschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, zusätzlich zu den Signalen, die oben besprochen wurden, einschließlich der Messung des eingeführten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassensensor 120; der Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an einen Kühlwassermantel 114 gekoppelt ist; ein Maschinenpositionssignal von einem Halleffektsensor 118 (oder einem anderen Typ), der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; der Drosselposition von einem Drosselpositionssensor 65; und des Krümmerabsolutdrucksignals (MAP – Manifold Absolute Pressure) von dem Sensor 122. Ein Maschinendrehzahlsignal kann von der Steuervorrichtung 12 von dem Kurbelwellenpositionssensor 118 erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal stellt auch eine Angabe für Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer 44 bereit. Es ist zu erwähnen, dass diverse Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des Maschinenbetriebs kann das Maschinendrehmoment aus der Ausgabe des MAP-Sensors 122 und der Maschinendrehzahl abgeleitet werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Maschinendrehzahl eine Basis für das Schätzen der Last (inklusive Luft), die in den Zylinder angesaugt wird, bereitstellen. Bei einem Beispiel kann der Halleffektsensor 118, der auch als ein Maschinendrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen.
Das Speichermedium Nurlesespeicher 106 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zum Ausführen der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
Die Steuervorrichtung 12 empfängt Signale von den diversen Sensoren der 1 und verwendet die diversen Aktuatoren der 1, um den Maschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, einzustellen.
1 bildet ein beispielhaftes System, das einen Mischer umfasst, ab. Der Mischer umfasst vier Stufen (zum Beispiel Abschnitte). Eine erste Stufe und eine dritte Stufe sind in Größe und Form im Wesentlichen identisch. Die erste und die dritte Stufe umfassen eine Mehrzahl von Vorsprüngen mit einem zentralen Vorsprung und sechs äußeren Vorsprüngen, die radial von dem zentralen Vorsprung versetzt sind. Der zentrale und die äußeren Vorsprünge sind miteinander über Träger gekoppelt. Die sechs äußeren Vorsprünge sind mit einem äußeren Mischerrohr über Beine gekoppelt. Eine zweite Stufe befindet sich zwischen der ersten Stufe und der dritten Stufe, während eine vierte Stufe, die mit der zweiten Stufe identisch ist, stromabwärts der dritten Stufe liegt. Die zweite und die vierte Stufe umfassen vier Vorsprünge, die radial zu den Vorsprüngen der ersten und dritten Stufe versetzt sind. Derart sind die Stufen des Mischers so gestaffelt, dass ein Abgas, das durch den Mischer strömt, eine höhere Wahrscheinlichkeit des Mischens im Vergleich zu Abgas, das durch eine Abgasleitung ohne den Mischer strömt, hat. Der Mischer wird unten ausführlicher beschrieben. Ausführliche Abbildungen zusätzlicher beispielhafter Einzelheiten des oben beschriebenen Mischers sind in den 2, 3, 4 und 5 veranschaulicht.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein System 200 einen Mischer 201, der physisch mit einem Mischerrohr 202 in einer Abgasleitung 204 gekoppelt ist. Der Mischer 201 umfasst vier Stufen, die entlang einer Abgasstromrichtung in der Abgasleitung 204 in Kaskade sind. Der Mischer 201 kann im Wesentlichen ähnlich dem Mischer 68 sein und kann bei der Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf 1 abgebildet ist, als Mischer 68 verwendet werden.
Der Mischer 201 kann ein einziges bearbeitetes Teil sein. Der Mischer 201 kann ein Keramikmaterial und/oder eine Metalllegierung und/oder ein Silikonderivat und/oder andere geeignete Materialien umfassen, die fähig sind, hohen Temperaturen standzuhalten, während sie auch Reibung mindern, die ein Abgasstrom erfährt, so dass ein Abgasdruck aufrechterhalten wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 201 eine oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfassen, so dass Abgas die Oberflächen des Mischers 201 berühren kann, ohne Ruß auf dem Mischer 201 abzulagern.
Der Mischer 201 umfasst ein erstes äußeres Mischerbauteil 206 (zum Beispiel eine erste Stufe), ein erstes inneres Mischerbauteil 208 (zum Beispiel eine zweite Stufe), ein zweites inneres Mischerbauteil 210 (zum Beispiel eine dritte Stufe) und ein zweites äußeres Mischerbauteil 212 (zum Beispiel eine vierte Stufe). Die zweite Stufe 208 ist zwischen der ersten Stufe 206 und der dritten Stufe 210 positioniert. Die dritte Stufe 210 ist zwischen der zweiten Stufe 208 und der vierten Stufe 212 positioniert. Daher sind die zweite Stufe 208 und die dritte Stufe 210 räumlich von der ersten Stufe 206 und der vierten Stufe 212 ins Sandwich genommen. Die erste Stufe 206 und die dritte Stufe 210 sind im Wesentlichen in Größe, Form, Ausrichtung um eine zentrale Längsachse des Abgasstroms und Funktion identisch. Die zweite Stufe 208 und die vierte Stufe 212 sind im Wesentlichen in Größe, Form, Ausrichtung um eine zentrale Längsachse des Abgasstroms und Funktion identisch. Die erste Stufe 206, die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 umfassen bei einem Beispiel eine Mehrzahl identischer tropfenförmiger Vorsprünge. Bei anderen Beispielen können weniger Stufen verwendet werden, und/oder jede Stufe kann unterschiedlich geformte Vorsprünge haben.
Die erste Stufe 206, die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 sind an dem Mischerrohr 202, wie durch eine stärkere Linie angegeben, über Träger 214, 216, 218 bzw. 220 befestigt. Die erste Stufe 206, die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 sind alle voneinander entlang einer Abgasstromrichtung getrennt, wobei eine Entfernung zwischen jeder Stufe gleich ist. Eine Entfernung zwischen der ersten Stufe 206 und der zweiten Stufe 208 ist zum Beispiel gleich einer Entfernung zwischen der zweiten Stufe 208 und der dritten Stufe 210. Der gesamte Umfang des Mischerrohrs 202 ist physisch mit einem Abschnitt der Abgasleitung 204 (zum Beispiel der Abgasleitung 48), wie durch eine dünnere Linie angegeben, gekoppelt und in Berührung mit miteinander geteilter Seite. Das äußere Rohr 202 ist hermetisch zu der Abgasleitung 204 derart abgedichtet, dass weder Gas noch Fluid zwischen dem äußeren Rohr 202 und der Abgasleitung 204 durchgehen können. Das äußere Rohr 202 kann zu der Abgasleitung 204 über einen Klebstoff oder Eintreiben unter Kraftanwendung in die Abgasleitung abgedichtet sein.
Die Träger 214, 216, 218 und 220 werden verwendet, um die erste Stufe 206, die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 derart an Ort und Stelle zu halten, dass der Abgasstrom eine Position und/oder Ausrichtung der ersten Stufe 206, der zweiten Stufe 208, der dritten Stufe 210 und der vierten Stufe 212 nicht verändert. Der Mischer 201 ist daher stationär, und seine Bauteile betätigen oder drehen bei einem Beispiel nicht.
Die erste Stufe 206 umfasst Träger 214, einen zentralen Vorsprung 222 und äußere Vorsprünge 224. Wie abgebildet, umfasst die erste Stufe 206 nur sechs äußere Vorsprünge 224 und nur einen zentralen Vorsprung 222, obwohl bei alternativen Ausführungsformen mehr oder weniger Vorsprünge bereitgestellt werden können. Die äußeren Vorsprünge 224 sind radial von dem zentralen Vorsprung 222 auf eine symmetrische Art versetzt. Derart ist der Abstand zwischen dem zentralen Vorsprung 222 und irgendeinem der äußeren Vorsprünge 224 gleichmäßig. Obwohl die erste Stufe 206 mit zwei Trägern 214 abgebildet ist, kann jeder der äußeren Vorsprünge 224 einen Träger umfassen, der physisch einen äußeren Vorsprung 224 mit dem Mischerrohr 202 koppelt. Derart kann die erste Stufe 206 sechs Träger 214 umfassen. Für den Fachmann ist klar, dass die erste Stufe 206 eine andere geeignete Anzahl von Trägern (zum Beispiel mehr oder weniger als sechs) umfassen kann, so dass die erste Stufe 206 an Ort und Stelle bleibt.
Die erste Stufe 206 umfasst ferner äußere Beine 228, die benachbarte äußere Vorsprünge 224 physisch koppeln. Jeder äußere Vorsprung 224 hat zwei äußere Beine 228 mit im Wesentlichen gleicher Länge, die den äußeren Vorsprung 224 mit benachbarten äußeren Vorsprüngen 224 koppeln. Die erste Stufe 206 umfasst auch innere Beine 230. Die inneren Beine 230 sind physisch mit dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224 gekoppelt. Der zentrale Vorsprung ist daher physisch mit sechs inneren Beinen 230 gekoppelt, während jeder der äußeren Vorsprünge 224 physisch nur mit einem der inneren Beine 230 gekoppelt ist.
Der zentrale Vorsprung 222 und die äußeren Vorsprünge 224 sind bei diesem Beispiel tropfenförmig. Die Vorsprünge (zum Beispiel der zentrale Vorsprung 222 und der äußere Vorsprung 224) können eine flache oder eine offene Basis haben. Eine Spitze (zum Beispiel ein Punkt) des zentralen Vorsprungs 222 ist einer Abgasstromrichtung entgegengesetzt und ist direkt mit einer zentralen Mischerachse 226 ausgerichtet. Ein Durchmesser des zentralen Vorsprungs 222 nimmt ab der Spitze des zentralen Vorsprungs 222 zu, bis der Durchmesser des zentralen Vorsprungs 222 einen maximalen Durchmesser erreicht. Ein Durchmesser des zentralen Vorsprungs 222 beginnt nach dem maximalen Durchmesser derart abzunehmen, dass der zentrale Vorsprung 222 tropfenförmig ist, mit einer konvexen Krümmung, auf die eine konvexe Krümmung in eine Abgasstromrichtung folgt. Der zentrale Vorsprung 222 ist als hermetisch geschlossen gezeigt, wobei nur eine äußere Oberfläche des zentralen Vorsprungs 222 mit dem Abgasstrom in Berührung ist. Bei einigen Ausführungsformen kann der zentrale Vorsprung 222 jedoch eine kreisförmige Öffnung umfassen, die von der Abgasstromrichtung weg und in die Abgasstromrichtung zeigt (siehe 6). Derart umfasst der zentrale Vorsprung 222 eine Öffnung entlang einer Basis des zentralen Vorsprungs, die der zweiten Stufe 232 gegenüberliegt. Der zentrale Vorsprung 222 kann hohl oder massiv sein. Der zentrale Vorsprung 222 und die äußeren Vorsprünge 224 sind im Wesentlichen in Größe und Form gleich.
Die Vorsprünge (zum Beispiel der zentrale Vorsprung 222 und/oder der äußere Vorsprung 224) umfassen zum Beispiel eine Spitze und einen Durchmesser, wobei der Durchmesser ab der Spitze zunimmt, bis er einen maximalen Durchmesser erreicht. Der Durchmesser nimmt ab dem maximalen Durchmesser ab, bis er eine Basis des Vorsprungs erreicht. Die Basis des Vorsprungs hat einen flachen Boden und kann geschlossen sein. Die Basis kann auch eine kreisförmige Öffnung sein, die zu einem hohlen Inneren des Vorsprungs führt.
Ein Querschnitt entlang einer vertikalen Achse der ersten Stufe 206 ist sechseckig. Wie oben beschrieben, sind die äußeren Vorsprünge 224 gleichmäßig von dem zentralen Vorsprung 222 beabstandet. Ähnlich wie ein Sechseck ist die erste Stufe 206 daher drehungssymmetrisch. Die äußeren Vorsprünge 224 sind auch gleichmäßig von dem Mischerrohr 202 derart beabstandet, dass die Träger 214 jedes äußeren Vorsprungs 224 im Wesentlichen in der Länge gleich sind.
Abgas kann durch einen äußeren Raum zwischen den äußeren Vorsprüngen 224 und dem Mischerrohr 202 (zum Beispiel nahe der Stelle der Träger 214) mit oder ohne Berühren der äußeren Vorsprünge 224 und/oder des zentralen Vorsprungs 222 strömen. Abgas kann auch durch einen Zwischenraum zwischen jedem der äußeren Vorsprünge 224 (zum Beispiel nahe der Lage der äußeren Beine 228) mit oder ohne Berühren der äußeren Vorsprünge 224 und/oder des zentralen Vorsprungs 222 strömen. Schließlich kann Abgas durch einen Innenraum zwischen den äußeren Vorsprüngen 224 und den zentralen Vorsprüngen 222 (zum Beispiel nahe der Lage der inneren Beine 230) mit oder ohne Berühren der äußeren Vorsprünge 224 und/oder des zentralen Vorsprungs 222 strömen.
Abgas strömt durch die Abgasleitung 204 und erreicht den Mischer 201, wo das Abgas zuerst mit der ersten Stufe 206 in Wechselwirkung treten kann. Das Abgas kann den zentralen Vorsprung 222 und/oder die äußeren Vorsprünge 222 berühren, bevor es durch den äußeren Raum und/oder den Zwischenraum und/oder den Innenraum wie oben beschrieben strömt. Der Abgasstrom des Abgases, der den zentralen Vorsprung 222 oder die äußeren Vorsprünge 224 berührt, kann derart verändert werden, dass eine Homogenität des Abgasstroms, der durch die Abgasleitung 204 strömt, erhöht wird. Ein beispielhafter Abgasstrom durch den Mischer 201 wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Abgas strömt zu der zweiten Stufe 208, nachdem es durch die erste Stufe 206 geströmt ist. Die zweite Stufe 208 umfasst Vorsprünge 232, die im Wesentlichen mit dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224 hinsichtlich Größe und Form identisch sind. Wie abgebildet, umfasst die zweite Stufe 208 vier Vorsprünge 232, die zu dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224 versetzt sind, wobei die Vorsprünge bei diesem Beispiel radial versetzt sind (vergleiche 3 und 4). Die Vorsprünge 232 befinden sich direkt stromabwärts des Zwischenraums zwischen dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224. Die Vorsprünge 232 sind gleichmäßig von der zentralen Achse 226 beabstandet. Derart hat Abgas, das durch den Zwischenraum strömt, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, Vorsprünge 232 zu berühren, wo eine Strömungsrichtung weiter gestört werden kann.
Ein Querschnitt entlang einer vertikalen Achse der zweiten Stufe 208 ist rechteckig mit den Vorsprüngen 232 an jeder Ecke des Rechtecks liegend. Die zweite Stufe 208 umfasst ferner Beine 234 der zweiten Stufe, die einen der Vorsprünge 232 mit benachbarten Vorsprüngen 232 verbinden. Ein Vorsprung 232 an einer ersten Ecke ist zum Beispiel mit Vorsprüngen 232 an benachbarten Ecken über Beine 234 der zweiten Stufe derart verbunden, dass die zweite Stufe 208 einem Rechteck ähnelt, wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Wie oben beschrieben, umfasst die zweite Stufe 208 Träger 216 der zweiten Stufe, die die zweite Stufe 208 direkt stromabwärts der ersten Stufe 206 wie oben beschrieben an Ort und Stelle halten. Die zweite Stufe 208 ist mit vier Trägern 216 der zweiten Stufe abgebildet, wobei jeder der Vorsprünge 232 physisch mit mindestens einem der Träger 216 der zweiten Stufe gekoppelt ist. Jeder der Vorsprünge 232 ist daher mit dem Mischerrohr 202 über mindestens einen Träger 216 der zweiten Stufe gekoppelt.
Abgas, das durch die Abgasleitung 204 strömt, kann durch die zweite Stufe 208 über einen Raum zwischen den Vorsprüngen 232 und dem Mischerrohr 202 strömen, oder es kann durch Räume zwischen den Vorsprüngen 232 strömen. Abgas kann auch die Vorsprünge 232 berühren, bevor es durch den Raum zwischen den Vorsprüngen 232 und dem Mischerrohr 202 oder durch die Räume zwischen den Vorsprüngen 232 strömt. Derart kann Abgas weiter gestört werden (zum Beispiel durch die erste Stufe 206 und die zweite Stufe 208 gestört werden), um diverse Bestandteile des Abgases zu mischen, um eine Homogenität des Abgases zu erhöhen.
Abgas, das durch die zweite Stufe 208 strömt, strömt direkt zu der dritten Stufe 210. Die dritte Stufe 210 ist mit der ersten Stufe 206 in Größe, Form und Funktion identisch. Eine Spitze eines zentralen Vorsprungs 236 der dritten Stufe 210 ist mit der zentralen Mischerachse 226 direkt stromabwärts von und in Ausrichtung mit der Spitze des zentralen Vorsprungs 222 der ersten Stufe 206 ausgerichtet. Der zentrale Vorsprung 236 liegt daher stromabwärts des zentralen Vorsprungs 222 entlang der zentralen Achse 226. Andere Vorsprünge 238 der dritten Stufe 210 liegen stromabwärts und in Ausrichtung mit den äußeren Vorsprüngen 224 der ersten Stufe 206. Derart verdeckt die erste Stufe 206 in einer Draufsicht auf den Mischer 201 die dritte Stufe 210 mit dem zentralen Vorsprung 222 der ersten Stufe 206, der den zentralen Vorsprung 236 der dritten Stufe 210 verdeckt, und die äußeren Vorsprünge 224 der ersten Stufe 206, die äußeren Vorsprünge 238 der dritten Stufe 210 verdecken. Die zweite Stufe 208 ist daher radial zu der dritten Stufe 210 versetzt. Abgase, die durch die zweite Stufe 208 strömen, haben daher eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, die Vorsprünge (zum Beispiel den zentralen Vorsprung 236 und die äußeren Vorsprünge 238) der dritten Stufe 210 aufgrund des radialen Versatzes zu berühren.
Die dritte Stufe 210 umfasst äußere Beine 240 der dritten Stufe, die im Wesentlichen mit den äußeren Beinen 228 der ersten Stufe 206 identisch sind. Die äußeren Beine 240 der dritten Stufe sind physisch nur mit den äußeren Vorsprüngen 238 gekoppelt. Die dritte Stufe 210 umfasst ferner innere Beine 242 der dritten Stufe, die im Wesentlichen mit den inneren Beinen 230 der ersten Stufe 206 identisch sind. Die inneren Beine 242 der dritten Stufe sind physisch sowohl mit dem zentralen Vorsprung 236 als auch mit den äußeren Vorsprüngen 238 gekoppelt. Die Träger 218 der dritten Stufe 210 sind im Wesentlichen mit Trägern 214 der ersten Stufe 206 identisch und koppeln physisch die äußeren Vorsprünge 238 mit dem Mischerrohr 202.
Abgas, das durch die dritte Stufe 210 strömt, strömt direkt zu der vierten Stufe 212. Die vierte Stufe 212 ist im Wesentlichen mit der ersten Stufe 208 in Größe, Form und Funktion identisch. Die vierte Stufe 212 ist daher zu der ersten Stufe 206 und der dritten Stufe 210 radial versetzt. In einer Draufsicht des Mischers 201 sind die Vorsprünge 244 der vierten Stufe 212 durch die Vorsprünge 232 der zweiten Stufe 208 verdeckt, und die Beine 246 der vierten Stufe 212 sind ebenfalls verdeckt.
Derart umfasst der Mischer 201 in der Reihenfolge von am weitesten stromaufwärts zu am weitesten stromabwärts die erste Stufe 206, die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212. Die zweite Stufe 208 ist daher radial zu der dritten Stufe 206 versetzt. Die dritte Stufe 210 ist radial zu der zweiten Stufe 208 versetzt, während sie radial mit der ersten Stufe 206 ausgerichtet ist. Die vierte Stufe 212 ist radial zu der ersten Stufe 206 und der dritten Stufe 210 versetzt, während sie radial mit der zweiten Stufe 208 ausgerichtet ist. Wie oben beschrieben, sind die erste Stufe 206 und die dritte Stufe 210 im Wesentlichen in Größe, Form und Ausrichtung identisch (zum Beispiel sind die erste Stufe 206 und die dritte Stufe 210 entlang der zentralen Achse 226 der Abgasleitung 204 ausgerichtet). Die zweite Stufe 208 und die vierte Stufe 212 sind im Wesentlichen in Größe, Form, Ausrichtung identisch.
2 bildet einen Mischer ab, der vier Abschnitte umfasst, die nacheinander mit im Wesentlichen identischem erstem und drittem Abschnitt und im Wesentlichen identischem zweitem und viertem Abschnitt eingerichtet sind. 3 veranschaulicht eine Draufsicht des ersten Abschnitts des Mischers.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Draufsicht 300 einer ersten Stufe (zum Beispiel der ersten Stufe 206) eines Mischers (zum Beispiel des Mischers 201) gezeigt. Der Kürze halber können Bauteile, die in 3 abgebildet sind, die denjenigen in 2 ähnlich sind, ähnlich nummeriert sein. Ferner, wie oben beschrieben, ist die dritte Stufe 210 im Wesentlichen mit der ersten Stufe 206 identisch. Strukturbeschreibungen in der Draufsicht 300 der ersten Stufe 206 können daher auch auf die dritte Stufe 210 angewandt werden.
Die erste Stufe 206 umfasst einen zentralen Vorsprung 222 mit einer Mehrzahl äußerer Vorsprünge 224, die gleichmäßig von dem zentralen Vorsprung 222, wie oben beschrieben, beabstandet sind. Die äußeren Vorsprünge 224 sind physisch mit einem ersten Ende eines inneren Beins 230 gekoppelt, und der zentrale Vorsprung 222 ist physisch mit einem zweiten Ende des inneren Beins 230 gekoppelt. Wie abgebildet, liegt zwischen dem zentralen Vorsprung 222 und einem einzelnen äußeren Vorsprung 224 ein einziges inneres Bein 230. Jedes innere Bein 230 ist linear und im Wesentlichen gleich lang. Wie abgebildet, sind die inneren Beine 230 ausgehend von dem zentralen Vorsprung 222 winkelig voneinander um 60 Grad beabstandet.
Die äußeren Vorsprünge 224 sind ferner mit äußeren Beinen 228 gekoppelt. Die äußeren Beine 228 sind physisch mit benachbarten äußeren Vorsprüngen 224 gekoppelt. Eine Kombination des zentralen Vorsprungs 222 mit zwei inneren Beinen 230 mit entsprechenden äußeren Vorsprüngen 224 und einem äußeren Bein 228 umfasst einen dreieckigen Querschnitt. Die erste Stufe 206 umfasst einen sechseckigen Querschnitt.
Träger 214 befinden sich zwischen dem Mischerrohr 202 und den äußeren Vorsprüngen 224. Die Träger 214 sind zu den inneren Beinen 230 parallel. Die Träger 214 sind physisch mit den äußeren Vorsprüngen 224 an einem ersten Ende gekoppelt, und physisch mit dem Mischerrohr 202 an einem zweiten Ende gekoppelt. Derart koppeln die Träger 214 die erste Stufe 206 mit dem Mischerrohr 202 und halten daher die erste Stufe 206 an einer bestimmten Position (zum Beispiel bleiben Ausrichtung und Position in Bezug zu anderen Stufen des Mischers 201 unverändert).
Wie oben beschrieben, liegt die erste Stufe 206 stromaufwärts der zweiten Stufe 208, der dritten Stufe 210 und der vierten Stufe 212. Die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 wurden aus der Draufsicht 300 weggelassen. Falls die zweite Stufe 208, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 jedoch enthalten wären, würde die zweite Stufe 208 in den Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224 gezeigt. Die dritte Stufe 210 würde von der ersten Stufe 206 verdeckt. Die vierte Stufe 212 würde von der zweiten Stufe 208 verdeckt.
3 bildet eine Draufsicht einer ersten Stufe des Abgasmischers ab. 4 bildet eine Draufsicht einer zweiten Stufe des Abgasmischers ab.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Draufsicht 400 einer zweiten Stufe (zum Beispiel der zweiten Stufe 208) eines Mischers 201 gezeigt. Der Kürze halber können Bauteile, die in 4 abgebildet sind, die denjenigen in 2 ähneln, auch ähnlich nummeriert sein. Ferner, wie oben beschrieben, ist eine vierte Stufe (zum Beispiel die vierte Stufe 212) im Wesentlichen mit der zweiten Stufe 208 identisch. Strukturbeschreibungen in der Draufsicht 400 der zweiten Stufe 208 können daher auch an die vierte Stufe 212 angewandt werden.
Die zweite Stufe 208 umfasst Vorsprünge 232. Wie abgebildet, sind die Vorsprünge 232 in der zweiten Stufe 208 derart eingerichtet, dass ein Querschnitt der zweiten Stufe 208 einem Rechteck ähnelt. Bei einigen Ausführungsformen kann der Querschnitt der zweiten Stufe 208 quadratisch sein. Die Vorsprünge 232 sind identisch mit Vorsprüngen (zum Beispiel dem zentralen Vorsprung 222 und äußeren Vorsprüngen 224) der ersten Stufe 206. Wie oben beschrieben, liegen die Vorsprünge 232 der zweiten Stufe 208 stromabwärts des Raums zwischen den äußeren Vorsprüngen 224 und dem zentralen Vorsprung 222 der ersten Stufe 206 (zum Beispiel stromabwärts der inneren Beine 230). Ferner sind die Vorsprünge 232 radial zu Vorsprüngen (zum Beispiel zu dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224) der ersten Stufe 206 versetzt. Derart hat Abgas, das Vorsprünge der ersten Stufe 206 berührt, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, Vorsprünge 232 der zweiten Stufe 208 zu berühren.
Beine 234 der zweiten Stufe liegen jeweils zwischen den Vorsprüngen 232. Ein einzelnes Bein 234 ist mit einem ersten Vorsprung 232 an einem ersten Ende gekoppelt und mit einem benachbarten Vorsprung 232 an einem zweiten Ende gekoppelt. Die Anzahl der Beine 234 der zweiten Stufe ist gleich der Anzahl der Vorsprünge 232. Die Beine der zweiten Stufe 234 sind linear und im Wesentlichen gleich lang. Die Beine 234 der zweiten Stufe sind regelmäßig um 90° beabstandet.
Die Träger 216 der zweiten Stufe liegen zwischen den Vorsprüngen 232 und dem Mischerrohr 202. Die Träger 216 der zweiten Stufe sind physisch mit dem Mischerrohr 202 an einem ersten Ende gekoppelt und physisch mit einem einzigen Vorsprung 232 an einem zweiten Ende gekoppelt. Die Anzahl der Träger 216 der zweiten Stufe ist gleich der Anzahl der Vorsprünge 232 in der zweiten Stufe 208. Die Träger 216 der zweiten Stufe halten die zweite Stufe 208 an Ort und Stelle, so dass eine Ausrichtung und Position der zweiten Stufe 208 konstant bleiben.
Wie oben beschrieben, befindet sich die zweite Stufe 208 stromaufwärts der dritten Stufe 210 und der vierten Stufe 212. Die erste Stufe 206, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 wurden aus der Draufsicht 400 weggelassen. Falls die erste Stufe 206, die dritte Stufe 210 und die vierte Stufe 212 jedoch enthalten wären, würde die erste Stufe 206 stromaufwärts der zweiten Stufe 208 liegen, und die zweite Stufe 208 würde in den Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung 222 und den äußeren Vorsprüngen 224 der zweiten Stufe 208 gezeigt. Die dritte Stufe 210 würde von der ersten Stufe 206 verdeckt. Die vierte Stufe 212 würde von der zweiten Stufe 208 verdeckt.
4 bildet eine Draufsicht der zweiten Stufe des Mischers ab. 5 bildet einen beispielhaften Strom eines Abgases, der mit einem Mischer in Wechselwirkung steht, ab. Der Mischer umfasst vier Abschnitte, die entlang einer Abgasstromrichtung in einer Abgasleitung in Kaskade sind. Der erste und der dritte Abschnitt weisen jeweils zentrale und äußere Vorsprünge auf, wobei ein zweiter und vierter Abschnitt eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweisen, die radial zu dem zentralen und den äußeren Vorsprüngen des ersten und des dritten Abschnitts versetzt sind.
Unter Bezugnahme auf 5 bildet ein System 500 einen Mischer 502 ab, der innerhalb einer Abgasleitung 504 liegt. Bei einer Ausführungsform kann der Mischer 502 des Systems 500 im Wesentlichen ähnlich dem Mischer 201 der 2 und/oder dem Mischer 68 der 1 sein. Ein Mischerrohr (zum Beispiel das Mischerrohr 202 der 2) wurde der Klarheit halber weggelassen.
Der Mischer 502 umfasst einen ersten Abschnitt 506, einen zweiten Abschnitt 508, einen dritten Abschnitt 510 und einen vierten Abschnitt 512. Der erste Abschnitt 506 und der dritte Abschnitt 510 sind im Wesentlichen identisch. Der zweite Abschnitt 508 und der vierte Abschnitt 512 sind im Wesentlichen identisch. Der erste Abschnitt 506, der zweite Abschnitt 508, der dritte Abschnitt 510 und der vierte Abschnitt 512 können im Wesentlichen identisch sein mit dem ersten Abschnitt 206, dem zweiten Abschnitt 208, dem dritten Abschnitt 210 bzw. dem vierten Abschnitt 212 der 2. Der erste Abschnitt 506 ist der am weitesten stromaufwärts liegende Abschnitt des Mischers 502, auf den aufeinanderfolgend der zweite Abschnitt 508, der dritte Abschnitt 510 und der vierte Abschnitt 512 folgen.
Der erste Abschnitt 506 und der dritte Abschnitt 510 haben jeweils einen zentralen Vorsprung, der räumlich durch äußere Vorsprünge umgeben ist, die mit dem zentralen Vorsprung in Größe und Form identisch sind. Die Vorsprünge sind konvex und zeigen in eine stromaufwärtige Richtung gegen einen Abgasstrom. Pfeile entlang der 5 geben eine Abgasstromrichtung in der Abgasleitung 504 an.
Der zweite Abschnitt 508 und der vierte Abschnitt 510 haben jeweils Vorsprünge, die radial zu den Vorsprüngen des ersten Abschnitts 506 und des dritten Abschnitts 510 versetzt sind. Die Vorsprünge des zweiten Abschnitts 508 und des vierten Abschnitts 512 sind in Form und Größe identisch mit den Vorsprüngen des ersten Abschnitts 506 und des dritten Abschnitts 510.
Eine Spitze des zentralen Vorsprungs für den ersten Abschnitt und den dritten Abschnitt sind auf einer zentralen Achse 501 ausgerichtet. Die zentrale Achse 501 befindet sich entlang einer Mitte der Abgasleitung 504. Die zentrale Achse 501 läuft durch einen Raum zwischen den Vorsprüngen des zweiten Abschnitts 508 und des vierten Abschnitts 512.
Der erste Abschnitt 506, der zweite Abschnitt 508, der dritte Abschnitt 510 und der vierte Abschnitt 512 sind vollständig voneinander getrennt, sind aber alle durch ein Rohr (zum Beispiel ein Mischerrohr 202 der 2), in dem der Mischer 502 befestigt ist, gekoppelt. Der Mischer 502 umfasst freie Räume zwischen dem ersten Abschnitt 506, dem zweiten Abschnitt 508, dem dritten Abschnitt 510 und dem vierten Abschnitt 512. Die freien Räume umfassen keine anderen Mischerelemente und sind durch leeren Raum belegt. Der erste Abschnitt 506, der zweite Abschnitt 508, der dritte Abschnitt 510 und der vierte Abschnitt 512 sind ausgerichtet mit und drehungssymmetrisch um die zentrale Längsachse 501.
Pfeile geben eine allgemeine Abgasstromrichtung, die durch die Abgasleitung 504 strömt, an. Wie abgebildet, sind die Abschnitte des Mischers 502 ähnlich einer Galton-Box gestaffelt. Abgas, das durch eine Öffnung des ersten Abschnitts 506 strömt, hat zum Beispiel eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, mit einer Oberfläche des zweiten Abschnitts 508 in Wechselwirkung zu treten. Im Allgemeinen verringern die Position und die Ausrichtung des ersten Abschnitts 506, des zweiten Abschnitts 508, des dritten Abschnitts 510 und des vierten Abschnitts 512 die Wahrscheinlichkeit, dass sich Abgas nicht in der Abgasleitung 504 mischt.
5 bildet einen vollständigen Abgasmischer, der sich innerhalb einer Abgasleitung befindet, ab. 6 bildet einen beispielhaften Strom eines Abgases, der mit dem Mischer in Wechselwirkung steht, ab. Der Mischer kann den Abgasstrom ähnlich wie eine Galton-Box handhaben.
Unter Bezugnahme auf 6 bildet ein System 600 eine Abgasleitung 602, die Abgas zu einem Abgasmischer 604 führt, ab. Das System 600 ist veranschaulichender Art und stellt einen beispielhaften Abgasstrom durch den Abgasmischer 604 dar. Der Fachmann versteht, dass andere Abgasströme durch den Mischer basierend auf Maschinenlast, Abgastemperatur usw. hergestellt werden können. Während die Abgastemperatur steigt, kann zum Beispiel das Mischen durch den Mischer 502 aufgrund einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Abgasstroms erhöht werden.
Bei einer Ausführungsform kann der Abgasmischer 604 des Systems 600 im Wesentlichen ähnlich dem Mischer 201 unter Bezugnahme auf 2 und/oder dem Mischer 68 unter Bezugnahme auf 1 sein. 6 ist eine Seitenansicht des Mischers 604 und bildet einen Umriss einer Struktur des Mischers 604 und seiner Bauteile ab. Wie gezeigt, hat der Mischer 604 ein gewundenes Querschnittprofil, um das Mischen von Mischungen in einem Abgasstrom zu erhöhen. Die gestrichelte Linie 601 stellt eine Mitte der Abgasleitung 602 dar, die veranschaulichend eine obere Hälfte 603A von einer unteren Hälfte 603B der Abgasleitung 602 trennt.
Die Abgasleitung 602 (zum Beispiel die Abgasleitung 48) umfasst den Abgasmischer 604. Der Abgasmischer 604 ist physisch mit der Abgasleitung 602 über ein Mischerrohr 606, wie oben beschrieben, gekoppelt. Die Abgasleitung 602 nimmt den gesamten Abgasmischer 604 und das Mischerrohr 606 auf.
Abgas, das durch die Abgasleitung 602 strömt, umfasst diverse Mischungen. Wie in 6 abgebildet, ist eine erste Mischung durch einen durchgehenden Pfeil dargestellt, eine zweite Mischung ist durch einen Pfeil mit breiten Strichelungen dargestellt, und eine dritte Mischung ist durch einen Pfeil mit kleinen Strichelungen dargestellt. Die diversen Mischungen in dem Abgas können Sauerstoff und/oder CO₂ und/oder Ruß und/oder Kraftstoff und/oder Harnstoff und/oder Stickstoff usw. aufweisen. Es ist daher möglich, dass eine größere Anzahl als drei Mischungen durch die Abgasleitung 602 strömt. Eine Richtung der Mischungen und des Abgasstroms ist durch die Pfeile angezeigt.
Abgas stromaufwärts des Mischers 604 ist heterogen. Die drei abgebildeten Komponenten des Abgases sind vor dem Strömen durch den Mischer 604 getrennt. Beim Erreichen des Abgasmischers 604 tritt das Abgas mit einem ersten Abschnitt 608 des Abgasmischers 604 in Wechselwirkung. Das Abgas geht durch diverse Bauteile des ersten Abschnitts 608 durch und interagiert mit ihnen, bevor es zu einem zweiten Abschnitt 610 strömt.
Der zweite Abschnitt 610 ist ebenfalls in Wechselwirkung mit dem Abgas und erlaubt es dem Abgas, durch seine diversen Spalten (zum Beispiel Räume) zu strömen, um stromabwärts zu einem dritten Abschnitt 612 zu strömen. Der dritte Abschnitt 612 interagiert mit Abgas im Wesentlichen identisch wie der erste äußere Abschnitt 608. Abgas strömt in und um den dritten Abschnitt 612, bevor es stromabwärts zu dem vierten Abschnitt 614 strömt. Der vierte Abschnitt 614 tritt mit dem Abgas auf eine Art, die im Wesentlichen mit der des zweiten Abschnitts 610 identisch ist, in Wechselwirkung. Abgas strömt in und um den vierten Abschnitt 614, bevor es zu diversen Instrumenten strömt, die stromabwärts des Mischers 604 liegen. Die 7, 8 und 9 bilden Ausführungsformen diverser Instrumente ab, die stromabwärts des Mischers 604 liegen. Ein Beispiel des Abgasstroms durch den Mischer 604 unter Bezugnahme auf spezifische Bauteile des Mischers 604 wird unten beschrieben.
Wenn Abgas beginnt, in den Mischer 604 zu strömen, kann die erste Mischung in einen ersten oberen Vorsprung 616 strömen, die zweite Mischung kann in einen ersten zentralen Vorsprung 618 strömen, und die dritte Mischung kann in einen ersten unteren Vorsprung 620 strömen. Eine Strömungsrichtung der ersten Mischung wird durch den ersten oberen Vorsprung 616 verändert, um einen Teil der ersten Mischung zu dem Raum 622 zu lenken, und den restlichen Teil der ersten Mischung zu dem Raum 624 zu lenken. Der Raum 622 befindet sich zwischen dem Mischerrohr 606 und dem ersten oberen Vorsprung 616. Der Raum 642 befindet sich zwischen dem ersten oberen Vorsprung 616 und dem ersten zentralen Vorsprung 618.
Abgas, das durch den Raum 622 strömt, kann auch mit dem Mischerrohr 606 zusammenstoßen, um eine Strömungsrichtung des Abgases weiter zu verändern, bevor es zu einem Raum 634 des zweiten Abschnitts 610 strömt. Abgas, das durch den Raum 624 strömt, strömt an dem ersten Abschnitt 608 vorbei und in einen Raum zwischen dem ersten Abschnitt 608 und dem zweiten Abschnitt 610 des Abgasmischers 604 in der oberen Hälfte 603A, bevor es zu einem zweiten oberen Vorsprung 630 des zweiten Abschnitts 610 strömt.
Eine Strömungsrichtung der zweiten Mischung wird durch den ersten zentralen Vorsprung 618 verändert, um einen Teil der zweiten Mischung zu dem Raum 624 zu lenken, und einen restlichen Teil der zweiten Mischung zu dem Raum 626 zu lenken. Der Raum 626 befindet sich zwischen dem ersten zentralen Vorsprung 618 und dem ersten unteren Vorsprung 620. Die zweite Mischung, die zu dem Raum 624 strömt, kann sich mit der ersten Mischung vermischen, bevor sie zu dem Raum zwischen dem ersten Abschnitt 608 und dem zweiten Abschnitt 610 des Abgasmischers 604 strömt. Ein Gemisch der ersten und der zweiten Mischung kann zu dem zweiten oberen Vorsprung 630 des zweiten Abschnitts 610 strömen. Die zweite Mischung, die zu dem Raum 626 strömt, strömt durch den ersten Abschnitt 608 und in einen Raum zwischen dem ersten Abschnitt 608 und dem zweiten Abschnitt 610 in der unteren Hälfte 603B, bevor sie zu einem zweiten unteren Abschnitt 632 des zweiten Abschnitts 610 strömt.
Eine Strömungsrichtung der dritten Mischung wird durch den ersten unteren Vorsprung 620 verändert, um einen Teil der dritten Mischung zu dem Raum 626 und einen restlichen Teil der zweiten Mischung zu dem Raum 628 zu lenken. Der Raum 628 befindet sich zwischen dem ersten unteren Vorsprung 620 und dem Mischerrohr 606 in der unteren Hälfte 603B des Mischers 604. Die dritte Mischung, die zu dem Raum 626 hin strömt, kann sich mit der zweiten Mischung vermischen, bevor sie zu dem Raum zwischen dem ersten Abschnitt 608 und dem zweiten Abschnitt 610 des Abgasmischers 604 in der unteren Hälfte 603B strömt. Das Gemisch der zweiten und der dritten Mischung kann zu dem zweiten unteren Vorsprung 632 des zweiten Abschnitts 610 hin strömen. Die dritte Mischung, die zu dem Raum 628 strömt, stößt mit dem Mischerrohr 606 zusammen, um eine Strömungsrichtung des Abgases weiter zu verändern, bevor es zu einem Raum 638 des zweiten Abschnitts 610 strömt.
Abgas, das durch den Mischer 604 strömt, tritt mit dem ersten Abschnitt 608 wie oben beschrieben in Wechselwirkung und strömt zu dem zweiten Abschnitt 610. Der erste Abschnitt 608 ist derart konzipiert, dass Abgas, das mit Vorsprüngen des ersten Abschnitts 608 in Wechselwirkung steht, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit hat, mit Vorsprüngen des zweiten Abschnitts 610 in Wechselwirkung zu treten.
Abgas, das in den zweiten Abschnitt 610 strömt, hat eine höhere Homogenität als Abgas, das in den ersten Abschnitt 608 strömt. Ein Gemisch der ersten Mischung und der zweiten Mischung, das durch den Raum 624 strömt, strömt infolgedessen in den zweiten oberen Vorsprung 630. Der zweite obere Vorsprung 630 verändert eine Richtung des Gemischs der ersten Mischung und der zweiten Mischung derart, dass ein Teil zu einem Raum 634 hin strömt, und ein restlicher Teil zu einem Raum 636 strömt. Der Raum 634 befindet sich zwischen dem zweiten oberen Vorsprung 634 und dem Mischerrohr 606 in der oberen Hälfte 634 der Abgasleitung 602. Der Raum 636 befindet sich zwischen dem zweiten oberen Vorsprung 630 und dem zweiten unteren Vorsprung 632 (das heißt direkt stromabwärts des ersten zentralen Vorsprungs 618). Abgas, das zu dem Raum 634 strömt, kann sich mit Abgas von dem Raum 622 vermischen (zum Beispiel erste Mischung), um das Abgas weiter zu vermischen und eine Richtung des Abgasstroms zu stören.
Ein Gemisch der zweiten Mischung und der dritten Mischung, das durch den Raum 626 strömt, strömt in den zweiten unteren Vorsprung 632. Der zweite untere Vorsprung 632 verändert eine Richtung des Gemischs der ersten Mischung und der dritten Mischung derart, dass ein Teil zu einem Raum 636 hin strömt, und ein restlicher Teil zu einem Raum 638 hin strömt. Der Raum 638 befindet sich zwischen dem zweiten unteren Vorsprung 632 und dem Mischerrohr 606 in der unteren Hälfte 603B der Abgasleitung 602 (das heißt direkt stromabwärts des ersten unteren Vorsprungs 620). Abgas, das zu dem Raum 638 strömt, kann sich mit Abgas von dem Raum 628 vermischen, um das Abgas weiter zu vermischen und den Abgasstrom zu stören.
Abgas, das von dem zweiten unteren Vorsprung 632 zu dem Raum 636 gelenkt wird, kann sich mit Abgas vermischen, das von dem zweiten oberen Vorsprung 630 zu dem Raum 636 gerichtet wird. Derart umfasst der Raum 636 ein Gemisch der ersten, zweiten und dritten Mischung, die ursprünglich getrennt waren, bevor sie durch den Abgasmischer strömten.
Abgas, das durch die Räume 634, 636 und 638 strömt, strömt von dem zweiten Abschnitt 610 weg und zu dem dritten Abschnitt 612 hin. Der dritte Abschnitt 612 ist im Wesentlichen mit dem ersten Abschnitt 608 identisch und verändert den Abgasstrom auf eine im Wesentlichen identische Art. Der dritte Abschnitt 612 umfasst einen dritten oberen Vorsprung 640, einen dritten zentralen Vorsprung 642 und einen dritten unteren Vorsprung 644, die im Wesentlichen ähnlich dem ersten obere Vorsprung 616, dem ersten zentralen Vorsprung 618 bzw. dem ersten unteren Vorsprung 620 sind. Die Räume 646, 648, 650 und 652 des dritten Abschnitts 612 liegen an ähnlichen Stellen wie die Räume 622, 624, 626 bzw. 628 des ersten Abschnitts 608.
Die erste und die zweite Mischung in dem Raum 634 strömen zu dem Vorsprung 640 oder Raum 646 hin. Die erste, zweite und dritte Mischung in dem Raum 636 strömen zu dem Vorsprung 642 hin, wo die erste, zweite und dritte Mischung entweder zu Raum 648 oder zu Raum 650 gelenkt werden. Die zweite und dritte Mischung in dem Raum 638 strömen zu dem Vorsprung 644 oder dem Raum 652 hin. Abgas in dem Raum 648 und dem Raum 650 umfasst daher die erste, zweite und dritte Mischung. Abgas in dem Raum 646 und dem Raum 652 umfasst die erste und die zweite Mischung bzw. die zweite und die dritte Mischung.
Abgas, das durch die Räume 646, 648, 650 und 652 strömt, strömt von dem dritten Abschnitt 612 weg und zu dem vierten Abschnitt 614 hin. Der vierte Abschnitt 614 ist im Wesentlichen mit dem zweiten Abschnitt 610 identisch und verändert den Abgasstrom auf eine im Wesentlichen identische Art. Der vierte Abschnitt 614 umfasst einen vierten oberen Vorsprung 654 und einen vierten unteren Vorsprung 656, die im Wesentlichen mit dem zweiten oberen Vorsprung 630 bzw. dem zweiten unteren Vorsprung 632 des zweiten Abschnitts 610 identisch sind. Der vierte Abschnitt 614 umfasst ferner Räume 658, 660 und 662, die im Wesentlichen mit Räumen 634, 636 und 638 des zweiten Abschnitts 610 identisch sind.
Die erste und die zweite Mischung in dem Raum 646 strömen zu dem Raum 658 hin. Die erste, zweite und dritte Mischung in dem Raum 648 strömen zu dem vierten oberen Vorsprung 654 hin, wo die erste, zweite und dritte Mischung entweder zu dem Raum 658 oder zu dem Raum 660 gelenkt werden können. Die erste, zweite und dritte Mischung in dem Raum 650 strömen zu dem vierten unteren Vorsprung 656 hin, wo die erste, zweite und dritte Mischung entweder zu dem Raum 660 oder zu dem Raum 662 gelenkt werden können. Die zweite und die dritte Mischung in dem Raum 652 strömen zu dem Raum 662 hin. Derart umfasst jeder der Räume 658, 660 und 662 die erste, zweite und dritte Mischung. Die Homogenität des Abgases, das durch den Mischer 604 strömt, steigt daher kontinuierlich von dem ersten Abschnitt 608 zu dem zweiten Abschnitt 610, zu dem dritten Abschnitt 612 und zu dem vierten Abschnitt 614.
Derart stört der Mischer 604 einen Abgasstrom, der durch eine Abgasleitung 602 strömt über die vier Abschnitte derart, dass diverse Abschnitte des Abgases miteinander zusammenstoßen, um eine Homogenität (zum Beispiel ein Mischen) des Abgases zu erhöhen.
Bei einer Ausführungsform kann der Mischer 604 mit dem ersten Abschnitt 608, zweiten Abschnitt 610, dritten Abschnitt 612 und vierten Abschnitt 614 zusätzlich oder alternativ einen Abgasstrom auf eine im Wesentlichen ähnliche Art wie eine Galton-Box einstellen. Bei einem Beispiel kann Strom durch den Mischer 604 einen Großteil der Abgasbestandteile/-mischungen zu der Mitte der Abgasleitung 602 lenken (zum Beispiel kann die Verteilung der Abgasbestandteile entlang der Abgasleitung einer normalen/binomialen Verteilung stromabwärts des Mischers 604 ähneln). Ein Mischen eines Abgasgemischs wird daher erhöht, während eine Wahrscheinlichkeit des Strömens unterschiedlicher Bestandteile gemeinsam entlang einem zentralen Abschnitt der Abgasleitung 602 erhöht wird.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Abgasstrom durch einen Mischer. Die 7, 8 und 9 bilden diverse Ausführungsformen und/oder Stellen für das Anordnen des Mischers ab, um eine Homogenität eines Abgasstroms zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf 7 bildet ein System 700 eine Ausführungsform eines Mischers 706 stromabwärts eines Partikelfilters 702 und stromaufwärts eines Rußsensors 708 ab. Der Rußsensor 708 kann Signale zu einer Steuervorrichtung (zum Beispiel zu der Steuervorrichtung 12 der 1) senden, um diverse Maschinenaktuatoren entsprechend zu ändern. Falls ein Rußsensor zum Beispiel erfasst, dass ein Rußniveau größer ist als ein Schwellenrußniveau, kann die Steuervorrichtung 12 eine Drehmomentausgabe eines Fahrzeugs derart verringern, dass Rußemissionen verringert werden. Bei einer Ausführungsform ist der Mischer 706 gleich dem Mischer 68, der in der Ausführungsform, die in Bezug auf 1 abgebildet ist, verwendet wird.
Das Partikelfilter 702 liegt stromaufwärts des Mischers 706. Abgasstrom, der von dem Partikelfilter 702 empfangen wird, kann daher zunehmend im Vergleich zu Abgas, das durch einen Mischer (zum Beispiel den Mischer 706), wie oben beschrieben, strömt, heterogen sein. Das Partikelfilter 702 gibt das Abgas in einen Partikelfilter-Auslasskegel 704 stromaufwärts des Mischers 706 frei. Abgas, das in den Mischer 706 strömt, erfährt ein Mischen im Wesentlichen ähnlich wie das Mischen, das unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist. Das Abgas stromabwärts des Mischers 706 ist im Vergleich zu dem Abgas stromaufwärts des Mischers 706 zunehmend homogen. Der Abgasstrom wird von dem Rußsensor 708 analysiert, um eine Rußmenge zu bestimmen, die durch das Partikelfilter 702 strömt. Aufgrund der Lage des Rußsensors kann nur ein Teil des Abgasstroms analysiert werden. Die Erhöhung der Homogenität erhöht die Präzision der Anzeige des Rußsensors 708.
Unter Bezugnahme auf 8 bildet nun ein System 800 eine Abgasleitung 802 mit einem Harnstoffinjektor 804 ab. Der Harnstoffinjektor 804 liegt stromaufwärts eines Mischers 806. Der Mischer 806 liegt stromaufwärts eines selektiven Reduktionskatalysators (SCR) 808.
Derart kann sich der Harnstoff mit einem Abgas so vermischen, dass ein Abgas-/Harnstoffgemisch homogener ist als es wäre, ohne durch den Mischer 806 zu strömen. Durch Erhöhen des Mischens von Harnstoff in das Abgas kann Harnstoff, der die Oberflächen des SCR 808 beschichtet, die Gleichmäßigkeit und daher die Effizienz erhöhen. Das System 800 kann bei der Ausführungsform, die in Bezug auf 1 abgebildet ist, verwendet werden. Bei einem solchen Beispiel ist der Mischer 806 im Wesentlichen gleich dem Mischer 68, und der Harnstoffinjektor 804 befindet sich stromabwärts des Gassensors 126 und stromaufwärts des Mischers 68. Der SCR 808 ist gleich der Emissionssteuervorrichtung 70 oder liegt in ihr.
Unter Bezugnahme auf 9 bildet ein System 900 eine Maschine 902 ab, die fluidtechnisch mit einer Abgasleitung 904 gekoppelt ist. Die Maschine 902 kann im Wesentlichen ähnlich der Maschine 10 der 1 sein. Die Maschine 902 stößt nach dem Verbrennen Abgas in die Abgasleitung 904 aus. Das Abgas strömt durch die Abgasleitung 904, bevor es einen Mischer 906 erreicht. Abgas wird in dem Mischer 906 vermischt, bevor es zu einem Gassensor 908 stromabwärts des Mischers strömt. Der Gassensor 908 kann im Wesentlichen mit dem Gassensor 126 der 1 identisch sein. Derart kann der Gassensor 908 ein Abgas aufgrund einer Erhöhung der Homogenität präzise messen. Falls der Abgassensor 908 zum Beispiel ein UEGO-Sensor ist, kann ein präziseres Luft-/Kraftstoffverhältnis im Vergleich zu einem Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von einem UEGO-Sensor eines ungemischten Abgases gemessen wird, gemessen werden.
Derart kann ein kompakter, leicht herzustellender Mischer stromaufwärts einer Vielfalt von Abgassystembauteilen liegen, um eine Präzision einer Sensorablesung zu erhöhen oder die Effizienz von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen zu verbessern. Durch Staffeln eines ersten Bauteils, zweiten Bauteils und dritten Bauteils des Mischers und Herstellen von Perforierungen und Spalten jeder der Stufen komplementär zueinander, wird eine Wahrscheinlichkeit des Mischens des Abgases erhöht. Zusätzlich wird eine Robustheit des Mischers durch separates Herstellen jedes Bauteils derart erhöht, dass, während Abgas über die Bauteile des Mischers passiert, die Bauteile nicht vibrieren und/oder rasseln. Derart kann der Mischer geräuschärmer sein als andere Mischer, die längere Bauteile umfassen. Die technische Wirkung des Platzierens eines Abgasmischers in einer Abgasleitung besteht darin, eine Homogenität eines Abgasgemischs derart zu verbessern, dass Bauteile stromabwärts des Mischers ihre Funktionalität erhöhen können.
Obwohl Beispiele mit vier Stufen gezeigt sind, kann auch nur eine Stufe verwendet werden. Ferner können nur zwei Stufen verwendet werden, wie zum Beispiel eine Kombination nur der 3 und 4 bei einem Beispiel. Ferner ist zu bemerken, dass die Figuren relative Positionierung der diversen aufgelisteten Bauteile veranschaulichen. Bauteile, die direkt, ohne irgendwelche Bauteile dazwischen miteinander gekoppelt gezeigt sind, können direkt gekoppelt genannt werden. Bauteile, die voneinander beabstandet sind können ferner derart positioniert sein, dass nur eine Leerstelle und keine anderen Bauteile zwischen ihnen liegen.
Die 1 bis 9 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit relativer Positionierung der diversen Bauteile. Falls sie einander direkt berührend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, können solche Elemente bei mindestens einem Beispiel direkt berührend bzw. direkt gekoppelt genannt werden. Ähnlich können Elemente, die aneinandergrenzend oder benachbart gezeigt sind, bei mindestens einem Beispiel aneinandergrenzend bzw. benachbart sein. Als ein Beispiel können sich Bauteile, die in miteinander geteilter Seite zueinander liegen, in gemeinsamer Flächenberührung liegend genannt werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt oder nur mit einem Raum und keinen anderen Bauteilen zwischen ihnen positioniert sind, bei mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden.
Ein Abgasmischer umfasst einen am weitesten stromaufwärts liegenden ersten Abschnitt aufeinanderfolgend gefolgt von zweiten, dritten und vierten Abschnitten. Der erste und der dritte Abschnitt haben jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge, und der zweite und der vierte Abschnitt haben jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge, die radial zu den Vorsprüngen des ersten und des dritten Abschnitts versetzt sind. Zusätzlich oder alternativ weist die Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge des ersten und dritten Abschnitts einen zentralen Vorsprung auf, und äußere Vorsprünge sind radial von dem zentralen Vorsprung beabstandet. Die äußeren Vorsprünge sind gleichmäßig von dem zentralen Vorsprung beabstandet. Der erste und der dritte Abschnitt sind drehungssymmetrisch und weisen ferner einen sechseckigen Querschnitt auf. Die Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge des zweiten und vierten Abschnitts weist vier Vorsprünge auf, die gleichmäßig von einer zentralen Achse des Abgasmischers beabstandet sind.
Der Abgasmischer umfasst ferner den zweiten und vierten Abschnitt, die drehungssymmetrisch sind und umfasst ferner einen rechteckigen Querschnitt. Die Vorsprünge des ersten und dritten Abschnitts sind im Wesentlichen identisch mit den Vorsprüngen des zweiten und des vierten Abschnitts. Die tropfenförmigen Vorsprünge umfassen eine Spitze und eine ringförmig offene Basis. Die Vorsprünge umfassen ferner einen maximalen Durchmesser, der zwischen der Spitze und der Basis liegt.
Ein Mischer umfasst einen ersten und einen dritten Abschnitt mit sechseckigem Querschnitt, wobei der erste und dritte Abschnitt jeweils einen zentralen Vorsprung umfassen, der räumlich von sechs äußeren Vorsprüngen umgeben ist. Der Mischer umfasst ferner zusätzlich oder alternativ einen zweiten und vierten Abschnitt mit rechteckigem Querschnitt, die jeweils vier Vorsprünge umfassen. Der erste Abschnitt ist der am weitesten stromaufwärtige Abschnitt, gefolgt von dem zweiten, dritten und vierten Abschnitt. Die Vorsprünge des ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitts sind im Wesentlichen identisch. Zusätzlich oder alternativ umfassen die Vorsprünge eine Spitze und einen Durchmesser, wobei der Durchmesser ab der Spitze zunimmt, bis er einen maximalen Durchmesser erreicht, und wobei der Durchmesser ab dem maximalen Durchmesser abnimmt, bis er eine Basis des Vorsprungs erreicht. Die Basis des Vorsprungs hat einen flachen Boden und ist geschlossen. Die Basis ist eine ringförmige Öffnung, die zu einem hohlen Inneren des Vorsprungs führt.
Der Mischer umfasst ferner, dass Vorsprünge des zweiten Abschnitts direkt stromabwärts von Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung und den äußeren Vorsprüngen des ersten Abschnitts liegen, und die Vorsprünge des vierten Abschnitts liegen direkt stromabwärts von Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung und den äußeren Vorsprüngen des dritten Abschnitts. Die Vorsprünge sind zusätzlich oder alternativ konvex und zeigen in eine Richtung entgegengesetzt zu einem Abgasstrom. Der Mischer umfasst ferner ein Mischerrohr, das den Mischer räumlich umgibt und physisch mit jeder Stufe des Mischers über Träger gekoppelt ist, wobei der erste, zweite, dritte und vierte Abschnitt nicht in direkter Berührung mit dem Mischerrohr sind.
Ein Maschinenabgassystem umfasst ein Mischerrohr mit vier Abschnitten. Ein erster Abschnitt und ein dritter Abschnitt umfassen eine Mehrzahl äußerer Vorsprünge, die radial von einem zentralen Vorsprung weg beabstandet sind. Ein zweiter Abschnitt und ein vierter Abschnitt umfassen eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die radial zu dem zentralen Vorsprung und der Mehrzahl äußerer Vorsprünge des ersten und dritten Abschnitts versetzt sind. Der erste Abschnitt, der zweite Abschnitt, der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt sind voneinander beabstandet und mit dem Mischerrohr über Träger gekoppelt. Das Mischerrohr stört einen Abgasstrom, der durch eine Abgasleitung strömt, über die vier Abschnitte, so dass diverse Teile des Abgases miteinander zusammenstoßen.
Ein Abgassystem umfasst eine Maschine mit einem Abgasrohr und einen Mischer in dem Abgasrohr. Der Mischer weist eine erste Gruppe stromaufwärtiger tropfenförmiger Vorsprünge parallel zu dem Abgasstrom auf, und eine zweite Gruppe stromabwärtiger tropfenförmiger Vorsprünge parallel zu dem Abgasstrom, versetzt zu den stromaufwärtigen Vorsprüngen. Die tropfenförmigen Vorsprünge haben eine kreisförmige Basisöffnung, die stromabwärts zeigt, und einen Punkt, der stromaufwärts zeigt.
Zu bemerken ist, dass die beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen, die hier enthalten sind, mit diversen Maschinen und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den diversen Sensoren, Aktuatoren und anderer Maschinenhardware umfasst, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird für eine leichte Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführung der Anweisungen in einem System durchgeführt werden, das die diversen Maschinen-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung aufweist.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die oben genannte Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Maschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der diversen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Geltungsbereich weiter, enger, gleich oder anders als die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20110036082 [0003]

Claims

Abgasmischer, der Folgendes umfasst: einen am weitesten stromaufwärts liegenden ersten Abschnitt, aufeinanderfolgend gefolgt von einem zweiten, dritten und vierten Abschnitt, wobei der erste und der dritte Abschnitt jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge haben, und der zweite und der vierte Abschnitt jeweils eine Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge haben, die zu den Vorsprüngen des ersten und dritten Abschnitts versetzt sind.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge des ersten und dritten Abschnitts einen zentralen Vorsprung und äußere Vorsprünge, die von dem zentralen Vorsprung radial versetzt sind, aufweisen.
Abgasmischer nach Anspruch 2, wobei die äußeren Vorsprünge gleichmäßig von dem zentralen Vorsprung versetzt sind.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei der erste und der dritte Abschnitt drehungssymmetrisch sind und ferner einen sechseckigen Querschnitt umfassen.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl tropfenförmiger Vorsprünge des zweiten und vierten Abschnitts vier Vorsprünge aufweist, die gleichmäßig von einer zentralen Achse des Abgasmischers beabstandet sind, und wobei der zweite und der vierte Abschnitt keinen zentralen Vorsprung haben.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei der zweite und der vierte Abschnitt einen rechteckigen Querschnitt umfassen.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge des ersten und des dritten Abschnitts mit den Vorsprüngen des zweiten und des vierten Abschnitts identisch sind.
Abgasmischer nach Anspruch 1, wobei die tropfenförmigen Vorsprünge eine spitze Spitze und eine kreisförmige offene Basis haben.
Abgasmischer nach Anspruch 8, wobei die tropfenförmigen Vorsprünge eine einzige spitze Spitze umfassen.
Mischer, der Folgendes umfasst: einen ersten und dritten Abschnitt mit sechseckigem Querschnitt, die jeweils einen zentralen Vorsprung, der räumlich von sechs äußeren Vorsprüngen umgeben ist, umfassen, einen zweiten und vierten Abschnitt mit rechteckigem Querschnitt, die jeweils vier Vorsprünge ohne einem zentralen Vorsprung umfassen.
Mischer nach Anspruch 10, wobei der erste Abschnitt der am weitesten stromaufwärtige Abschnitt ist, gefolgt von dem zweiten, dritten und vierten Abschnitt.
Mischer nach Anspruch 10, wobei die Vorsprünge des ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitts im Wesentlichen identisch sind.
Mischer nach Anspruch 12, wobei die Vorsprünge eine Spitze und einen Durchmesser umfassen, wobei der Durchmesser ab der Spitze zunimmt, bis er einen maximalen Durchmesser erreicht, und wobei der Durchmesser ab dem maximalen Durchmesser abnimmt, bis er eine Basis des Vorsprungs erreicht.
Mischer nach Anspruch 13, wobei die Basis des Vorsprungs einen flachen Boden hat und geschlossen ist.
Mischer nach Anspruch 13, wobei die Basis eine stromabwärts zeigende kreisförmige Öffnung ist, die zu einem hohlen Inneren des Vorsprungs führt.
Mischer nach Anspruch 10, wobei die Vorsprünge des zweiten Abschnitts direkt stromabwärts von Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung und den äußeren Vorsprüngen des ersten Abschnitts liegen, und die Vorsprünge des vierten Abschnitts direkt stromabwärts von Räumen zwischen dem zentralen Vorsprung und den äußeren Vorsprüngen des dritten Abschnitts liegen.
Mischer nach Anspruch 10, wobei die Vorsprünge mindestens teilweise konvex sind und in eine Richtung entgegengesetzt zu einem Abgasstrom zeigen.
Mischer nach Anspruch 10, der ferner ein Mischerrohr umfasst, das räumlich den Mischer umgibt und physisch mit jeder Stufe des Mischers über Träger gekoppelt ist, und wobei der erste, zweite, dritte und vierte Abschnitt nicht in direkter Berührung mit dem Mischerrohr sind.
Abgassystem, das Folgendes umfasst: eine Maschine, die ein Abgasrohr hat, und einen Mischer in dem Abgasrohr, der eine erste Gruppe stromaufwärtiger tropfenförmiger Vorsprünge parallel zu dem Abgasstrom, und eine zweite Gruppe stromabwärtiger tropfenförmiger Vorsprünge parallel zu dem Abgasstrom, versetzt zu den stromaufwärtigen Vorsprüngen aufweist.
System nach Anspruch 19, wobei die tropfenförmigen Vorsprünge eine kreisförmige Basisöffnung haben, die stromabwärts zeigt, und einen Punkt, der stromaufwärts zeigt.