DE102016119306A1 - Device for mixing fluid streams - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung (10) zum Vermischen zweier Fluidströme (A, S), aufweisend: einen Leitungsabschnitt (11) mit einer Längserstreckung für einen ersten Fluidstrom (A); und einen ringförmigen Strömungsraum (12), der zumindest über einen Teil der Längserstreckung um den Leitungsabschnitt (11) herum angeordnet ist; wenigstens eine Zuleitung (13) zu dem ringförmigen Strömungsraum (12) zum Einleiten eines zweiten Fluidstroms (S) in den ringförmigen Strömungsraum (12); und mindestens einen der folgenden Merkmalskomplexe a) und b): a) eine Anzahl von Durchbrüchen (14; 14.1–14.5) in einer den ringförmigen Strömungsraum (12) von dem Leitungsabschnitt (11) trennenden Wandung (15), welche einen Übertritt wenigstens eines Teils des zweiten Fluidstroms (S) aus dem ringförmigen Strömungsraum (12) in den Leitungsabschnitt (11) ermöglichen; b) eine den ringförmigen Strömungsraum (12) von dem Leitungsabschnitt (11) trennende Wandung (15), welche Wandung (15) ein sich mit einem freien Ende (15') in einem Bereich in den Leitungsabschnitt (11) oder eine Verlängerung (22) desselben hinein erstreckt, sodass der ringförmige Strömungsraum (12) in dem Bereich mit einem Innenraum des Leitungsabschnitts (11) über einen Luftspalt (21) in Fluidverbindung steht, vorzugsweise auf einer dem ersten Fluidstrom (A) zugewandten Seite, wobei höchst vorzugsweise die Wandung (15) in dem Bereich eine Verlaufskomponente quer zu dem ersten Fluidstrom (A) aufweist. Hierdurch lässt sich eine homogene Durchmischung der Fluidströme (A, S) ohne signifikante Druckverluste erreichen.A device (10) for mixing two fluid streams (A, S) is proposed, comprising: a line section (11) having a longitudinal extent for a first fluid stream (A); and an annular flow space (12) disposed around at least a portion of the longitudinal extent around the conduit portion (11); at least one supply line (13) to the annular flow space (12) for introducing a second fluid flow (S) into the annular flow space (12); and at least one of the following feature complexes a) and b): a) a number of apertures (14; 14.1-14.5) in a wall (15) separating the annular flow space (12) from the conduit section (11), which at least one passage Allow part of the second fluid flow (S) from the annular flow space (12) in the line section (11); b) a wall (15) which separates the annular flow space (12) from the line section (11), which wall (15) is connected to a free end (15 ') in an area in the line section (11) or an extension (22 ) thereof so that the annular flow space (12) is in fluid communication with an interior of the conduit section (11) via an air gap (21), preferably on a side facing the first fluid flow (A), most preferably the wall (15) in the region has a flow component transverse to the first fluid flow (A). As a result, a homogeneous mixing of the fluid streams (A, S) can be achieved without significant pressure losses.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen zweier Fluidströme gemäß Anspruch 1.The present invention relates to a device for mixing two fluid streams according to
Um künftige Abgasgrenzwerte im realen Fahrzyklus erfüllen zu können, sind auch bei Ottomotoren weitere Maßnahmen zur Senkung der Partikelemissionen erforderlich. Es ist absehbar, dass in diesem Zusammenhang zunehmend Ottopartikelfilter (OPF) zum Einsatz kommen werden. OPF werden im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und liegen in Strömungsrichtung des Abgasstroms hinter einem Katalysator (KAT) und einem regelmäßig vorhandenen Entkoppelelement (EKE). Um den OPF regenerieren zu können, wird Sauerstoff im Abgasstrom benötigt, der beim Ottomotor jedoch separat zugeführt werden muss, da dieser – anders als der Dieselmotor – ohne Sauerstoffüberschuss betrieben wird.In order to meet future exhaust emission limits in the real driving cycle, further measures to reduce particulate emissions are also required for gasoline engines. It is foreseeable that in this context increasingly Ottopartikelfilter (OPF) will be used. OPF are used in the underfloor area of a motor vehicle and lie in the flow direction of the exhaust gas flow behind a catalyst (KAT) and a regularly existing decoupling element (EKE). In order to be able to regenerate the OPF, oxygen is required in the exhaust gas flow, which however has to be supplied separately in the gasoline engine since, unlike the diesel engine, it is operated without excess oxygen.
Nach dem Stand der Technik wird zum Regenerieren des OPF mittels einer sogenannten Sekundärluftpumpe Luft in die Abgasanlage, das heißt in den Abgasstrom eingeblasen. Dies geschieht hinter dem KAT und vor dem EKE über eine sogenannte Sekundärluftleitung. Diese Sekundärluftleitung wird nach dem Stand der Technik über einen Flansch oder eine V-Profilschelle an die Abgasanlage angeschlossen. Die Zuführung der Sekundärluft zum Abgasstrom erfolgt entsprechend nur „punktuell”, wobei eine homogene Durchmischung des Abgasstroms und der Sekundärluft bis zum OPF nicht in ausreichendem Maße gewährleistet ist. Die Regenerierung des OPF erfolgt deshalb nicht vollflächig, so dass entsprechend auch nicht die komplette Fläche des OPF genutzt werden kann, um Partikel zu oxidieren und dadurch die Partikelemission zu reduzieren.According to the prior art, air is blown into the exhaust system, that is to say into the exhaust gas stream, by means of a so-called secondary air pump for regenerating the OPF. This happens behind the KAT and before the EKE via a so-called secondary air line. This secondary air line is connected to the prior art via a flange or a V-profile clamp to the exhaust system. The supply of secondary air to the exhaust gas flow is accordingly only "selectively", with a homogeneous mixing of the exhaust gas flow and the secondary air is not guaranteed to the OPF to a sufficient extent. The regeneration of the OPF therefore does not occur over the entire surface, so that correspondingly not the entire surface of the OPF can be used to oxidize particles and thereby reduce the particle emission.
Um eine möglichst homogene Durchmischung von Sekundärluft und Abgasstrom auf der verfügbaren, kurzen Strecke zwischen KAT und OPF sicherzustellen, wird nach dem Stand der Technik hinter oder an der Einleitstelle der Sekundärluft in die Abgasanlage ein sogenannter Mischer in der Abgasstrecke angeordnet, beispielsweise in Form eines Flügelrads. Dieser kann dazu beitragen, dass die Sekundärluft gleichmäßiger im Abgasstrom verteilt wird. Das Vorsehen eines Mischers ist jedoch mit deutlichen Druckverlusten verbunden, was wiederum zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs führt.In order to ensure the most homogeneous possible mixing of secondary air and exhaust gas flow on the available, short distance between KAT and OPF, a so-called mixer in the exhaust system is arranged behind or at the point of introduction of secondary air into the exhaust system according to the prior art, for example in the form of an impeller , This can help to distribute the secondary air more evenly in the exhaust gas flow. The provision of a mixer, however, is associated with significant pressure losses, which in turn leads to an increase in fuel consumption.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige und möglichst homogene Zufuhr von Sekundärluft zum Abgasstrom zu erreichen, um einen OPF möglichst effizient nutzbar zu machen, ohne dass hierbei Druckverluste auftreten oder der Kraftstoffverbrauch ansteigt.The invention has for its object to achieve a uniform and homogeneous as possible supply of secondary air to the exhaust stream to make an OPF usable as efficiently as possible without causing pressure losses or fuel consumption increases.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a device having the features of
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen zweier Fluidströme weist folgende Bestandteile auf: einen Leitungsabschnitt mit einer Längserstreckung für einen ersten Fluidstrom; und einen ringförmigen Strömungsraum, der zumindest über einen Teil der Längserstreckung um den Leitungsabschnitt herum angeordnet ist; wenigstens eine Zuleitung zu dem ringförmigen Strömungsraum zum Einleiten eines zweiten Fluidstroms in den ringförmigen Strömungsraum; und mindestens einen der folgenden Merkmalskomplexe a) und b): a) eine Anzahl von Durchbrüchen in einer den ringförmigen Strömungsraum von dem Leitungsabschnitt trennenden Wandung, welche einen Übertritt wenigstens eines Teils des zweiten Fluidstroms aus dem ringförmigen Strömungsraum in den Leitungsabschnitt ermöglichen; b) eine den ringförmigen Strömungsraum von dem Leitungsabschnitt trennende Wandung, welche Wandung ein sich mit einem freien Ende in einem Bereich in den Leitungsabschnitt oder eine Verlängerung desselben hinein erstreckt, sodass der ringförmige Strömungsraum in dem Bereich mit einem Innenraum des Leitungsabschnitts über einen Luftspalt in Fluidverbindung steht, vorzugsweise auf einer dem ersten Fluidstrom zugewandten Seite, wobei höchst vorzugsweise die Wandung in dem Bereich eine Verlaufskomponente quer zu dem ersten Fluidstrom aufweist. Der Luftspalt kann vollumfänglich oder nur über Umfangsbereiche durchgängig ausgebildet sein.A device according to the invention for mixing two fluid streams has the following components: a line section with a longitudinal extent for a first fluid stream; and an annular flow space disposed around at least a portion of the longitudinal extent around the conduit portion; at least one supply line to the annular flow space for introducing a second fluid flow into the annular flow space; and at least one of the following feature complexes a) and b): a) a number of apertures in a wall separating the annular flow space from the conduit section, allowing passage of at least a portion of the second fluid stream from the annular flow space into the conduit section; b) a wall separating the annular flow space from the conduit section, which wall extends into the conduit section or an extension thereof with a free end in an area, such that the annular flow space in the area is in fluid communication with an interior of the conduit section via an air gap is, preferably on a first fluid flow side facing, wherein most preferably the wall in the region has a flow component transverse to the first fluid flow. The air gap can be formed completely or only over peripheral areas throughout.
Erfindungsgemäß erfolgt somit die Zufuhr der Sekundärluft, also des zweiten Fluidstroms, zu dem ersten Fluidstrom, das heißt dem Abgas über den Umfang des Leitungsabschnitts, wodurch sich eine gleichförmige Vermischung im Wesentlichen ohne Druckverlust erreichen lässt. Auf diese Weise wird ein erhöhter Treibstoffverbrauch vermieden, und der OPF kann aufgrund verbesserter Regeneration seine abgasreinigende Wirkung voll entfalten.According to the invention thus, the supply of the secondary air, that is, the second fluid flow, to the first fluid flow, that is, the exhaust gas over the circumference of the line section, whereby a uniform mixing can be achieved substantially without pressure loss. In this way, an increased fuel consumption is avoided, and the OPF can fully develop its exhaust gas purifying effect due to improved regeneration.
Eine erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein Durchbruch im Bereich eines Teils des Leitungsabschnitts vorgesehen ist, welcher Teil bezogen auf eine Strömungsrichtung des ersten Fluids stromab des von dem ringförmigen Strömungsraum umgebenen Teils des Leitungsabschnitts vorgesehen ist. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass zur konkreten baulichen Realisierung auf bereits bestehende Bestandteile von Abgasanlagen zurückgegriffen werden kann. Derjenige Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der den ringförmigen Strömungsraum umfasst, kann auf diese Weise einem an sich bekannten herkömmlichen EKE vorgeschaltet werden, so dass der bezogen auf eine Strömungsrichtung des ersten Fluidstrom stromab angeordnete Teil zumindest abschnittweise durch einen Wickelschlauch gebildet ist, wie er bei herkömmlichen EKE zu Isolationszwecken und zur Strömungsführung regelmäßig zum Einsatz kommt. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Durchbruch durch eine inhärente Undichtigkeit des Wickelschlauchs gebildet ist: Wickelschläuche weisen aufgrund ihrer speziellen Bauart regelmäßig eine gewisse Undichtigkeit gegenüber Fluiden, insbesondere Gasen, auf, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezielt genutzt werden kann, um den zweiten Fluidstrom (Sekundärluft) durch umfängliches Einströmen in den Leitungsabschnitt gleichmäßig mit dem ersten Fluidstrom (Abgas) zu vermischen.A first development of the device according to the invention provides that at least one breakthrough is provided in the region of a part of the line section, which part is provided downstream of the part of the line section surrounded by the annular flow space with respect to a flow direction of the first fluid. The particular advantage of this embodiment is that can be used for concrete structural realization on existing components of exhaust systems. That part of the device according to the invention which comprises the annular flow space can in this way be a conventional EKE known per se be arranged upstream, so that with respect to a direction of flow of the first fluid flow downstream arranged part is at least partially formed by a winding tube, as it is regularly used in conventional EKE for isolation purposes and for flow guidance. It can further be provided that the at least one breakthrough is formed by an inherent leakage of the winding tube: winding tubes regularly have due to their special design a certain leakage to fluids, in particular gases, which can be specifically used in the context of the present invention to to uniformly mix the second fluid stream (secondary air) with the first fluid stream (exhaust gas) by circumferentially flowing into the conduit section.
Des Weiteren kann im Rahmen dieser Ausgestaltung noch vorgesehen sein, dass der Wickelschlauch außen von einem fluiddichten Leitungselement umgegeben ist, insbesondere einem Balg, wie dies von herkömmlichen EKE bekannt ist.Furthermore, it can be provided in the context of this embodiment that the winding tube is surrounded on the outside by a fluid-tight conduit element, in particular a bellows, as is known from conventional EKE.
Der ringförmige Strömungsraum einer erfindungsgemäßen Vorrichtung steht also entsprechend in fluidtechnischer Wirkverbindung mit dem Umfangsspalt zwischen dem innen vorgesehenen Wickelschlauch und dem außen vorgesehen Balg, wobei dann – wie bereits ausgeführt – über die Undichtigkeitsstellen des Wickelschlauchs das in den ringförmigen Strömungsraum eingeströmte zweite Fluid (Sekundärluft) gleichmäßig mit dem Inhalt des Wickelschlauchs strömenden ersten Fluid (Abgas) vermischbar ist.The annular flow space of a device according to the invention is thus correspondingly in fluidic operative connection with the circumferential gap between the inner winding tube and the bellows provided on the outside, in which case - as already stated - via the leaks of the winding tube, the second fluid (secondary air) which has flowed into the annular flow space uniformly with the content of the winding tube flowing first fluid (exhaust) is miscible.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht dagegen vor, dass wenigstens ein Durchbruch im Bereich des von den ringförmigen Strömungsraum umgebenen Teils des Leitungsabschnitts vorgesehen ist, in welchem Bereich der Leitungsabschnitt vorzugsweise als starrer Rohrleitungsabschnitt ausgebildet sein kann.On the other hand, another preferred development of the device according to the invention provides that at least one opening is provided in the region of the part of the line section surrounded by the annular flow space, in which region the line section can preferably be designed as a rigid pipe section.
Es hat sich gezeigt, dass unter gewissen Umständen die zum Einbringen der Sekundärluft verwendete Luftpumpe nicht hinreichend stark ist, um die Vermischung der beiden Fluidströme allein über die inhärenten Undichtigkeitsstellen eines Wickelschlauchs zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang und ohne Beschränkung hierauf hat es sich als vorteilhaft erwiesen, alternativ oder zusätzlich im Bereich des von dem ringförmigen Strömungsraum umgebenen Teils des Leitungsabschnitts, welcher Leitungsabschnitt zumindest in diesem Bereich als starrer Rohrleitungsabschnitt ausgebildet sein kann, (weitere) Durchbrüche zum Einströmen des zweiten Fluidstroms in den genannten Leitungsabschnitt vorzusehen.It has been found that under some circumstances the air pump used to introduce the secondary air is not sufficiently strong to ensure mixing of the two fluid streams solely through the inherent leakage points of a coiled tubing. In this context, and without limitation thereto, it has proved to be advantageous, alternatively or additionally, in the region of the part of the line section surrounded by the annular flow space, which line section can be formed as a rigid pipe section at least in this area (through openings for the inflow of the second) Provide fluid flow in said line section.
Im Zuge einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl an Durchbrüchen vorgesehen sind, welche Durchbrüche vorzugsweise über den Umfang des Leitungsabschnitts verteilt angeordnet sein können. Die genannte Verteilung über den Umfang des Leitungsabschnitts sorgt für eine weitere Verbesserung der Homogenisierung und für eine Verringerung von Druckverlusten.In the course of a particularly preferred embodiment of the device according to the invention may be provided in this context that a plurality of openings are provided, which openings may be preferably distributed over the circumference of the line section. The above-mentioned distribution over the circumference of the line section ensures a further improvement of the homogenization and for a reduction of pressure losses.
Im Zuge einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in diesem Zusammenhang weiterhin vorgesehen sein, dass die Durchbrüche gleichmäßig über den Umfang des Leitungsabschnitts verteilt angeordnet sind und dabei wenigstens zum Teil unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. Das Vorsehen unterschiedlicher Öffnungsquerschnitte kann weiter dazu beitragen, Druckverluste zu vermeiden oder zu reduzieren. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Öffnungsquerschnitt eines jeden Durchbruchs umso größer ist, je weiter der betreffende Durchbruch von einem Ort der Zuleitung entfernt angeordnet ist. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass ein genau gegenüber der Zuleitung angeordneter Durchbruch einen maximalen Öffnungsquerschnitt aufweist, während ein der Zuleitung unmittelbar benachbart liegender Durchbruch einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt aufweist.In the course of a preferred development of the device according to the invention, it can further be provided in this connection that the apertures are distributed uniformly over the circumference of the line section and thereby have at least partially different opening cross sections. The provision of different opening cross-sections can further contribute to avoiding or reducing pressure losses. It has proved to be particularly advantageous if the opening cross-section of each aperture is greater, the further the respective aperture is arranged away from a location of the feed line. This can mean, for example, that a breakthrough arranged exactly opposite the feed line has a maximum opening cross section, while an opening immediately adjacent to the feed line has a relatively small opening cross section.
Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Durchbrüche ungleichmäßig über den Umfang des Leitungsabschnitts verteilt angeordnet sind und dabei im Wesentlichen gleiche Öffnungsquerschnitte aufweisen. Auch hierdurch lassen sich insbesondere Druckverluste vermeiden bzw. vermindern. Es kann dabei vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen benachbarten Durchbrüchen umso kleiner ist, je weiter die betreffenden benachbarten Durchbrüche von einem Ort der Zuleitung entfernt angeordnet sind. Mit anderen Wort: Weit entfernt der Zuleitung finden sich relativ viele (gleichgroße) Durchbrüche je Flächeneinheit, während in der Nähe der Zuleitung nur relativ wenige solcher Durchbrüche vorgesehen sind.Alternatively or additionally, however, it may also be provided that the apertures are distributed unevenly over the circumference of the line section and thereby have substantially the same opening cross-sections. This also makes it possible in particular to avoid or reduce pressure losses. It may be provided that a distance between adjacent openings is smaller, the further the respective adjacent openings are arranged away from a location of the supply line. In other words: far away from the supply line there are relatively many (equal) openings per unit area, while only relatively few such openings are provided in the vicinity of the supply line.
Es hat sich zur Vermeidung von Druckverlusten als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Summe von Öffnungsquerschnitten der Durchbrüche etwa einem Öffnungsquerschnitt der Zuleitung entspricht.It has proved to be particularly advantageous to avoid pressure losses when a sum of opening cross sections of the apertures corresponds approximately to an opening cross section of the supply line.
Um die Vermischung der beiden Fluidströme weiter zu verbessern, kann in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch vorgesehen sein, dass in einem Randbereich wenigstens eines Durchbruchs wenigstens ein Strömungsleitelement vorgesehen ist, welches unter einem bestimmten Winkel in den Leitungsabschnitt hineinragt. Derartige Strömungsleitelemente können die Durchmischung weiter verbessern. Im Rahmen einer wieder anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass das Strömungsleitelement durch eine beim Schaffen des Durchbruchs erzeugte Ausstanzung gebildet ist, was eine konstruktiv besonders einfache Variante darstellt. Wenn eine Mehrzahl von Durchbrüchen realisiert ist, kann jeder Durchbruch ein solches Strömungsleitelement aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Strömungsleitelemente höchst vorzugsweise von Durchbruch zu Durchbruch unterschiedlich ausgebildet bzw. orientiert sind, um die Durchmischung zu begünstigen.In order to further improve the mixing of the two fluid streams, in a further development of the device according to the invention it can also be provided that at least one flow guiding element is provided in an edge region of at least one opening, which projects into the line section at a certain angle. such Flow guiding elements can further improve the mixing. Within the scope of another preferred development of the invention, it can be provided in this connection that the flow-guiding element is formed by a punch-out produced during the creation of the opening, which represents a structurally particularly simple variant. If a plurality of openings is realized, each breakthrough may have such a flow guide. It can be provided that the flow guide are most preferably formed or oriented differently from breakthrough to breakthrough in order to favor the mixing.
Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, dass der Leitungsabschnitt über den von dem ringförmigen Strömungsraum umgebenen Teil einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf eine derartige Ausgestaltung beschränkt.Yet another development of the device according to the invention can provide that the line section has a substantially constant cross section over the part surrounded by the annular flow space. However, the invention is by no means limited to such a configuration.
Des Weiteren kann im Rahmen einer wieder anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt stromauf und/oder stromab des von dem ringförmigen Strömungsraum umgebenen Teils eine Querschnittsveränderung aufweist. Diese Querschnittsveränderung kann insbesondere als Querschnittserweiterung ausgebildet sein. Außerdem kann bei entsprechender Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Leitungsabschnitt im Wesentlich gerade ausgebildet ist. Derartige Ausgestaltungen haben sich in der Praxis als besonders flexibel einsatzbar erwiesen.Furthermore, within the scope of another development of the device according to the invention, provision may be made for the line section upstream and / or downstream of the part surrounded by the annular flow space to have a cross-sectional change. This cross-sectional change may be formed in particular as a cross-sectional widening. In addition, it can be provided with appropriate development of the device according to the invention that the line section is formed substantially straight. Such embodiments have proven to be particularly flexible in practice.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Luftspalt einen Umfang der Wandung eine variable Breite aufweist, wobei der Luftspalt vorzugsweise in der Nähe der Zuleitung schmaler ist als in größerem Abstand von der Zuleitung. Hierdurch lassen sich ähnliche Vorteile erzielen wie im Falle der weiter oben vorgeschlagenen Ausgestaltungen mit größerer Durchbruch-Fläche in größerer Entfernung von der Zuleitung.In another development of the device according to the invention can be provided that the air gap has a circumference of the wall has a variable width, wherein the air gap is preferably narrower in the vicinity of the supply line than at a greater distance from the supply line. As a result, similar advantages can be achieved as in the case of the above-proposed embodiments with a larger breakthrough area at a greater distance from the supply line.
Außerdem kann in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Wandung an ihrem freien Ende im Querschnitt eine über ihren Umfang variable Geometrie mit umfänglich unterschiedlichen Abständen von einer Längsachse der Vorrichtung oder des Leitungsabschnitts aufweist, insbesondere eine Sternform. Hierdurch lässt sich auf konstruktiv einfache Weise die bereits erwähnte Verlaufskomponente quer zu dem ersten Fluidstrom realisieren, welche zu einer effizienten Durchmischung der Fluidströme beiträgt.In addition, it can be provided in development of the device according to the invention that the wall at its free end in cross section has a variable geometry over its circumference with circumferentially different distances from a longitudinal axis of the device or the line section, in particular a star shape. As a result, the aforementioned flow component can be realized in a structurally simple manner transversely to the first fluid flow, which contributes to an efficient mixing of the fluid flows.
Bei entsprechender Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in eine Leitungsanordnung integriert sein, wobei vorgesehen sein kann, dass der Leitungsabschnitt der Vorrichtung einstückig mit einem weiteren Bestandteil dieser Leitungsanordnung ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile der vorliegenden Erfindung nutzen, ohne dass zu diesem Zweck zusätzliche Bauteile zum Einsatz kommen müssten.With a corresponding development, the device according to the invention can be integrated into a line arrangement, wherein it can be provided that the line section of the device is formed integrally with another component of this line arrangement. In this way, the advantages of the present invention can be used without having to use additional components for this purpose.
Je nach beabsichtigter Anwendung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei entsprechender Weiterbildung in Metall und/oder in Kunststoff ausgebildet sein. Die eingangs erwähnten Anwendungen im Bereich von Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor erfordern regelmäßig eine Ausgestaltung der Vorrichtung in Metall.Depending on the intended application, the device according to the invention may be formed in metal and / or in plastic in a corresponding development. The aforementioned applications in the field of exhaust systems of motor vehicles with internal combustion engine regularly require an embodiment of the device in metal.
Eine weitere mögliche Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im Bereich der Rückführung von Kraftstoff- bzw. Kraftstoffdämpfen. Dort kann die Vorrichtung aufgrund der deutlichen niedrigeren Temperaturen auch in Kunststoff ausgebildet sein.Another possible use of the device according to the invention is in the area of the return of fuel or fuel vapors. There, the device may be formed in plastic due to the significantly lower temperatures.
Eine andere mögliche Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im Bereich der Eindüsung von flüssigem Harnstoff in einem Abgasstrom, wie dies beispielsweise bei Dieselfahrzeugen heutzutage weit verbreitet ist. In diesem Zusammenhang kann bei einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass stromauf der Zuleitung, in fluidtechnischer Wirkverbindung mit dieser, und/oder in der Zuleitung selbst und/oder in einem Bereich des wenigstens einen Durchbruchs ein Gewebe oder Gestricke, vorzugsweise aus Metall, angeordnet ist, welches dazu ausgebildet und bestimmt ist, Tröpfchen einer in den zweiten Fluidstrom eingebrachten bzw. eingedüsten Flüssigkeit, beispielsweise Harnstoff, zu zerkleinern.Another possible use of the device according to the invention is in the field of injection of liquid urea in an exhaust stream, as is common today, for example in diesel vehicles. In this context, it can be provided in a corresponding development of the device according to the invention that upstream of the feed line, in fluidly operative connection with this, and / or in the feed line itself and / or in a region of at least one opening a woven or knitted fabric, preferably made of metal , which is designed and intended to comminute droplets of a liquid introduced or injected into the second fluid stream, for example urea.
Wie bereits angesprochen wurde, lassen sich die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung, nämlich die gleichförmige Vermischung zweier Fluidströme im Wesentlichen ohne Druckverlust nicht nur für die Einbringung von Sekundärluft zur Regenerierung eines OPF nutzen. Beispielhaft wurde in diesem Zusammenhang bereits auf die Rückführung von Kraftstoff/Kraftstoffdämpfen bzw. die Harnstoff-Eindüsung hingewiesen.As already mentioned, the particular advantages of the present invention, namely the uniform mixing of two fluid streams essentially without pressure loss, can be used not only for the introduction of secondary air for the regeneration of an OPF. By way of example, reference has already been made in this connection to the recycling of fuel / fuel vapors or the urea injection.
Eine erste bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt demnach auf dem Gebiet der Eindüsung von Sekundärluft in einem Abgasstrom vor einem Abgaspartikelfilter, insbesondere beim Ottomotor, wobei als erster Fluidstrom ein Abgasstrom durch die Vorrichtung geleitet wird, und wobei als zweiter Fluidstrom Sekundärluft bzw. Frischluft in die Zuleitung eingeleitet wird.A first preferred use of the device according to the invention is therefore in the field of injection of secondary air in an exhaust stream upstream of an exhaust gas particulate filter, wherein as the first fluid stream, an exhaust gas stream is passed through the device, and as the second fluid stream secondary air or fresh air in the Supply line is initiated.
Eine andere bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im Rahmen der Kraftstoffrückgewinnung bei einem Verbrennungsmotor, wobei als erster Fluidstrom Verbrennungsluft durch die Vorrichtung geleitet wird, und wobei als zweiter Fluidstrom zumindest anteilig Kraftstoffdampf in die Zuleitung eingeleitet wird. Another preferred use of the device according to the invention is in the context of fuel recovery in an internal combustion engine, as the first fluid stream of combustion air is passed through the device, and wherein as a second fluid stream at least partially fuel vapor is introduced into the supply line.
Schließlich liegt eine andere bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Harnstoffbeimischung in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, wobei als erster Fluidstrom ein Abgasstrom durch die Vorrichtung geleitet wird, und wobei als zweiter Fluidstrom Luft und/oder Abgas mit zugesetztem (eingedüstem) Harnstoff in die Zuleitung eingeleitet wird.Finally, another preferred use of the device according to the invention in the field of urea admixture in the exhaust line of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, wherein as the first fluid stream, an exhaust gas stream is passed through the device, and wherein as the second fluid stream of air and / or exhaust gas with added (injected) Urea is introduced into the supply line.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing.
Falls alternativ zur Darstellung in
Wie man der
Der in
Wie die Darstellung in
Wie der Fachmann leicht erkennt, ist die Erfindung jedoch keinesfalls auf der speziellen Geometrien beschränkt, die anhand der
Zusätzlich zu dieser Ausgestaltung können – wie in
Zudem können auch im Rahmen der Ausgestaltung gemäß den
Die Vorrichtung
Bezugszeichen
Bezugszeichen
Besonders deutlich ist dies anhand von
Aufgrund der mit der vorliegenden Erfindung erreichbaren guten Durchmischung der beiden zugeführten Fluidströme kann eine Gesamtlänge der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf etwa 140 mm bis 250 mm, vorzugsweise auf etwa 200 mm begrenzt werden (bezieht sich auf eine Ausgestaltung gemäß den
Gemäß
Es ist jedoch auch möglich, den Luftspalt
Desweiteren besteht die Möglichkeit, das gegen die Strömungsrichtung A gerichtete freie Ende
Wie man der
Gemäß der Darstellung in
Derartige Ausgestaltungen sind nicht auf die konkrete, in
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