DE102016121862A1

DE102016121862A1 - Abgasmischer

Info

Publication number: DE102016121862A1
Application number: DE102016121862.6A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-05-18
Also published as: CN106703951B; RU2016144051A3; CN106703951A; US20170138243A1; US10066530B2; RU2692176C2; RU2016144051A

Abstract

Es werden Systeme für einen Mischer bereitgestellt. In einem Beispiel kann der Mischer Rohrleitungen und ein zum Empfang von Abgas konfiguriertes Außenrohr enthalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme für eine Mischvorrichtung.
Stand der Technik / Kurzdarstellung
Eine Technologie für die Nachbehandlung von Motorabgas verwendet selektive katalytische Reduktion (SCR), um zu gestatten, dass bestimmte chemische Reaktionen zwischen NOx in dem Abgas und Ammoniak (NH₃) auftreten. NH₃ wird stromaufwärts eines SCR-Katalysators durch Einspritzen von Harnstoff in einen Abgasweg in ein Motorabgassystem eingeführt. Der Harnstoff zerfällt unter Bedingungen hoher Temperatur entropisch in NH₃. SCR erleichtert die Reaktion zwischen NH₃ und NOx zur Umwandlung von NOx in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O). Allerdings hat der vorliegende Erfinder erkannt, dass beim Einspritzen von Harnstoff in den Abgasweg Probleme auftreten können. In einem Beispiel kann Harnstoff schlecht in den Abgasstrom gemischt werden (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. Außerdem kann ein übermäßiges Mischen und Schütteln des Harnstoffs in dem Abgas gleichermaßen Probleme wie erhöhte Ablagerungen verursachen.
Versuche, dem schlechten Mischen zu begegnen, umfassen das Einführen einer Mischvorrichtung stromabwärts eines Harnstoffinjektors und stromaufwärts des SCR, so dass der Abgasstrom homogen sein kann. Ein beispielhafter Ansatz wird von Collinot et al. in US 20110036082 gezeigt. Darin wird ein Abgasmischer in einen Abgasweg eingeführt, um sowohl Abgasgegendruck beim Strömen von Abgas durch den Mischer zu verringern als auch Abgashomogenität zu verbessern. Der Abgasmischer umfasst einen oder mehrere Helikoide, die einen Abgasstrom dahingehend manipulieren können, 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 von Collinot eingeführte Mischer einen relativ langen Körper und kann zusätzlich einen oder mehrere Mischerkörper nebeneinander umfassen. Die Mischerkörper können aufgrund von Straßenverhältnissen oder turbulentem Abgasstrom vibrieren und zusammenprallen, was zu unerwünschten hörbaren Geräuschen und/oder einer frühzeitigen Beeinträchtigung des Mischers führen kann.
In einem Beispiel kann den oben beschriebenen Problemen durch einen Mischer begegnet werden, der ein außerhalb eines Auslasskanals positioniertes ringförmiges Mischerrohr aufweist, und bei dem sich Mischerrohrleitungen vom Mischerrohr radial nach innen in den Auslasskanal erstrecken. Auf diese Weise strömt aus dem Mischer strömendes Abgas zu Bereichen der Abgasleitung, auf die der Mischer nicht einwirkt, und die Gesamthomogenität des Abgases in der Abgasleitung wird verbessert. Somit wird das Mischen verbessert, und eine Zusammensetzung des Abgases über die gesamte Abgasleitung hinweg ist im Wesentlichen gleich.
Als ein Beispiel werden die Mischerrohrleitungen genauso wie die Einlässe und Auslässe des Mischers nicht genau aufeinander ausgerichtet. Dies gestattet, dass der Mischer Abgas entlang verschiedenen Bereichen der Abgasleitung abfängt. Das vermischte Abgas strömt in den Auslasskanal entlang seinem Außenumfang zurück. Auf diese Weise wird Abgas aus einem zentralen Teil des Auslasskanals abgezogen und zu einem äußeren Teil des Auslasskanals umgeleitet, um die Homogenität zu verbessern.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzumfang einzig durch die Ansprüche, die auf die detaillierte Beschreibung folgen, definiert ist. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungsformen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Zylinder eines Motors.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mischers.
3 zeigt eine Frontansicht des Mischers.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des an ein Abgasrohr gekoppelten Mischers.
5 zeigt eine isometrische Frontansicht des Mischers.
6A, 6B und 6C zeigen Querschnittsansichten von ersten Rohrleitungen, zweiten Rohrleitungen bzw. stromabwärtigen Öffnungen.
7 zeigt einen beispielhaften Abgasstrom, der durch eine Seitenansicht des Abgasmischers in der Abgasleitung strömt.
2, 3, 4 und 6A, 6B und 6C und 7 sind ungefähr maßstabsgerecht gezeichnet; es können jedoch nach Wunsch auch andere relative Abmessungen verwendet werden.
8 zeigt eine Ausführungsform mit dem Mischer stromabwärts eines Partikelfilters.
9 zeigt eine Ausführungsform mit dem Mischer stromabwärts eines Harnstoffinjektors.
10 zeigt eine Ausführungsform mit dem Mischer stromaufwärts eines Gassensors.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft einen beispielhaften Abgasmischer, der entlang einem Auslasskanal eines Fahrzeugs positioniert ist. Der Mischer leitet durch Betrieb eines Motors erzeugten Abgasstrom um. Der Motor wird in 1 gezeigt. Motorbetrieb erzeugt verschiedenste Bestandteile, die durch verschiedene Sensoren für den Betrieb verschiedener Aktuatoren des Motors gemessen werden können. Somit kann eine Abgasmessung eine wesentliche Komponente für den Motorbetrieb sein. Ein Mischer zum Mischen eines Abgases und deshalb Verbessern der Homogenität des Abgases wird in 2 gezeigt, und eine Frontansicht des Mischers wird in 3 gezeigt. Der Mischer wird in 4 entlang einem Abgasrohr positioniert gezeigt. Der Mischer umfasst drei getrennte Merkmale in einem Außenrohr des Mischers. Die Merkmale sind nicht genau aufeinander ausgerichtet, um ein Abgasmischen zu fördern. Eine Frontansicht des Mischers zeigt in 5 den Versatz. Querschnittsansichten der Merkmale des Mischers werden in den 6A, 6B und 6C gezeigt. Der Mischer kann unzählige Abgasströme zum Mischen von Abgas erzeugen. Einige beispielhafte Ströme werden in 7 gezeigt. Es können jedoch auch andere beispielhafte Ströme existieren. Der Mischer kann stromabwärts eines Partikelfilters, stromabwärts eines Harnstoffinjektors und stromaufwärts eines selektiven katalytischen Reduziermittels (SCR) und stromaufwärts eines Abgassensors positioniert sein, wie in den 8, 9 bzw. 10 gezeigt.
1–10 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls sie einander direkt berührend oder direkt aneinander gekoppelt gezeigt sind, können solche Elemente, wenigstens in einem Beispiel, als direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die als zusammenhängend oder zueinander benachbart gezeigt werden, wenigstens in einem Beispiel zusammenhängend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel: Komponenten, die in Flächenkontakt miteinander liegen, können als in Flächenkontakt miteinander liegend bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die auseinander liegend, nur mit einem Zwischenraum und keinen anderen Komponenten dazwischen positioniert sind, in wenigstens einem Beispiel als solche bezeichnet werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 wird ein Schemadiagramm gezeigt, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 in einem Motorsystem 100 zeigt, das in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 enthält, und durch Eingaben von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Eine Brennkammer 30 des Motors 10 kann einen durch Zylinderwände 32 gebildeten Zylinder mit einem darin positionierten Kolben 36 enthalten. Der Kolben 36 kann so mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Einlassluft über einen Einlasskanal 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann Verbrennungsgase über einen Auslasskanal 48 abführen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können selektiv über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile aufweisen.
Bei diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 über ein jeweiliges Nockenbetätigungssystem 51 bzw. 53 durch Nockenbetätigung gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken enthalten und Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – cam profile switching) und/oder variablen Nockenwellenverstellung (VCT – variable cam timing) und/oder variablen Ventilsteuerung (VVS) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – variable valve lift) verwenden, die durch die Steuerung 12 zur Änderung des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Der Zylinder 30 kann zum Beispiel alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuertes Auslassventil enthalten.
In der Darstellung ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 69 direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines von der Steuerung 12 empfangenen Signals direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 69 eine so genannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer oder im Oberteil der Brennkammer montiert sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich dazu eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die in einer Konfiguration im Einlasskrümmer 44 angeordnet ist, die eine so genannte Kanaleinspritzung von Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts der Brennkammer 30 bereitstellt.
Der Brennkammer 30 wird über die Zündkerze 66 ein Funken zugeführt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht gezeigt) zur Erhöhung der Spannung, die der Zündkerze 66 zugeführt wird, umfassen. In anderen Beispielen, wie zum Beispiel bei einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen werden.
Der Einlasskanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 enthalten. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 von der Steuerung 12 mittels eines Signals variiert werden, das für einen Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, wobei diese Konfiguration gemeinhin als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – electronic throttle control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die der Brennkammer 30, neben anderen Motorzylindern, bereitgestellte Einlassluft zu verstellen. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 über ein Drosselpositionssignal zugeführt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Einlasskrümmerdrucksensor 122 zum Erfassen einer in den Motor 10 eintretenden Luftmenge enthalten.
In der Darstellung ist ein Abgassensor 126 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 70 gemäß einer Abgasstromrichtung mit Auslasskanal 48 gekoppelt. Der Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor zur Bereitstellung einer Anzeige eines Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, 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, sein. In einem Beispiel ist der stromaufwärtige Abgassensor 126 ein UEGO, der dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe, wie zum Beispiel ein Spannungssignal, das zu der im Abgas vorhandenen Sauerstoffmenge proportional ist, bereitzustellen. Die Steuerung 12 wandelt die Ausgabe des Sauerstoffsensors über eine Sauerstoffsensortransferfunktion in ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis um.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 70 ist entlang dem Auslasskanal 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), verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen davon sein. In einigen Beispielen kann während des Betriebs des Motors 10 die Abgasreinigungsvorrichtung 70 regelmäßig zurückgesetzt werden, indem mindestens ein Zylinder des Motors mit einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
Der Mischer 68 ist stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 und stromabwärts des Abgassensors 126 gezeigt. Bei einigen Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ ein zweiter Abgassensor zwischen dem Mischer 68 und der Abgasreinigungsvorrichtung 70 positioniert sein. Als Beispiel kann der Mischer 68 stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 70 positioniert sein. Der Mischer 68 umfasst ein Mischerrohr, das an einer Außenfläche des Auslasskanals 48 mit sich von dem Mischerrohr in den Auslasskanal 48 erstreckenden zylindrischen Rohrleitungen gekoppelt ist. Der Mischer 68 kann derart auf einen Abgasstrom Einwirken, dass eine Homogenität eines Abgasgemischs verbessert wird, während der Abgasstrom durch den Mischer 68 strömt.
Der Mischer 68 ist statisch (unbeweglich) und wird nicht elektrisch oder mechanisch gesteuert. Der Mischer kann an Enden eines Abgasrohrs anliegen. Das Rohr kann einen kleineren Umfang als der Mischer 68 aufweisen, so dass ein Teil des Mischers 68 außerhalb des Abgasrohrs positioniert ist. Das Abgasrohr kann unterbrochen sein, so dass ein erstes Rohr an ein erstes Ende des Mischers 68 gekoppelt ist und ein zweites Rohr an ein zweites Ende des Mischers 68 gekoppelt ist. Ein Beispiel für den an ein Abgasrohr gekoppelten Mischer wird in 4 gezeigt. Der Mischer 68 wird unten ausführlicher beschrieben.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Auslasskanal zusätzlich oder alternativ mehr als einen Mischer 68 umfassen. Es können zum Beispiel genau zwei Mischer vorgesehen sein. In dem zwei Mischer umfassenden Beispiel sind möglicherweise keine Komponenten zwischen einem ersten Mischer und einem zweiten Mischer positioniert. Bei anderen Ausführungsformen können die Mischer durch eine oder mehrere Auslasskomponenten getrennt sein (zum Beispiel einen Abgassensor, einen Partikelfilter, einen Katalysator usw.). Für einen Fachmann liegt auf der Hand, dass im Auslasskanal 48 eine geeignete Anzahl von Mischern vorgesehen sein kann. Die mindestens zwei Mischer können in ähnlichen oder entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sein.
Ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 140 kann einen gewünschten Anteil von Abgas vom Auslasskanal 48 über einen AGR-Kanal 152 zum Einlasskrümmer 44 leiten. Die Menge an AGR, die für den Einlasskrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkammer zu regulieren und so ein Verfahren zum Steuern des Zündzeitpunkts während einiger Verbrennungsmodi bereitzustellen.
In 1 ist die Steuerung 12 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs /Ausgangs-Ports (I/O) 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Nurlesespeicher(ROM)-Chip 106 (zum Beispiel nichtflüchtiger Speicher) gezeigt wird, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 kann neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren erhalten, darunter die Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF – Mass Air Flow) von dem Luftmassensensor 120; die Motorkühlmitteltemperatur (ECT - Engine Coolant Temperature) von einem mit einer Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; ein Motorpositionssignal von einem Hall-Sensor 118 (oder Sensor anderer Art), der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; die Drosselstellung (TP – throttle position) von einem Drosselstellungssensor 65; und ein Absolutkrümmerdrucksignal (MAP – Manifold Absolute Pressure) von dem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal kann durch die Steuerung 12 von dem Kurbelwellenpositionssensor 118 erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal stellt auch eine Angabe für Vakuum oder Druck in dem Einlasskrümmer 44 bereit. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Kombinationen der oben genannten Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des Motorbetriebs kann das Motordrehmoment aus der Ausgabe des MAP-Sensors 122 und der Motordrehzahl abgeleitet werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Basis für das Schätzen der Last (einschließlich Luft), die in den Zylinder angesaugt wird, bereitstellen. In einem Beispiel kann der Kurbelwellenstellungssensor 118, der auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet wird, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle erzeugen.
Das Nurlesespeicher-Speichermedium 106 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die nicht flüchtige Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und verwendet die verschiedenen Aktuatoren von 1 zur Einstellung des Motorbetriebs basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mischers 200. Der Mischer 200 kann ähnlich wie der Mischer 68 von 1 verwendet werden. Solche Mischer können zur Verbesserung der Homogenität eines Gases verwendet werden. Der Mischer 200 umfasst ein Außenrohr 210, erste Rohrleitungen 220 und zweite Rohrleitungen 230. In der Darstellung von 2 sind alle drei Komponenten unter Bildung eines zusammenhängenden und ununterbrochenen Systems miteinander verbunden gezeigt. Der Mischer 200 kann entlang einem Auslasskanal 208 mit sich vom Außenrohr 210 in den Auslasskanal erstreckenden Rohrleitungen positioniert sein. Der Mischer 200 empfängt einen Teil des Abgasstroms über Einlässe und Auslässe der Rohrleitungen und Rohre zur Vergrößerung einer Abgasstrompfadstrecke und Verbesserung des Mischens. Für einen Fachmann liegt auf der Hand, dass der Mischer an anderen Stellen eines Fahrzeugs oder in verschiedenen Arten von Fahrzeugen zum Mischen von Gas verwendet werden kann.
Ein Achsensystem 290 umfasst in der Darstellung drei Achsen, eine X-Achse in horizontaler Richtung, eine Y-Achse in vertikaler Richtung und eine Z-Achse in einer zur X- und Y-Achse senkrechten Richtung. Die mittlere Achse 295 des Mischers 200 ist gestrichelt dargestellt und verläuft parallel zur X-Achse. Der Mischer 200 ist um die mittlere Achse 295 symmetrisch.
Der Mischer 200 kann ein einziges, kompaktes bearbeitetes Teil sein. Der Mischer 200 kann aus einem Keramikmaterial und/oder einer Metalllegierung und/oder einem Silikonderivat und/oder anderen geeigneten Materialien bestehen, die dazu in der Lage sind, hohen Temperaturen standzuhalten, während sie auch Reibung mindern, die ein Abgasstrom erfährt, so dass ein Abgasdruck durch den Mischer 200 nicht verringert wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 200 eine oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfassen, so dass Abgas die Flächen des Mischers 200 berühren kann, ohne Ruß auf dem Mischer 200 abzulagern.
Der Mischer 200 umfasst einen Innenkanal (nicht gezeigt), der zwischen dem Außenrohr 210, den ersten Rohrleitungen 220 und den zweiten Rohrleitungen 230 geteilt wird. Der Innenkanal kann als ein innerhalb der Flächen des Mischers für das Durchströmen von Abgas positionierter gemeinsamer Raum definiert werden. Der Innenkanal kann Gas von Einlässen und Auslässen des Mischers empfangen, wobei das Gas parallel, schräg und/oder senkrecht zu Gas im Auslasskanal 208 strömen kann. Ein solches Ändern von Abgasstrom im Innenkanal vergrößert eine Strömungsstrecke, ohne eine Länge des Auslasskanals 208 zu vergrößern. Der Mischer kann ferner Abgasstrom ändern (zum Beispiel einen laminaren Strom unterbrechen oder Verbrennungspartikel umleiten), um Turbulenzen zu erzeugen und ein Mischen zu fördern. Dadurch können Packaging-Zwänge vermindert werden, während sich der Motorbetrieb verbessern kann.
Die ersten Rohrleitungen 220 und zweiten Rohrleitungen 230 sind physisch an das Außenrohr 210 gekoppelt. Die Rohrleitungen sind nicht drehbar fixiert und unbeweglich (stationär). Die Rohrleitungen weisen einen im Wesentlichen gleichen Umfang auf, sind aber unterschiedlicher Länge, wobei die ersten Rohrleitungen 220 länger als die zweiten Rohrleitungen 230 sind. In einigen Beispielen können die zweiten Rohrleitungen 230 länger als die ersten Rohrleitungen 220 sein. In anderen Beispielen können die Rohrleitungen im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.
Mehrere erste Rohrleitungen 220 sind proximal zu einem stromaufwärtigen Ende 202 des Außenrohrs 210 positioniert. In einem Beispiel sind genau vier erste Rohrleitungen 220 vorgesehen. In einem anderen Beispiel sind mehr oder weniger als vier erste Rohrleitungen 220 vorgesehen. Die ersten Rohrleitungen 220 weisen eine(n) im Wesentlichen gleiche Länge, Durchmesser und Höhe auf. Die ersten Rohrleitungen 220 sind, wie dargestellt, zylindrisch, jedoch können auch andere geeignete Formen realisiert werden. Ein Querschnitt der ersten Rohrleitungen entlang der Z-Achse ist kreisförmig. Bei einigen Ausführungsformen kann der Querschnitt elliptisch, quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig usw. sein.
Die ersten Rohrleitungen 220 erstrecken sich vom Außenrohr 210 radial nach innen zur mittleren Achse 295. Die ersten Rohrleitungen 220 sind gleichmäßig voneinander beabstandet. In einem Beispiel können die ersten Rohrleitungen 220 nebeneinander einen Winkel von 90° bilden. Deshalb verlaufen die gegenüber einander positionierten ersten Rohrleitungen 220 parallel, während die nebeneinander positionierten Rohrleitungen 220 senkrecht verlaufen. Ein erstes Ende 222 ist physisch an das Außenrohr 210 gekoppelt, und ein zweites Ende 224 verläuft proximal zur mittleren Achse 295. Die ersten Rohrleitungen 222 sind offen, so dass sich der Innenkanal der ersten Rohrleitungen 220 in den Innenkanal des Außenrohrs 210 erstreckt und fluidisch daran gekoppelt ist. Die zweiten Enden 224 sind geschlossen, und es strömt kein Gas durch sie. Die zweiten Enden 224 sind um die mittlere Achse 295 voneinander beabstandet. Auf diese Weise sind die ersten Rohrleitungen 220 nicht physisch aneinander gekoppelt.
Erste Rohrleitungsöffnungen 226 sind proximal zu den zweiten Enden 224 positioniert und koppeln fluidisch die ersten Rohrleitungen 220 mit dem Auslasskanal 208. Jede der ersten Rohrleitungen 220 umfasst mindestens eine der ersten Rohrleitungsöffnungen 226. In einem Beispiel umfasst jede Rohrleitung der ersten Rohrleitungen 220 genau zwei erste Rohrleitungsöffnungen 226, so dass insgesamt genau acht erste Rohrleitungsöffnungen 226 vorhanden sind. In einem anderen Beispiel umfasst jede Rohrleitung mehr als zwei erste Öffnungen 226. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 sind so ausgerichtet, dass ein vorderer Teil dem stromaufwärtigen Ende 202 zugekehrt ist, ein hinterer Teil einem stromabwärtigen Ende 204 zugekehrt ist und ein mittlerer Teil dem Außenrohr 210 zugekehrt ist. Als Alternative dazu können die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 bezüglich der mittleren Achse 295 einer radial nach außen verlaufenden Richtung zugekehrt sein. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 sind auf Seiten der ersten Rohrleitungen 220, die dem Außenrohr 210 zugekehrt sind, einander gegenüber positioniert. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 sind mit dem Innenkanal fluidisch gekoppelt, wodurch der Mischer 200 Abgas über die ersten Öffnungen 226 empfangen und/oder austreiben kann. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 und die ersten Enden 222 sind die einzigen Öffnungen der ersten Rohrleitungen 220, durch die Gas strömen kann. Gas kann in eine erste Rohrleitung 220, in das Außenrohr 210 und in eine zweite, andere erste Rohrleitung 220 strömen.
Die zweiten Rohrleitungen 230 sind zwischen dem stromaufwärtigen Ende 202 und dem stromabwärtigen Ende 204 stromabwärts der ersten Rohrleitungen 220 positioniert. Bei einigen Ausführungsformen können sich die zweiten Rohrleitungen 230 stromaufwärts der ersten Rohrleitungen 220 befinden, wobei die zweiten Rohrleitungen proximal zum stromaufwärtigen Ende 202 sind und die ersten Rohrleitungen 220 zwischen dem stromaufwärtigen 202 und stromabwärtigen 204 Ende liegen. Eine Anzahl von zweiten Rohrleitungen 230 kann gleich einer Anzahl von ersten Rohrleitungen 220 sein. In einem Beispiel können genau vier erste Rohrleitungen 220 und vier zweite Rohrleitungen 230 vorgesehen sein. In einem anderen Beispiel ist die Anzahl von zweiten Rohrleitungen 230 kleiner oder größer als die Anzahl der ersten Rohrleitungen 220. Die zweiten Rohrleitungen 230 erstrecken sich vom Außenrohr 210 parallel zu den ersten Rohrleitungen 220 radial nach innen zur mittleren Achse 295. Die nebeneinanderliegenden zweiten Rohrleitungen 230 sind senkrecht und die sich gegenüberliegenden zweiten Rohrleitungen sind parallel. Die äußeren Enden 232 der zweiten Rohrleitungen 230 sind physisch an das Außenrohr 210 gekoppelt. Die inneren Enden 234 der zweiten Rohrleitungen verlaufen distal zum Außenrohr 210 proximal zur mittleren Achse 295. Die äußeren Enden 232 sind offen, so dass sich der Innenkanal der zweiten Rohrleitungen 230 in den Innenkanal des Außenrohrs 210 erstreckt und fluidisch daran gekoppelt ist. Die inneren Enden 234 sind geschlossen, und es strömt kein Gas durch sie.
Die äußeren Öffnungen 236 sind proximal zu den äußeren Enden 232 positioniert. Die inneren Öffnungen 238 sind distal zu den äußeren Öffnungen 236 proximal zu den inneren Enden 234 positioniert. Die äußeren 236 und inneren 238 Öffnungen koppeln fluidisch die zweiten Rohrleitungen 230 an den Auslasskanal 208. In einem Beispiel ist eine Anzahl von äußeren Öffnungen 236 größer als eine Anzahl von inneren Öffnungen 238, wobei genau acht der äußeren Öffnungen 236 und vier der inneren Öffnung 238 vorgesehen sind. Jede Rohrleitung der zweiten Rohrleitungen 230 kann zwei äußere Öffnungen 236 und eine der inneren Öffnungen 238 umfassen. Die äußeren Öffnungen 236 sind auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Rohrleitungen 230, bezüglich der mittleren Achse 295 einer radial nach außen verlaufenden Richtung zugekehrt, positioniert. Die äußeren Öffnungen 236 sind so ausgerichtet, dass ein vorderer Teil einer dem Abgasstrom entgegengesetzten Richtung zugekehrt ist, ein hinterer Teil einer parallel zum Abgasstrom verlaufenden Richtung zugekehrt ist, und ein mittlerer Teil einer senkrecht zum Abgasstrom verlaufenden Richtung zugekehrt ist, ähnlich wie die ersten Öffnungen 226. Die inneren Öffnungen 238 sind einer Abgaszustromrichtung zugekehrt, die von dem stromaufwärtigen Ende 202 zu dem stromabwärtigen Ende 204 verläuft. Die äußeren Öffnungen 236, die inneren Öffnungen 238 und die äußeren Enden 232 sind die einzigen Öffnungen der zweiten Rohrleitungen 230, durch die Gas strömen kann.
Die zweiten Rohrleitungen 230 sind kürzer als die ersten Rohrleitungen 220, so dass sich die zweiten Enden 224 näher als die inneren Enden 234 an der mittleren Achse 295 befinden. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind gleichmäßig voneinander beabstandet, wobei ein Raum zwischen den zweiten Rohrleitungen 230 im Wesentlichen gleich dem Raum zwischen den ersten Rohrleitungen 220 ist. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind physisch nicht aneinander oder an die ersten Rohrleitungen 220 gekoppelt. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind fluidisch nicht aneinander oder an die ersten Rohrleitungen 220 gekoppelt. Gas von einer ersten der zweiten Rohrleitungen 230 kann jedoch in das Außenrohr 210 und in eine zweite, andere der zweiten Rohrleitungen 230 strömen.
Die zweiten Rohrleitungen 230 sind um einen bestimmten Winkel von den ersten Rohrleitungen 220 versetzt. In einem Beispiel sind die zweiten Rohrleitungen 230 um genau 45° bezüglich der ersten Rohrleitungen 220 um die mittlere Achse 295 gedreht. Durch ein solches nicht genaues Aufeinanderausrichten der Rohrleitungen können die Rohrleitungen Abgas aus verschiedenen Bereichen eines Auslasskanals über die entsprechenden Öffnungen sammeln. Eine Abgaszusammensetzung kann nach Durchströmen eines oder mehrerer Teile des Mischers 200 an Homogenität gewinnen, was zu einer größeren Datenanalyse (zum Beispiel Gaszusammensetzung, Rußkonzentration usw.) und/oder Reaktivität (zum Beispiel Oxidation, Reduktion usw.) für einen Sensor bzw. eine Nachbehandlungsvorrichtung führt.
Ferner umfasst der Mischer 200 stromabwärtige Öffnungen 212, die das Außenrohr 210 fluidisch mit dem Auslasskanal 208 koppeln. Die Anzahl von ersten Rohrleitungsöffnungen 226, äußeren Öffnungen 236 und stromabwärtigen Öffnungen 212 kann gleich oder ungleich sein. In einem Beispiel sind genau acht der ersten Rohrleitungsöffnungen 226, äußeren Öffnungen 236 und stromabwärtigen Öffnungen 212 vorgesehen. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226, die äußeren Öffnungen 236, die inneren Öffnungen 238 und die stromabwärtigen Öffnungen 212 sind bezüglich der mittleren Achse 295 radial nicht genau aufeinander ausgerichtet. Die stromabwärtigen Öffnungen 212, die ersten Rohrleitungsöffnungen 226, die äußeren Öffnungen 236, die inneren Öffnungen 238 sind die einzigen Einlässe und Auslässe, die den Mischer 200 fluidisch mit dem Auslasskanal 208 verbinden. Es gibt keine anderen Einlässe oder Auslässe als die beschriebenen.
Abgas im Außenrohr 210 kann in den Auslasskanal 208 und/oder die ersten Rohrleitungen 220 und/oder die zweiten Rohrleitungen 230 strömen. Abgas in den ersten Rohrleitungen 220 kann in den Auslasskanal 208 und/oder das Außenrohr 210 strömen. Abgas in den zweiten Rohrleitungen 230 kann in den Auslasskanal 208 und/oder das Außenrohr 210 strömen. Dadurch kann der Mischer Abgas durch ein erstes Merkmal erhalten und das Abgas zu einem zweiten Merkmal leiten, wodurch ein verstärktes Mischen ermöglicht wird.
3 zeigt eine perspektivische Frontansicht des Mischers 200. Somit sind die zuvor eingeführten Komponenten in den folgenden Figuren ähnlich nummeriert. Der Mischer 200 ist ein zusammenhängender Mischer, der ein Außenrohr 210, erste Rohrleitungen 220 und zweite Rohrleitungen 230 umfasst. Der Mischer 200 ist hohl und dazu konfiguriert, Abgas von einem Auslasskanal 208 zu empfangen. Ein Teil des Mischers 200 ist weggelassen, um innere Merkmale des Mischers, die bei der vorliegenden Ansicht ansonsten verdeckt sein würden, zu zeigen. Die drei Komponenten teilen einen Innenkanal 302. Durch den Mischer 200 abgefangenes Gas vom Auslasskanal 208 kann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 302 (im Außenrohr 210, in den ersten Rohrleitungen 220 und/oder in den zweiten Rohrleitungen 230) strömen, bevor es in den Auslasskanal 208 zurückströmt. Der Mischer 200 ist hermetisch gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet, wobei Gas vom Auslasskanal nicht durch und/oder um den Mischer zu einer Umgebungsatmosphäre strömen kann.
Wie oben beschrieben, sind die zweiten Rohrleitungen 230 winkelförmig von den ersten Rohrleitungen 220 versetzt, wobei die zweiten Rohrleitungen im Vergleich zu den ersten Rohrleitungen um 45° um die mittlere Achse 295 gedreht sind. Somit ist eine der zweiten Rohrleitungen 230 direkt hinter einem Raum zwischen jeder der ersten Rohrleitungen 220 positioniert, wie in der vorliegenden Ansicht und in 5 gezeigt. Ein entlang einem Umfang des Außenrohrs 210 positionierter Raum befindet sich zwischen jeder der ersten 220 und zweiten 230 Rohrleitungen. Stromabwärtige Öffnungen 212 sind hinter jedem der Räume zwischen den Rohrleitungen positioniert.
Durch ein solches Versetzen der Rohrleitungen kann um die ersten Rohrleitungen 220 strömendes Abgas in die zweiten Rohrleitungen 230 strömen, wodurch ein Bereich vergrößert wird, in dem der Mischer 200 Gas abfangen kann. Ferner kann zwischen den Rohrleitungen strömendes Gas in die stromabwärtigen Öffnungen 212 strömen. Darüber hinaus sind Öffnungen des Mischers 200 (erste Rohrleitungsöffnungen 226, äußere Öffnungen 236, innere Öffnungen 238 und stromabwärtige Öffnungen 212) so angeordnet, dass der Mischer Gas entlang einem Bereich von inneren und äußeren Radien des Auslasskanals 208 empfangen und ausstoßen kann. In einem Beispiel können die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 Abgas entlang einem inneren Radius ausstoßen, während die äußeren Öffnungen 236 Abgas entlang einem äußeren Radius ausstoßen können. Dies kann Turbulenzen und Mischen verstärken, wodurch letztendlich die Homogenität des Gases verbessert werden kann, was zu verbesserter Gascharakterisierung und -reaktivität führt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Mischers 200, der außerhalb eines Abgasrohrs 404 entlang einem Auslasskanal 208 positioniert ist. Das Abgasrohr ist zum Ankoppeln an den Mischer 200 konfiguriert, der zum Empfang von Abgas vom Auslasskanal 208 konfiguriert ist. Der Mischer 200 umfasst Merkmale, die innerhalb und außerhalb des Abgasrohrs positioniert sind, wie unten beschrieben. Gestrichelte Linien stellen Merkmale des Mischers 200 dar, die durch das Abgasrohr 404 verdeckt sind.
Ein Achsensystem 490 umfasst in der Darstellung drei Achsen, eine X-Achse in horizontaler Richtung, eine Y-Achse in vertikaler Richtung und eine Z-Achse in einer zur X- und Y-Achse senkrechten Richtung. Eine mittlere Achse 495 des Auslasskanals 208 ist gestrichelt dargestellt und verläuft parallel zur Z-Achse. Pfeile 498 zeigen eine allgemeine Richtung des Abgases durch den Auslasskanal 208, die im Wesentlichen parallel zur Z-Achse verläuft.
Der Mischer 200 ist mit dem Abgasrohr 404 stoffschlüssig verbunden oder damit verschweißt, wodurch eine hermetische Dichtung gebildet wird. Gas im Auslasskanal 208 kann durch eine mittlere Öffnung des Mischers 200, die innerhalb des Außenrohrs 210 positioniert ist, strömen. Das Außenrohr 210 ähnelt einem Ring und ist in Flächenkontakt mit dem Abgasrohr 404 außerhalb des Auslasskanals 208 positioniert. Das Außenrohr 210 ist zum Abgasrohr 404 konzentrisch. Das Außenrohr 210 kann als eine kreisförmige Mischkammer dienen, in der sich Abgas außerhalb des Abgasrohrs 404 im Außenrohr 210 vermischt. Es kann kein Gas zwischen dem Abgasrohr 404 und dem Mischer 200 zu einer Umgebungsatmosphäre strömen. Die ersten Rohrleitungen 220 und die zweiten Rohrleitungen 230 erstrecken sich vom Außenrohr 210 in den Auslasskanal 208. In einem Beispiel kann das Abgasrohr 404 maschinell mit geometrischen Öffnungen zur Aufnahme der ersten 220 und zweiten 230 Rohrleitungen bearbeitet sein, während ein Abgasstrom zur Umgebungsatmosphäre verhindert wird. Als Alternative dazu kann das Abgasrohr 404 einen ringförmigen Spalt über eine gewisse Länge des Mischers 200 umfassen, wobei die Rohrleitungen durch den Spalt ragen. Auf diese Weise kann das Abgasrohr 404 unterbrochen sein (zum Beispiel aus zwei Teilen bestehen), wobei der Mischer 200 physisch an die entsprechenden Enden des Abgasrohrs 404 gekoppelt ist. Es strömt aufgrund der hermetischen Kopplung zwischen dem Mischer 200 und dem Abgasrohr 404 kein Abgas aus dem Spalt. Der ringförmige Spalt wird unten ausführlicher beschrieben.
Der Mischer 200 umfasst mehrere Einlässe und Auslässe, die entlang dem Außenrohr 210, den ersten Rohrleitungen 220 und den zweiten Rohrleitungen 230 positioniert sind und einen Innenkanal (zum Beispiel den Innenkanal 302), der zwischen den drei Komponenten des Mischers 200 geteilt wird, fluidisch an den Auslasskanal 208 koppeln, wie oben beschrieben. Abgas vom Auslasskanal 208 kann in den Mischer 200 eintreten und durch das Außenrohr 210 und/oder die ersten Rohrleitungen 220 und/oder die zweiten Rohrleitungen 230 strömen. Ein Großteil des Mischers 200 ist gegen den Auslasskanal 208 abgedichtet.
Der Innenkanal des Mischers 200 ist sowohl innerhalb als auch außerhalb des Auslasskanals 208 positioniert. Zum Beispiel ist ein Teil des Innenkanals im Außenrohr 210 vollständig außerhalb des Auslasskanals 208 positioniert. Infolgedessen kann sich Gas im Außenrohr 210 außerhalb des Abgasrohrs 404 vermischen, bevor es in den Auslasskanal 208 zurückströmt. Ein anderer Teil des Innenkanals in den ersten Rohrleitungen 220 und den zweiten Rohrleitungen 230 ist innerhalb des Auslasskanals 208 positioniert. Gas in den Rohrleitungen kann sich entlang dem Auslasskanal 208 vermischen. Vom Mischer 200 über das Außenrohr 210 und/oder die ersten Rohrleitungen 220 und/oder die zweiten Rohrleitungen 230 in den Auslasskanal 208 strömendes Gas strömt in einer schräg und/oder senkrecht zum Pfeil 498 (Abgasstrom) verlaufenden Richtung.
5 zeigt eine isometrische Frontansicht des Mischers 200. Der Mischer 200 ist ein zusammenhängender Mischer, der ein Außenrohr 210, erste Rohrleitungen 220 und zweite Rohrleitungen 230 umfasst. Die ersten Rohrleitungen 220 und die zweiten Rohrleitungen 230 erstrecken sich in den Auslasskanal 208.
Ein Achsensystem 590 umfasst in der Darstellung drei Achsen, eine X-Achse in horizontaler Richtung, eine Y-Achse in vertikaler Richtung und eine Z-Achse in einer zur X- und Y-Achse senkrechten Richtung. Eine allgemeine Gasstromrichtung durch den Auslasskanal 208 verläuft in Z-Richtung. Der Mischer 200 ist um die X -und Y-Achse symmetrisch.
Das Außenrohr 210, die ersten Rohrleitungen 220 und die zweiten Rohrleitungen 230 umfassen Einlässe und Auslässe, die den Mischer 200 fluidisch mit dem Auslasskanal 208 verbinden. In einer von stromaufwärts nach stromabwärts verlaufend beschriebenen Richtung (in der positiven Z-Richtung) umfassen die ersten Rohrleitungen 220 die ersten Rohrleitungsöffnungen 226, die zweiten Rohrleitungen 230 umfassen äußere Öffnungen 236 und innere Öffnungen 238 und das Außenrohr 210 umfasst stromabwärtige Öffnungen 212.
Die ersten Rohrleitungen 220, die zweiten Rohrleitungen 230 und die stromabwärtigen Öffnungen 212 sind radial nicht genau aufeinander ausgerichtet, so dass Merkmale des Mischers 200 einander nicht außer Kraft setzen. Auf diese Weise sind Merkmale des Mischers 200 (zum Beispiel die ersten Rohrleitungen 220 und die ersten Rohrleitungsöffnungen 226, die zweiten Rohrleitungen 230 und die äußeren 236 und inneren 238 Öffnungen und die stromabwärtigen Öffnungen 212) komplementär. Ferner sind alle Öffnungen entlang der X- und/oder Y- und/oder Z-Achse voneinander beabstandet. Auf diese Weise sind die Öffnungen entlang ungleichen Bereichen des Auslasskanals 208 positioniert. Dies gestattet, dass der Mischer 200 Abgas von verschiedenen Teilen des Auslasskanals empfängt, wodurch eine Wahrscheinlichkeit des Empfangs verschiedener Abgaszusammensetzungen erhöht wird. Die Abgase können sich vermischen und homogenisieren, bevor sie aus dem Mischer 200 und zurück in den Auslasskanal 208 strömen.
Die ersten 220 und die zweiten 230 Rohrleitungen erstrecken sich radial nach innen zu einer Mitte des Mischers 200. Die ersten Rohrleitungen 220 sind länger als die zweiten Rohrleitungen 230, wobei eine Länge der ersten Rohrleitungen größer als eine Länge der zweiten Rohrleitungen ist. Infolgedessen sind die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 näher an der Mitte des Mischers 200 als die inneren Öffnungen 238 positioniert, wodurch ermöglicht wird, dass die Öffnungen verschiedene Abgasströme auffangen.
Die ersten Rohrleitungen 220 und die zweiten Rohrleitungen 230 verlaufen schräg zueinander, wobei keine der ersten 220 und zweiten 230 Rohrleitungen parallel verlaufen. Die ersten Rohrleitungen 220 sind um einen Winkel 2θ voneinander getrennt. In einem Beispiel kann der Winkel 2θ genau gleich 90° sein. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind auch um den Winkel 2θ voneinander getrennt. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind bezüglich der ersten Rohrleitungen 220 so um die Z-Achse gedreht, dass ein Winkel θ die ersten 220 und die zweiten 230 Rohrleitungen trennt. In einem Beispiel beträgt der Winkel θ genau 45. Die stromabwärtigen Öffnungen 212 sind, wie gezeigt, direkt hinter den winkelförmigen Räumen zwischen den ersten Rohrleitungen 220 und den zweiten Rohrleitungen 230 positioniert. Auf diese Weise kann jede der Öffnungen Gas von verschiedenen Stellen des Auslasskanals 208 einfangen und Mischgas zu verschiedenen Stellen des Auslasskanals 208 zurückführen. Das Versetzen des Mischers 200 auf diese Weise kann die Gashomogenität und das Mischen verbessern.
6A zeigt einen Querschnitt 600A, der die ersten Rohrleitungen 220 entlang der X-Achse des Mischers 200 enthält, wie in 5 dargestellt. Der Querschnitt 600A enthält aufgrund des oben beschriebenen Versatzes nicht die zweiten Rohrleitungen oder die stromabwärtigen Öffnungen. Der Querschnitt 600A enthält ein Abgasrohr 602A mit einem Auslasskanal 604A.
Ein Achsensystem 690A ist mit zwei Achsen dargestellt, einer X-Achse in horizontaler Richtung und einer Y-Achse in vertikaler Richtung. Eine mittlere Achse 695A des Auslasskanals 604A wird durch große Strichlinien dargestellt und verläuft parallel zur X-Achse. Der Pfeil 698 zeigt eine allgemeine Richtung des Abgases durch den Auslasskanal 604A, die im Wesentlichen parallel zur X-Achse verläuft. Eine mittlere Achse 699 der ersten Rohrleitungen 220 wird durch kleine Strichlinien dargestellt. Ein großer Strich ist größer als ein kleiner Strich der Strichlinie.
Wie oben beschrieben, ist das Außenrohr 210 ringförmig und umgibt vollständig das Abgasrohr 602A, wobei sich die ersten Rohrleitungen 220 durch eine gesamte Dicke des Abgasrohrs 602A in den Auslasskanal 604A erstrecken. Die gezeigten ersten Rohrleitungen sind entlang der mittleren Achse 699 ausgerichtet. Das Außenrohr 210 und die ersten Rohrleitungen 220 sind um die mittlere Achse 695A symmetrisch.
Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 sind nahe den zweiten Enden 224 proximal zur mittleren Achse 695 positioniert. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 sind auf einer Seite der ersten Rohrleitungen 220, die einer senkrecht zu der X- und Y-Achse verlaufenden Richtung zugekehrt ist, positioniert. Gas vom Auslasskanal 604A kann durch die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 und in die ersten Rohrleitungen 220 strömen, wobei es durch mindestens einen Teil eines Innenkanals 610A strömt, bevor es aus dem Mischer 200 heraus und zurück in den Auslasskanal 604A strömt. Gas kann in einem Beispiel durch eine erste Rohrleitung 220 eintreten, in das Außenrohr 210 und aus einer zweiten, anderen ersten Rohrleitung 220 strömen. Die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 geben Mischgas in einer im Wesentlichen senkrecht zum Pfeil 698 (Abgasstrom) verlaufenden Richtung an den Auslasskanal 604A ab.
Ein Abstand 680A zwischen den ersten Rohrleitungen 220 und einer stromabwärtigen des Außenrohrs 210 ist in einem Beispiel genau gleich 50 mm. In einem anderen Beispiel kann der Abstand 680A größer oder kleiner als 50 mm sein. Eine Form des Querschnitts 600A über oder unter der mittleren Achse 295 ist im Wesentlichen "L-förmig".
6B zeigt einen zweidimensionalen Querschnitt 600B zweiter Rohrleitungen 230 entlang der X-Achse des Mischers 200, wie in 5 dargestellt. Der Querschnitt 600B ist weiter entlang der Z-Achse (weiter stromabwärts) von 5 als der Querschnitt 600A von 6A. Somit enthält der Querschnitt 600B aufgrund des oben beschriebenen Versatzes nicht die ersten Rohrleitungen 220 oder die stromabwärtigen Öffnungen 212.
Ein Achsensystem 690B ist mit zwei Achsen dargestellt, einer X-Achse in horizontaler Richtung und einer Y-Achse in vertikaler Richtung. Eine mittlere Achse 695B des Auslasskanals 604B wird durch große Strichlinien dargestellt und verläuft parallel zur X-Achse. Der Pfeil 698B zeigt eine allgemeine Richtung des Abgases durch den Auslasskanal 604B, die im Wesentlichen parallel zur X-Achse verläuft. Eine mittlere Achse 699B der zweiten Rohrleitungen 230 wird durch kleine Strichlinien dargestellt.
Die zweiten Rohrleitungen 230 erstrecken sich über entsprechende Schlitze des Abgasrohrs 602B durch eine gesamte Dicke des Rohrs. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind dazu konfiguriert, Abgas über äußere 236 und innere 238 Öffnungen zu empfangen und/oder auszustoßen. Das Abgas kann in irgendeinem Teil des Innenkanals 610B gemischt werden, bevor es in den Auslasskanal 604B zurückströmt. Die zweiten Rohrleitungen 230 sind entlang der mittleren Achse 699B ausgerichtet. Die zweiten Rohrleitungen 230 und das Außenrohr 210 sind um die mittlere Achse 695B symmetrisch.
Die äußeren Öffnungen 236 sind entlang einem Außenumfang des Auslasskanals 604B distal zur mittleren Achse 695B positioniert. Die äußeren Öffnungen 236 sind auf einer Seite der zweiten Rohrleitungen 230, die einer senkrecht zu der X- und Y-Achse verlaufenden Richtung zugekehrt ist, positioniert. Die äußeren Öffnungen 236 können Abgasstrom in einer senkrecht zum Pfeil 698B (Abgasstrom) verlaufenden Richtung empfangen oder ausstoßen. Die inneren Öffnungen 238 sind distal zu den äußeren Öffnungen 236 proximal zur mittleren Achse 695B positioniert. Die inneren Öffnungen 238 sind auf einer Seite der zweiten Rohrleitungen 230, die einer Richtung zuströmenden Abgasstroms zugekehrt ist, positioniert. Die inneren Öffnungen 238 stoßen Abgasstrom in einer entgegengesetzt zum Pfeil 698B (Abgasstrom) verlaufenden Richtung aus.
Ein Abstand 680B zwischen den zweiten Rohrleitungen 230 und einem stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Ende ist gleich der Hälfte des Abstands 680A von 6A. Somit sind die zweiten Rohrleitungen 230 gleich weit von dem stromaufwärtigen und stromabwärtigen Ende entlang einer Mitte des Mischers 200 positioniert. In einem Beispiel beträgt der Abstand 680B genau 25 mm. In einem anderen Beispiel ist der zweite Abstand größer oder kleiner als 25 mm. Eine Form des Mischers 200 entlang der X-Achse über oder unter der mittleren Achse 695B ist im Wesentlichen "T-förmig".
6C zeigt einen zweidimensionalen Querschnitt 600C des Mischers 200, der einen Teil des Außenrohrs 210 entlang der X-Achse, wie in 5 dargestellt, enthält. Der Querschnitt 600C verläuft weiter entlang der Z-Achse von 5 und enthält aufgrund des oben beschriebenen Versatzes nicht die ersten Rohrleitungen 220 oder die zweiten Rohrleitungen 230.
Ein Achsensystem 690C ist mit zwei Achsen dargestellt, einer X-Achse in horizontaler Richtung und einer Y-Achse in vertikaler Richtung. Eine mittlere Achse 695C des Abgasrohrs 602C wird gestrichelt gezeigt und verläuft parallel zur X-Achse. Der Pfeil 298 zeigt eine allgemeine Richtung des Abgases durch den Auslasskanal 208 und verläuft im Wesentlichen parallel zur X-Achse.
Die stromabwärtigen Öffnungen 212 verlaufen durch eine gesamte Dicke des Abgasrohrs 602C und verbinden fluidisch das Außenrohr 210 mit dem Auslasskanal 604C. Gas kann in die oder aus den stromabwärtigen Öffnungen 212 in einer senkrecht zum Pfeil 698C (Abgasstrom) verlaufenden Richtung strömen.
7 zeigt Querschnitte der 6A, 6B in 6C, die übereinandergelegt sind, um einen allgemeinen Querschnitt des Mischers 200 zu zeigen. Auf diese Weise werden die radialen Versatze des Mischers 200 bei der gegenwärtigen Ausführungsform nicht gezeigt. Der Mischer 200 umfasst ein Außenrohr 210, erste Rohrleitungen 220 und zweite Rohrleitungen 230 mit Öffnungen zum Ändern eines Abgasstroms. Der Mischer 200 umfasst stromabwärtige Öffnungen 212, erste Öffnungen 226, äußere Öffnungen 236 und innere Öffnungen 238 zur fluidischen Kopplung eines Innenkanals 720 mit dem Auslasskanal 708. Wie oben beschrieben, sind die Öffnungen des Mischers 200 nicht richtig aufeinander ausgerichtet. Dadurch kann der Mischer 200 Abgas von und/oder zu verschiedenen Bereichen des Auslasskanals 708 empfangen und/oder ausstoßen.
Ein Achsensystem 790 ist mit zwei Achsen dargestellt, einer X-Achse in horizontaler Richtung und einer Y-Achse in vertikaler Richtung. Eine mittlere Achse 795 des Auslasskanals 202 ist gestrichelt dargestellt und verläuft parallel zur X-Achse. Der Pfeil 798 zeigt eine allgemeine Richtung des Abgases durch den Auslasskanal 708 im Wesentlichen parallel zur X-Achse.
Ein Abgasrohr 702 ist mit einem zwischen den ersten Rohrleitungen 220 und den zweiten Rohrleitungen 230 positionierten Spalt unterbrochen. Ein stromaufwärtiger Teil 704 des Abgasrohrs ist physisch an ein stromaufwärtiges Ende 740 des Mischers 200 gekoppelt. Ein stromabwärtiger Teil 706 des Abgasrohrs ist physisch an das Außenrohr 210 und die zweiten Rohrleitungen 230 von einem mittleren Teil 752 zu einem stromabwärtigen Ende 750 gekoppelt. Es strömt kein Gas zwischen dem Abgasrohr 702 und dem Mischer 200.
Der Auslasskanal 708 kann entlang verschiedenen Stellen des Auslasskanals verschiedene Verbindungen mit ungleicher Zusammensetzung umfassen. Zum Beispiel kann sich Abgas in der Nähe einer Mitte des Auslasskanals 708 von Abgas entlang einem oberen Teil des Auslasskanals unterscheiden. Ein erster Strom wird durch einen in durchgezogener Linie dargestellten Pfeil gezeigt, ein zweiter Strom wird durch einen in kleiner Strichlinie dargestellten Pfeil gezeigt, und ein dritter Strom wird durch einen in mittlerer Strichlinie dargestellten Pfeil gezeigt, und ein vierter Strom wird durch einen in großer Strichlinie dargestellten Pfeil gezeigt. Die Ströme verlaufen in der Darstellung symmetrisch um die Y-Achse. Deshalb ändert sich die Abgaszusammensetzung von der Mitte des Auslasskanals 708 zu einem Außenumfang des Auslasskanals. Die Ströme können Sauerstoff und/oder CO₂ und/oder Ruß und/oder Kraftstoff und/oder Harnstoff und/oder Stickstoff usw. in ungleichen Konzentrationen enthalten. Ferner umfassen ein oder mehrere der Ströme möglicherweise keine der einen oder mehreren der oben angeführten Verbindungen. Die Ströme können basierend auf einer Temperatur, Dichte, Strömungsrate usw. getrennt sein. Die Ströme können sich im Mischer 200 oder im Auslasskanal 708 vermischen. Der Mischer 200 ist dazu konfiguriert, Gas von verschiedenen Stellen im gesamten Auslasskanal 708 zu empfangen und das Gas entlang verschiedenen Stellen des Auslasskanals auszustoßen, wodurch eine Gesamthomogenität des Abgases verbessert werden kann, so dass ein Strom entlang einem ersten Teil des Auslasskanals 708 bezüglich seiner Zusammensetzung im Wesentlichen gleich einem Strom entlang einem zweiten, verschiedenen Teil des Auslasskanals 708 ist. Eine Richtung der Verbindungen und des Abgasstroms wird durch Pfeile gezeigt.
Der erste, zweite, dritte und vierte Strom können einen äußeren Körper der zweiten Rohrleitungen 230 berühren, ohne in die zweiten Rohrleitungen einzutreten. Auf diese Weise kann eine Richtung der Ströme geändert werden, ohne die Ströme in den Mischer zu 200 zu leiten. Als Alternative dazu berühren die Ströme möglicherweise nicht einen äußeren Körper des Mischers. In einem Beispiel können die Ströme an Strukturen des Mischers 200 vorbei strömen, aber mit aus dem Mischer in den Auslasskanal ausgestoßenem Mischgas in Berührung kommen. Auf diese Weise kann Abgas immer noch vermischt werden, ohne in den Mischer 200 zu strömen.
Mit Strömen des Abgases durch den Mischer 200 kann es anfangs die ersten Rohrleitungen 220 berühren. Wie gezeigt, ist der vierte Strom auf die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 ausgerichtet und kann in die ersten Rohrleitungen 220 eintreten. Der Abgasstrom kann sich im Wesentlichen um 90° drehen, um durch die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 zu strömen. Der vierte Strom kann dann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 720 strömen. Der vierte Strom kann von den ersten Rohrleitungen 220 in das Außenrohr 210 strömen. Irgendeiner der Ströme kann einen äußeren Körper der ersten Rohrleitungen 220 berühren, ohne in die ersten Rohrleitungen 220 einzutreten. Eine Richtung der Ströme kann geändert werden, ohne die Ströme in den Mischer 200 zu leiten.
Der dritte Strom kann in die inneren Öffnungen 238 strömen und tritt in den Innenkanal 720 der zweiten Rohrleitungen 230 ein, wo der dritte Strom in das Außenrohr 210 strömen kann. Der dritte Strom kann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 720 strömen und mit anderen Strömen (zum Beispiel dem vierten Strom) vereinigt werden.
Der zweite Strom kann in die äußeren Öffnungen 236 strömen und in den Innenkanal 720 der zweiten Rohrleitungen 230 eintreten, wo der zweite Strom in das Außenrohr strömen kann. Der zweite Strom kann sich im Wesentlichen um 90° drehen, um durch die äußeren Öffnungen 236 zu strömen. Der zweite Strom kann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 720 strömen und mit anderen Strömen (zum Beispiel dem vierten und/oder dritten Strom) vereinigt werden.
Der erste Strom kann in die stromabwärtigen Öffnungen 212 strömen und in den Innenkanal 720 des Außenrohrs 210 eintreten. Der erste Strom kann sich im Wesentlichen um 90° drehen, um in die stromabwärtigen Öffnungen 212 einzutreten. Der erste Strom kann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 720 strömen. Der erste Strom kann durch irgendeinen Teil des Innenkanals 720 strömen, wo der erste Strom mit anderen Strömen (zum Beispiel dem zweiten, dritten und/oder vierten Strom) vereinigt werden kann.
Der erste und/oder der zweite und/oder der dritte und/oder der vierte Strom können sich in irgendeinem Teil des Innenkanals 720 vermischen. Als Alternative dazu können ein oder mehrere der Ströme in den Mischer 200 strömen, ohne sich mit den anderen Strömen zu vermischen. Der unvermischte Strom kann den Mischer durch eine andere Öffnung als eine zum Eintreten in den Mischer verwendete Öffnung verlassen. Somit wird der unvermischte Strom durch den Mischer 200 zu einem anderen Bereich des Auslasskanals 708 umgeleitet, wodurch eine Wahrscheinlichkeit des Mischens erhöht wird. Der vierte Strom kann zum Beispiel über die ersten Rohrleitungsöffnungen 226 in den Mischer eintreten und über die stromabwärtigen Öffnungen 212 in den Auslasskanal zurückströmen, ohne sich mit dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Strom im Mischer 200 zu vermischen. Durch Herausströmen aus den stromabwärtigen Öffnungen 212 wird jedoch eine Wahrscheinlichkeit eines Vermischens des vierten Stroms mit dem ersten Strom entlang dem Außenumfang des Auslasskanals 708 erhöht.
Ein erster, zweiter, dritter und/oder vierter Strom können sich im Außenrohr 210, in den ersten Rohrleitungen 220 und/oder in den zweiten Rohrleitungen 230 vermischen. Das Gemisch kann aus irgendwelchen der Öffnungen (den ersten Rohrleitungsöffnungen 726, den äußeren Öffnungen 736, den inneren Öffnungen 738 und den stromabwärtigen Öffnungen 712) heraus und in den Auslasskanal 708 zurückströmen. Aus den ersten Rohrleitungsöffnungen 226, den äußeren Öffnungen 236 und den stromabwärtigen Öffnungen 212 herausströmendes Gas strömt in einer senkrecht zum Pfeil 798 (zum Beispiel dem Abgasstrom) verlaufenden Richtung, während aus den inneren Öffnungen 238 strömendes Gas in einer dem Pfeil 798 entgegengesetzten Richtung strömt. Diese Ausströmrichtung des Abgases aus dem Mischer erhöht die Turbulenzen im Auslasskanal, wodurch ein Mischen des Abgases verbessert werden kann, so dass eine Abgashomogenität stromabwärtig des Mischers 200 im Vergleich zu stromaufwärtig des Mischers 200 verbessert ist.
Unter Bezugnahme auf 8 zeigt ein System 800 eine Ausführungsform eines Mischers 806 stromabwärts eines Partikelfilters 802 und stromaufwärts eines Rußsensors 808. Der Rußsensor 808 kann Signale zu einer Steuerung (zum Beispiel zu der Steuerung 12 von 1) senden, um verschiedene Motoraktuatoren entsprechend zu modifizieren. Falls ein Rußsensor zum Beispiel detektiert, dass ein Rußpegel größer als ein Schwellenrußpegel ist, kann die Steuerung 12 eine Drehmomentausgabe eines Fahrzeugs verringern, so dass Rußemissionen verringert werden. Bei einer Ausführungsform kann der Mischer 806 als der Mischer 68 bei der unter Bezugnahme auf 1 gezeigten Ausführungsform verwendet werden.
Das Partikelfilter 802 liegt stromaufwärts des Mischers 806. Abgasstrom, der von dem Partikelfilter 802 empfangen wird, kann daher im Vergleich zu Abgas, das durch einen Mischer (zum Beispiel den Mischer 806), wie oben beschrieben, strömt, zunehmend heterogen sein. Das Partikelfilter 802 gibt das Abgas in einen Partikelfilter-Auslasskegel 804 stromaufwärts des Mischers 806 ab. Abgas, das in den Mischer 806 strömt, erfährt ein Mischen im Wesentlichen ähnlich wie das Mischen, das unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist. Das Abgas stromabwärts des Mischers 806 ist im Vergleich zu dem Abgas stromaufwärts des Mischers 806 zunehmend homogen. Der Abgasstrom wird von dem Rußsensor 808 analysiert, um eine Rußmenge zu bestimmen, die durch das Partikelfilter 802 strömt. Aufgrund der Position des Rußsensors kann nur ein Teil des Abgasstroms analysiert werden. Die Verbesserung der Homogenität erhöht die Präzision der Messung des Rußsensors 808.
Unter Bezugnahme auf 9 zeigt ein System 900 eine Abgasleitung 902 mit einem Harnstoffinjektor 904. Der Harnstoffinjektor 904 liegt stromaufwärts eines Mischers 906. Der Mischer 906 liegt stromaufwärts eines Katalysators zur selektiven Reduktion (SCR) 908. Auf diese Weise kann sich der Harnstoff mit einem Abgas so vermischen, dass ein Abgas-/Harnstoffgemisch homogener ist als es ohne Durchströmen des Mischers 906 wäre. Der Mischer 906 verstärkt eine Brownsche Bewegung zwischen dem Harnstoff und dem Abgas. Durch Verbessern des Einmischens von Harnstoff in das Abgas kann Harnstoff, der die Flächen des SCR 908 überzieht, die Gleichförmigkeit und daher die Effizienz erhöhen. Das System 900 kann bei der unter Bezug auf 1 gezeigten Ausführungsform als Mischer 68 verwendet werden. In einem solchen Beispiel ist der Mischer 906 im Wesentlichen gleich dem Mischer 68, und der Harnstoffinjektor 904 ist stromabwärts des Gassensors 126 und stromaufwärts des Mischers 68 positioniert. SCR 908 entspricht der Abgasreinigungsvorrichtung 70 oder ist darin positioniert.
Unter Bezugnahme auf 10 zeigt ein System 1000 einen Motor 1002, der fluidisch mit einer Abgasleitung 1004 gekoppelt ist. Der Motor 1002 kann bei der unter Bezug auf 1 gezeigten Ausführungsform als Motor 10 verwendet werden. Der Motor 1002 stößt nach dem Verbrennen Abgas in die Abgasleitung 1004 aus. Das Abgas strömt durch die Abgasleitung 1004, bevor es einen Mischer 1006 erreicht. Abgas wird in dem Mischer 1006 vermischt, bevor es zu einem Gassensor 1008 stromabwärts des Mischers strömt. Der Gassensor 1008 kann bei der unter Bezug auf 1 gezeigten Ausführungsform als Gassensor 126 verwendet werden. Auf diese Weise kann der Gassensor 1008 aufgrund einer Verbesserung der Homogenität ein Abgas genau messen. Falls der Abgassensor 1008 zum Beispiel ein UEGO-Sensor ist, dann kann ein genaueres Luft-/Kraftstoffverhältnis im Vergleich zu einem Luft-/Kraftstoffverhältnis, das von einem UEGO-Sensor eines ungemischten Abgases gemessen wird, gemessen werden.
Auf diese Weise kann ein kompakter, leicht herzustellender Mischer stromaufwärts verschiedenster Abgassystemkomponenten positioniert sein, um eine Genauigkeit einer Sensorablesung zu verbessern oder die Effizienz einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu erhöhen. Durch Platzieren von komplementären Rohrleitungen und Öffnungen entlang dem Mischer wird Abgas umgeleitet und mehrmals gemischt, um eine Überhomogenität des Abgases im Auslasskanal zu verbessern. Die technische Wirkung des Platzierens eines Abgasmischers in ein Abgasrohr besteht darin, eine Homogenität eines Abgasgemischs derart zu verbessern, dass Komponenten stromabwärts des Mischers ihre Funktionalität erhöhen können.
Ein Abgasmischer umfasst mehrere erste zylindrische Rohrleitungen, die von einer mittleren Achse eines Abgasrohrs beabstandet sind, wobei jedes der ersten Rohrleitungen Öffnungen umfasst, die von der mittleren Achse radial nach außen weisen, mehrere zweite zylindrische Rohrleitungen, die von der mittleren Achse und den ersten zylindrischen Rohrleitungen beabstandet sind, und ein Außenrohr, das an eine Außenseite des Abgasrohrs gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel enthält der Abgasmischer die zweiten Rohrleitungen, die nach stromaufwärts weisende innere Öffnungen proximal zur mittleren Achse und äußere Öffnungen proximal zum Abgasrohr, die von der mittleren Achse radial nach außen weisen, umfassen. In einem wahlweise das erste Beispiel umfassenden zweiten Beispiel enthält der Abgasmischer das Außenrohr, das stromabwärtige Öffnungen umfasst, wobei die stromabwärtigen Öffnungen proximal zum Abgasrohr, bezüglich eines Abgasstroms stromabwärts der ersten und der zweiten Rohrleitungen sind und radial nach innen zur mittleren Achse weisen. In einem wahlweise das erste und/oder das zweite Beispiel umfassenden dritten Beispiel enthält der Abgasmischer die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen, die physisch und fluidisch an das Außenrohr gekoppelt sind. In einem wahlweise eines oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele umfassenden vierten Beispiel enthält der Abgasmischer die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die hohl sind und einen Innenkanal dazwischen positioniert haben. In einem wahlweise eines oder mehrere der ersten bis vierten Beispiele umfassenden fünften Beispiel enthält der Abgasmischer die Öffnungen der ersten Rohrleitungen, der zweiten Rohrleitungen und des Außenrohrs, die einen Auslasskanal fluidisch an den Innenkanal koppeln. In einem wahlweise eines oder mehrere der ersten bis fünften Beispiele umfassenden sechsten Beispiel enthält der Abgasmischer den Innenkanal der ersten und der zweiten Rohrleitungen, der im Abgasrohr positioniert ist, und den Innenkanal des Außenrohrs, der außerhalb des Abgasrohrs positioniert ist. In einem wahlweise die ersten bis sechsten Beispiele umfassenden siebten Beispiel enthält der Abgasmischer die zweiten Rohrleitungen, die um 45° entlang der mittleren Achse winkelförmig von den ersten Rohrleitungen versetzt sind. In einem wahlweise die ersten bis siebten Beispiele umfassenden achten Beispiel enthält der Abgasmischer die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die symmetrisch um die mittlere Achse angeordnet sind. In einem wahlweise die ersten bis achten Beispiele umfassenden neunten Beispiel enthält der Abgasmischer keine anderen Öffnungen im Außenrohr, in den ersten Rohrleitungen und in den zweiten Rohrleitungen als die angegebenen, wobei geschlossene Enden der Rohrleitungen von der mittleren Achse beabstandet sind und wobei entlang der mittleren Achse zwischen den Rohrleitungsenden kein Hindernis vorliegt.
Ein Abgasmischer umfasst ein stromaufwärtiges Ende mit ersten Rohrleitungen, einen mittleren Teil mit zweiten Rohrleitungen, die von dem stromaufwärtigen Ende beabstandet sind, wobei die zweiten Rohrleitungen bezüglich der ersten Rohrleitungen um eine mittlere Achse eines Abgasrohrs gedreht sind, und ein Außenrohr, das physisch an eine Außenseite des Abgasrohrs und die ersten und die zweiten Rohrleitungen gekoppelt ist. Ein erstes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die jeweils hohl sind und fluidisch an den Abgasstrom im Abgasrohr gekoppelt sind. Ein wahlweise das erste Beispiel umfassendes zweites Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen, die von der mittleren Achse beabstandet sind, wobei die ersten Rohrleitungen vier getrennte Rohrleitungen am stromaufwärtigen Ende bilden und die zweiten Rohrleitungen vier getrennte Rohrleitungen entlang dem mittleren Teil bilden. Ein wahlweise das erste und/oder das zweite Beispiel umfassendes drittes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen, die sich vom Außenrohr zur mittleren Achse radial nach innen erstrecken. Ein wahlweise eines oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele umfassendes viertes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen, die länger als die zweiten Rohrleitungen sind. Ein wahlweise die ersten bis vierten Beispiele umfassendes fünftes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die nicht drehbar am Abgasrohr fixiert sind. Ein wahlweise eines oder mehrere der ersten bis fünften Beispiele umfassendes sechstes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die stationäre, statische Mischerkomponenten sind. Ein wahlweise eines oder mehrere der ersten bis sechsten Beispiele umfassendes siebtes Beispiel des Abgasmischers enthält die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr, die jeweils Öffnungen umfassen, die zu einer senkrecht zur mittleren Achse verlaufenden Richtung weisen und einen Innenkanal fluidisch an den Auslasskanal koppeln.
Ein Abgasmischer umfasst ein Außenrohr, das außerhalb eines Abgasrohrs positioniert ist und fluidisch an einen Auslasskanal gekoppelt ist, erste Rohrleitungen, die sich vom Außenrohr in den Auslasskanal erstrecken, wobei jede der ersten Rohrleitungen zwei Öffnungen umfasst, die proximal zu einem Ende jeder der ersten Rohrleitungen distal zum Außenrohr positioniert sind, und zweite Rohrleitungen, die sich vom Außenrohr in den Auslasskanal erstrecken, wobei jede der zweiten Rohrleitungen zwei äußere Öffnungen und eine innere Öffnung umfasst, wobei die beiden äußeren Öffnungen proximal zum Außenrohr sind und die inneren Öffnungen distal zum Außenrohr sind. Zusätzlich oder als Alternative dazu enthält der Abgasmischer ferner das Außenrohr, das stromabwärtige Öffnungen enthält, die durch eine gesamte Dicke des Abgasrohrs verlaufen und radial nicht genau auf die ersten und zweiten Rohrleitungen ausgerichtet sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuerung kombiniert mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motor-Hardware enthält, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, interruptgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele erforderlich, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung aufweist.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, 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, sei ihr Schutzumfang weiter, enger, gleich oder unterschiedlich bezüglich des Schutzumfangs der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.
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, umfassend: mehrere erste zylindrische Rohrleitungen, die von einer mittleren Achse eines Abgasrohrs beabstandet sind, wobei jedes der ersten Rohrleitungen Öffnungen umfasst, die von der mittleren Achse radial nach außen weisen; mehrere zweite zylindrische Rohrleitungen, die von der mittleren Achse und den ersten zylindrischen Rohrleitungen beabstandet sind; und ein Außenrohr, das an einer Außenseite des Abgasrohrs gekoppelt ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die zweiten Rohrleitungen nach stromaufwärts weisende innere Öffnungen proximal zur mittleren Achse und äußere Öffnungen proximal zum Abgasrohr, die von der mittleren Achse radial nach außen weisen, umfassen.
Mischer nach Anspruch 1, wobei das Außenrohr stromabwärtige Öffnungen umfasst, wobei die stromabwärtigen Öffnungen proximal zum Abgasrohr, bezüglich eines Abgasstroms stromabwärts der ersten und der zweiten Rohrleitungen sind und radial nach innen zur mittleren Achse weisen.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen physisch und fluidisch an das Außenrohr gekoppelt sind.
Mischer nach Anspruch 4, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr mit einem dazwischen positionierten Innenkanal hohl sind.
Mischer nach Anspruch 5, wobei die Öffnungen der ersten Rohrleitungen, der zweiten Rohrleitungen und des Außenrohrs einen Auslasskanal fluidisch an den Innenkanal koppeln.
Mischer nach Anspruch 5, wobei der Innenkanal der ersten und der zweiten Rohrleitungen im Abgasrohr positioniert ist, und der Innenkanal des Außenrohrs außerhalb des Abgasrohrs positioniert ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die zweiten Rohrleitungen um 45° entlang der mittleren Achse winkelförmig von den ersten Rohrleitungen versetzt sind.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr um die mittlere Achse symmetrisch sind.
Mischer nach Anspruch 1, wobei keine anderen Öffnungen im Außenrohr, in den ersten Rohrleitungen und in den zweiten Rohrleitungen als die angegebenen vorhanden sind, wobei geschlossene Enden der Rohrleitungen von der mittleren Achse beabstandet sind und wobei entlang der mittleren Achse zwischen den Rohrleitungsenden kein Hindernis vorliegt.
Abgasmischer, umfassend: ein stromaufwärtiges Ende mit ersten Rohrleitungen; einen mittleren Teil mit zweiten Rohrleitungen, die von dem stromaufwärtigen Ende beabstandet sind, wobei die zweiten Rohrleitungen bezüglich der ersten Rohrleitungen um eine mittlere Achse eines Abgasrohrs gedreht sind; und ein Außenrohr, das physisch an eine Außenseite des Abgasrohrs und an die ersten und die zweiten Rohrleitungen gekoppelt ist.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr jeweils hohl sind und fluidisch an den Abgasstrom im Abgasrohr gekoppelt sind.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen von der mittleren Achse beabstandet sind, wobei die ersten Rohrleitungen vier getrennte Rohrleitungen am stromaufwärtigen Ende bilden und die zweiten Rohrleitungen vier getrennte Rohrleitungen entlang dem mittleren Teil bilden.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei sich die ersten Rohrleitungen und die zweiten Rohrleitungen vom Außenrohr zur mittleren Achse radial nach innen erstrecken.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen länger als die zweiten Rohrleitungen sind.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr nicht drehbar am Abgasrohr fixiert sind.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr stationäre, statische Mischerkomponenten sind.
Abgasmischer nach Anspruch 11, wobei die ersten Rohrleitungen, die zweiten Rohrleitungen und das Außenrohr jeweils Öffnungen umfassen, die zu einer senkrecht zur mittleren Achse verlaufenden Richtung weisen und einen Innenkanal fluidisch an den Auslasskanal koppeln.
Abgasmischer, umfassend: ein Außenrohr, das außerhalb eines Abgasrohrs positioniert ist und fluidisch an einen Auslasskanal gekoppelt ist; erste Rohrleitungen, die sich vom Außenrohr in den Auslasskanal erstrecken, wobei jede der ersten Rohrleitungen zwei Öffnungen umfasst, die proximal zu einem Ende jeder der ersten Rohrleitungen distal zum Außenrohr positioniert sind; und zweite Rohrleitungen, die sich vom Außenrohr in den Auslasskanal erstrecken, wobei jede der zweiten Rohrleitungen zwei äußere Öffnungen und eine innere Öffnung umfasst, wobei die beiden äußeren Öffnungen proximal zum Außenrohr sind und die inneren Öffnungen distal zum Außenrohr sind.
Abgasmischer nach Anspruch 19, wobei das Außenrohr stromabwärtige Öffnungen enthält, die durch eine gesamte Dicke des Abgasrohrs verlaufen und radial nicht genau auf die ersten und zweiten Rohrleitungen ausgerichtet sind.