DE102017116316A1

DE102017116316A1 - Harnstoffmischer

Info

Publication number: DE102017116316A1
Application number: DE102017116316.6A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-01-25
Also published as: US20180023447A1; RU2017124513A; CN107642395A; US10378413B2; RU2017124513A3; RU2716774C2

Abstract

Es werden Verfahren und System für einen Harnstoffmischer bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Harnstoffmischer ein Rohr zum Vermischen von Abgas mit Harnstoff außerhalb eines Hauptabgaskanals umfassen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für einen Harnstoffmischer.
Hintergrund/Kurzdarstellung
Eine Technologie zur Nachbehandlung von Motorabgas nutzt selektive katalytische Reduktion (SCR), um zu ermöglichen, dass bestimmte chemische Reaktionen von NO_x in dem Abgas mit Ammoniak (NH₃) erfolgen. NH₃ wird durch Einspritzen von Harnstoff in einen Abgaspfad in ein Motorabgassystem eingeleitet, das einem SCR-Katalysator vorgelagert ist, oder wird in einem vorgelagerten Katalysator generiert. Der Harnstoff zersetzt sich bei Hochtemperaturbedingungen entropisch zu NH₃. Die SCR unterstützt die Reaktion von NH₃ mit NO_x, um NO_x in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) umzuwandeln. Wie durch den Erfinder hierin erkannt, können beim Einspritzen des Harnstoffs in den Abgaspfad jedoch Probleme auftreten. In einem Beispiel kann Harnstoff schlecht mit dem Abgasstrom vermischt sein (z. B. weist ein erster Teil des Abgasstroms eine höhere Konzentration von Harnstoff auf als ein zweiter Teil des Abgasstroms), was zu einer schlechten Beschichtung der SCR und einer schlechten Reaktionsfähigkeit von Emissionen (z. B NO_x) mit der SCR führen könnte. Des Weiteren kann ein übermäßiges Vermischen und Anregen des Harnstoffs in dem Abgas ebenfalls zu Problemen führen, wie etwa erhöhte Ablagerungen. Versuche, das Problem des unzureichenden Vermischens zu lösen, umfassen eine Mischvorrichtung, die einer Harnspritzvorrichtung nachgelagert und der SCR vorgelagert ist, sodass der Abgasstrom unter Umständen homogener ist. Andere Versuche, Probleme in Bezug auf das Vermischen des Harnstoffs zu lösen, umfassen eine stationäre Mischvorrichtung. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Cho et al. in U.S. 2013/0104531 gezeigt. Darin befindet sich ein statischer Mischer in einem Abgaskanal, der einem Hilfsrohr zum Einspritzen von Harnstoff nachgelagert ist. Der Abgasstrom strömt durch den Abgaskanal und wird mit einer Harnstoffeinspritzung kombiniert, bevor er durch den statischen Mischer strömt.
Die Erfinder haben hierin jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel weist der vorangehend beschriebene statische Mischer aufgrund einer Direktionalität von Abgasausströmung durch den Mischer beschränkte Mischkapazitäten auf, die unzureichend sind, um einen laminaren Abgasstrom vollständig zu vermischen. Der statische Mischer innerhalb des Abgaskanals weist außerdem Herstellungs- und Verpackungseinschränkungen auf. Variierende Abgaskanalgeometrien machen eine Änderung der Herstellung des statischen Mischers erforderlich, damit der Mischer eng an das Innere des Abgaskanals angepasst ist. Des Weiteren stellt der statische Mischer von Cho keinen Kanal außerhalb eines Hauptabgaskanals zum Vermischen eines Teils des Abgases mit der Harnstoffeinspritzung bereit. Somit kann der statische Mischer von Cho die Harnstoffeinspritzung übermäßig anregen, was zu Harnstoffablagerungen und einer schlechten Beschichtung der SCR führen kann.
In einem Beispiel können die vorangehend beschriebenen Probleme durch einen Mischer gelöst werden, der eine konkave Platte umfasst, die sich innerhalb eines Abgaskanals befindet, wobei eine Öffnung den Abgaskanal fluidisch an einen Hilfskanal koppelt, der eine Harnstoffeinspritzvorrichtung aufweist, und wobei der Hilfskanal fluidisch an einen Hohlring gekoppelt ist, der physikalisch an eine Außenfläche des Abgaskanals gekoppelt ist, und wobei der Hohlring der konkaven Platte bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Motorabgasstroms vorgelagert ist. Auf diese Weise wird eine Entfernung des Abgasstroms verglichen mit einem Abgasrohr ohne den Mischer erhöht, sodass das Vermischen weiter erhöht wird.
Als ein Beispiel wird Abgas durch eine Öffnung aufgenommen, die sich entlang eines kleinsten Durchmessers der konkaven Platte befindet, und in ein erstes Rohr des Hilfskanals geleitet. Der Hilfskanal leitet das Abgas aus dem ersten Rohr, das sich in dem Abgaskanal befindet, in ein zweites Rohr des Hilfskanals, wobei sich ein erster Abschnitt innerhalb des Abgasrohrs befindet und sich ein zweiter Abschnitt außerhalb des Abgasrohrs befindet. Das zweite Rohr umfasst ferner die Harnstoffeinspritzvorrichtung, die sich an einem Schnittpunkt zwischen dem zweiten Rohr und einem dritten Rohr außerhalb des Abgasrohrs befindet. Das dritte Rohr ist konfiguriert, um das Abgas-Harnstoff-Gemisch in den Hohlring strömen zu lassen, wo das Gemisch in eine Ringkammer strömen kann, die ununterbrochen um eine Außenseite des Abgasrohrs angeordnet ist. Das Gemisch kann über eine Vielzahl von Perforierungen in den Abgaskanal strömen, die sich entlang eines Abschnitts des Abgasrohrs befindet, der einem Ort des Hohlrings entspricht. Sobald sich das Gemisch in dem Abgaskanal befindet, kann es in Richtung der konkaven Platte strömen, wo das Gemisch entweder durch die Öffnung oder durch eine Vielzahl von Perforierungen strömen kann, welche in eine SCR-Vorrichtung führt. Auf diese Weise kann eine Harnstoffdispersion in dem Abgaskanal erhöht werden, wodurch eine Gesamtreduktion der SCR-Vorrichtung verbessert werden kann.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl an Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, welche die vorangehenden oder in jedwedem Teil dieser Offenbarung anführten Nachteile beheben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Motors mit einem Mischer.
2 zeigt eine isometrische Ansicht des Mischers, der sich entlang eines Abgaskanals befindet.
3 zeigt eine direkte Ansicht des Mischers in der Reihenfolge nachgelagertvorgelagert.
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Mischers mit einem beispielhaften Abgasstrom, der durch den Mischer geleitet wird.
2–4 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt; es können jedoch andere Abmessungen verwenden werden.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für einen Harnstoffmischer, der zur Aufnahme einer Harnstoffeinspritzung aus einer Einspritzvorrichtung konfiguriert ist. Der Harnstoffmischer kann sich an einer dem SCR-Katalysator nachgelagerten Stelle befinden, wie in 1 gezeigt. Der Harnstoffmischer umfasst einen vorgelagerten Abschnitt, der sich außerhalb eines Abgasrohrs befindet, und einen nachgelagerten Abschnitt, der sich im Innern des Abgasrohrs befindet, wie in 2 gezeigt. Der nachgelagerte Abschnitt ist physikalisch mit einer Innenfläche des Abgasrohrs gekoppelt, wobei eine Öffnung um eine zentrale Achse des Abgasrohrs angeordnet ist. Der nachgelagerte Abschnitt umfasst ferner eine Vielzahl von Perforierungen an einer gekrümmten Fläche des nachgelagerten Abschnitts. Die Perforierungen befinden sich zwischen der Innenfläche des Abgasrohrs und der Öffnung an der gekrümmten Fläche, wie in 3 gezeigt. Somit strömt Abgas bei dem Erreichen des nachgelagerten Abschnitts entweder durch die Öffnung oder die Perforierungen. Ein beispielhafter Abgasstrom durch den Harnstoffmischer ist in 4 gezeigt. Das Abgas wird aus dem Abgaskanal in dem Abgasrohr in den Hilfskanal umgeleitet, wo sich das Abgas außerhalb des Abgasrohrs mit einer Harnstoffeinspritzung vermischen kann. Das Gemisch strömt an einen Ort, der dem Ort, an dem das Abgas umgeleitet wurde, vorgelagert ist, zurück in den Abgaskanal. Das Gemisch kann dann durch die Perforierungen des nachgelagerten Abschnitts strömen, wo das Gemisch weiter mit Abgas vermischt wird, oder das Gemisch kann durch die Öffnung strömen, um mit einer anderen Harnstoffeinspritzung weiter vermischt zu werden.
Insbesondere zeigen die Figuren einen Mischer, der eine konkave Platte umfasst, die sich entlang eines Abgaskanals befindet, wobei eine zentrale Öffnung den Abgaskanal fluidisch an einen Hilfskanal koppelt, der eine Harnstoffeinspritzvorrichtung aufweist, und wobei der Hilfskanal fluidisch an einen Hohlring gekoppelt ist, der physikalisch an eine Außenfläche eines Abgasrohrs gekoppelt ist, und wobei der Hohlring der konkaven Platte bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Abgasstroms vorgelagert ist. Die konkave Platte umfasst eine Vielzahl von Perforierungen, die bezogen auf eine Richtung des eintretenden Abgasstroms abgewinkelt ist. Die konkave Platte umfasst ferner eine Öffnung, die durch den kleinsten Umfang der konkaven Platte definiert ist, und wobei die Öffnung Abgas in den Hilfskanal lässt. Der Hilfskanal ist durch ein J-förmiges Rohr gebildet, das ein erstes Rohr, ein zweites Rohr und ein drittes Rohr umfasst, und wobei ein Durchmesser des Hilfskanals geringer ist als ein Durchmesser des Abgasrohrs. Das erste Rohr befindet sich innerhalb des Abgasrohrs und ist physikalisch an die konkave Platte und einen Abschnitt des zweiten Rohrs gekoppelt, der sich in dem Abgasrohr befindet, wobei sich die Harnstoffeinspritzvorrichtung an einem Schnittpunkt zwischen dem dritten Rohr und dem zweiten Rohr außerhalb des Abgasrohrs befindet und wobei sich das dritte Rohr vollständig außerhalb des Abgasrohrs befindet und physikalisch an eine nachgelagerte Fläche des Hohlrings gekoppelt ist. Der Hohlring und die konkave Platte sind um eine zentrale Achse des Abgasrohrs konzentrisch und wobei ein eintretender Motorabgasstrom parallel zu der zentralen Achse des Abgasrohrs ist. Der Hohlring umfasst eine Vielzahl von Perforierungen, die sich entlang der Außenfläche des Abgasrohrs befindet, und wobei sich die Perforierungen entlang einer zentralen Achse des Hohlrings befinden, wobei die zentrale Achse des Hohlrings senkrecht zu einer zentralen Achse des Abgasrohrs ist. Die Perforierungen stoßen Abgas in einer radial nach innen gerichteten Richtung in den Abgaskanal aus, die schräg zu einer Richtung des eintretenden Motorabgasstroms ist. Der Hohlring umfasst eine Ringkammer, die einen gesamten Umfang des Abgasrohrs ununterbrochen überspannt, und wobei die Ringkammer über die Vielzahl von Perforierungen fluidisch an den Abgaskanal gekoppelt ist. Der Hilfskanal nimmt ein Abgas benachbart zu der konkaven Platte nahe einer zentralen Achse des Abgasrohrs auf und wobei der Hilfskanal das Abgas über den Hohlring benachbart zu dem Abgasrohr in den Abgaskanal ausstößt.
1–4 zeigen beispielhafte Auslegungen mit einer relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn sie so gezeigt werden, dass sie sich direkt berühren oder direkt aneinander gekoppelt sind, dann können solche Elemente zumindest in einem Beispiel jeweils als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die anliegend aneinander oder benachbart zueinander gezeigt werden, zumindest in einem Beispiel jeweils anliegend aneinander oder benachbart zueinander sein. Beispielsweise können Komponenten, die sich Flächen miteinander teilen, als sich Flächen teilend bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur eine Lücke und keine anderen Komponenten befinden, in zumindest einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Relation zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in zumindest einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Anordnung von Elementen der Figuren in Relation zueinander zu beschreiben. Somit sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die sich schneidend gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder sich schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass eine oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, sich je nach Herstellungstoleranzen (z. B. mit 1–5 % Abweichung) voneinander unterscheiden.
Mit 1 fortfahrend wird ein schematisches Diagramm gezeigt, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 in einem Motorsystem 100 zeigt, welches in ein Antriebssystem eines Automobils eingeschlossen sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 umfasst, und durch Eingabe durch einen Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Eine Brennkammer 30 des Motors 10 kann einen Zylinder, der durch Zylinderwände 32 gebildet ist, mit einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein intermediäres Getriebesystem an zumindest ein Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über den Abgaskanal 48 ablassen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskanal 48 können über ein Einlassventil 52 und ein Auslassventil 54 selektiv mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 51 bzw. 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils ein oder mehrere Nocken umfassen und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: Nockenprofilverstell-(CPS)-, variables Nockenansteuerungs-(VCT)-, variables Ventilansteuerungs-(VVT)- und/oder variables Ventilhub-(VVL)-System, die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Ventilpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 30 alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigungssysteme, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuertes Auslassventil umfassen.
Eine Einspritzvorrichtung 69 ist in der Darstellung direkt an die Brennkammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals, das von der Steuerung 12 empfangen wird, direkt in dies Brennkammer einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Einspritzvorrichtung 69 eine sogenannte direkte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Die Einspritzvorrichtung 69 kann beispielsweise an der Seite der Brennkammer oder an der Oberseite der Brennkammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann der Einspritzvorrichtung 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler umfasst. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfassen, die im Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den der Brennkammer 30 vorgelagerten Ansaugkanal bereitstellt.
Eine Zündung wird der Brennkammer 30 durch eine Zündkerze 66 bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht gezeigt) zum Erhöhen der Spannung, die an der Zündkerze 66 angelegt wird, umfassen. In anderen Beispielen, wie zum Beispiel einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen werden.
Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 umfassen. In diesem konkreten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, welches einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 umfasst, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die üblicherweise als eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 betrieben werden, um die Ansaugluft zu variieren, die unter anderem Zylindern des Motors der Brennkammer 30 bereitgestellt wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselpositionssignal bereitgestellt werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Erfassen einer Menge an Luft, die in den Motor 10 eintritt, umfassen.
Ein Abgassensor 126 ist in der Darstellung an den Abgaskanal 48 gekoppelt, welcher der Emissionssteuervorrichtung 70 gemäß einer Richtung des Abgasstroms vorgelagert ist. Bei dem Sensor 126 kann es sich um einen beliebigen Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases handeln, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor, Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), einen NO_x-, HC- oder CO-Sensor. In einem Beispiel ist der vorgelagerte Abgassensor 126 ein UEGO-konfigurierter, um eine Ausgabe, wie etwa ein Spannungssignal, proportional zu der Menge an Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, bereitzustellen. Die Steuerung 12 wandelt den Sauerstoffsensorausgang über eine Sauerstoffsensorübergangsfunktion in ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas um.
Die Emissionssteuervorrichtung 70 ist in der Darstellung dem Abgassensor 126 nachgelagert entlang des Abgaskanals 48 angeordnet. Bei der Vorrichtung 70 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (TWC), einen Partikelfilter, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon handeln. In einigen Beispielen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 durch das Betreiben von zumindest einem Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während des Betriebs des Motors 10 regelmäßig zurückgesetzt werden.
Eine Vorrichtung für die selektive katalytische Reduktion (SCR) 76 ist in der Darstellung entlang des Abgaskanals 48 angeordnet, welcher der Emissionssteuervorrichtung 70 nachgelagert ist. Die SCR-Vorrichtung 76 umfasst einen oder mehrere Katalysatoren, die in der Lage sind, Schadstoffe in einem Abgasstrom zu reduzieren. Die Katalysatoren wechseln jedoch nach der Reduktions-/Oxidationsreaktion in einen höheren Oxidationszustand. Somit wird ein Reduktionsmittel stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 76 eingeleitet, um den Katalysator zurück in einen niedrigeren Oxidationszustand zu reduzieren, wodurch er in der Lage ist, Schadstoffe zu reduzieren.
Das Reduktionsmittel kann von einem Reduktionsmittelspeicher 74 bereitgestellt werden, der fluidisch an eine Einspritzvorrichtung eines Mischers 72 gekoppelt ist, die sich zwischen der Emissionssteuervorrichtung 70 und der SCR-Vorrichtung 76 befindet. Somit kann der Mischer 72 den Harnstoff ausreichen anregen und dessen Dispersion in das Abgas erhöhen, ohne das Reduktionsmittel übermäßig anzuregen, sodass sich Ablagerungen bilden. Dies kann die Reduktion der Katalysatoren in der SCR-Vorrichtung 76 verbessern, wodurch Fahrzeugemissionen verringert werden. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Reduktionsmittel um Harnstoff und handelt es sich bei dem Reduktionsmittelspeicher 74 um einen Harnstoffspeicher. Es versteht sich, dass es sich bei dem Reduktionsmittel unter Umständen nicht um Harnstoff handelt und es sich um andere geeignete Reduktionsmittel handeln kann. Der Mischer 72 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Ein System 140 zur Abgasrückführung (AGR) kann einen gewünschten Teil des Abgases über einen AGR-Kanal 152 aus dem Abgaskanal 48 in den Ansaugkrümmer 44 leiten. Der bereitgestellte Umfang der AGR für den Ansaugkrümmer 44 kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 144 variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 140 auch verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer zu regulieren, wodurch ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung in einigen Verbrennungsbetrieben bereitgestellt wird.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, die Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicher 106 (z. B. nicht flüchtiger Speicher) dargestellt, einen Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den vorangehend erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (MAF) von dem Luftmassenstromsensor 120; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der mit einer Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Motorpositionssignals von einem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder anderer Art), der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; einer Drosselklappenposition von einem Drosselklappenpositionssensor 65; und eines Ansaugtrakt-Absolutdruck-(MAP)-Signals von dem Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal kann durch die Steuerung 12 vom Kurbelwellenpositionssensor 118 erzeugt werden. Das Signal für den Ansaugtrakt-Druck stellt auch eine Angabe des Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer 44 bereit. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der vorangehend erwähnten Sensoren verwendet werden können, wie etwa ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor und umgekehrt. Während des Motorbetriebs kann das Motordrehmoment von dem Ausgang des MAP-Sensors 122 und die Motordrehzahl abgeleitet werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Motordrehzahl eine Grundlage zum Schätzen der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder eingeleitet wurde, darstellen. In einem Beispiel kann der Kurbelwellenpositionssensor 118, der ebenfalls als Motordrehzahlsensor verwendet werden kann, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen je Umdrehung der Kurbelwelle produzieren.
Auf einem Festwert-Speichermedium 106 können computerlesbare Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen darstellen, die von den dem Prozessor 102 zum Durchführen der nachfolgend beschriebenen Verfahren ausgeführt werden können, sowie sonstige Varianten, die vorausgesetzt und nicht explizit aufgezählt werden. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Das Einspritzen von Reduktionsmittel in den Mischer 72 umfasst zum Beispiel das Betätigen eines Aktors der Einspritzvorrichtung, um ein Reduktionsmittel aus dem Speicher 74 aufzunehmen und das Reduktionsmittel in den Mischer 72 einzuspritzen.
Der Mischer 72 stellt ein Verfahren zu Folgendem bereit: Einspritzen eines Reduktionsmittels außerhalb eines Hauptabgaskanals in ein Rohr eines Mischers, das mit einer Öffnung in den Hauptabgaskanal in einem nachgelagerten Abschnitt des Mischers konfiguriert ist, um Abgas zum Vermischen mit dem Reduktionsmittel in das Rohr zu leiten; und Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases parallel zu dem Hauptabgaskanal und außerhalb davon über das Rohr in einen vorgelagerten Abschnitt des Mischers, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel und Abgas winkelmäßig in den Hauptabgaskanal auszustoßen. Das Ausstoßen des Reduktionsmittels und Abgases in den Hauptabgaskanal umfasst ferner das Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases in Richtung des nachgelagerten Abschnitts, wobei das Reduktionsmittel und Abgas durch die Öffnung oder durch eine Vielzahl von Perforierungen strömen. Der vorgelagerte Abschnitt und eine Außenfläche eines Abgasrohrs des Hauptabgaskanals teilen Flächen miteinander und wobei der vorgelagerte Abschnitt das Reduktionsmittel und Abgas über eine Vielzahl von Auslässen, die bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Motorabgasstroms abgewinkelt ist, in den Hauptabgaskanal strömen lässt. Das Einspritzen des Reduktionsmittels umfasst das Einspritzen des Reduktionsmittels in einer zu dem Abgasstrom in dem Rohr gegenüberliegenden Richtung.
2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht 200 des Mischers 72 des Abgaskanals 48. Somit sind die zuvor in 1 eingeführten Komponenten in den nachfolgenden Figuren ähnlich nummeriert. Der Mischer 72 ist in einen Abgaskanal 48 eines Abgasrohrs 202 aufgenommen gezeigt.
Ein Achsensystem 290 umfasst drei Achsen, und zwar eine x-Achse parallel zur horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zur vertikalen Richtung und eine z-Achse senkrecht zur x- und y-Achse. Das Achsensystem 290 kann verwendet werden, um die relative Positionierung der Komponenten des Mischers 72 zu beschreiben. Eine „Höhe“ des Mischers 72 und/oder von dessen Komponenten kann verwendet werden, um die Ausdehnung der Komponenten entlang der y-Achse zu beschreiben. In ähnlicher Weise kann eine „Länge“ der Komponenten des Mischers 72 verwendet werden, um die physikalische Ausdehnung der Komponenten entlang der x-Achse zu bezeichnen. Die physikalische Ausdehnung der Komponenten entlang der z-Achse kann als „Breite“ bezeichnet werden. Die Schnittebene A-A’ definiert die Querschnittsansicht des Abgasrohrs 202 und des Mischers 72, die in 3 gezeigt ist. Die Schnittebene B-B’ definiert die Querschnittsansicht des Abgasrohrs 202 und des Mischers 72, die in 4 gezeigt ist.
Bei dem Mischer 72 kann es sich um ein einziges bearbeitetes Stück handeln, das aus einem einzigen Material besteht. In einigen Beispielen kann der Mischer 72 aus verschiedenen Materialien bestehen, die eines oder mehrere von Keramik, Metalllegierung(en), Silizium, einem Siliziumderivat und anderen geeigneten Materialien umfassen, die hohen Temperaturen widerstehen und gleichzeitig Reibungskräfte abdämpfen können, die in einen Abgasstrom in einem Abgasrohr 202 eingeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 72 eine oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfasst, sodass das Abgas Flächen des Mischers 72 berühren kann, ohne dass sich Asche oder andere Abgaskomponenten auf dem Mischer 72 ablagern. Es versteht sich, dass es sich bei dem Mischer 72 um mehrere miteinander verschmolzene Teile handeln kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Das Abgasrohr 202 ist röhrenförmig und konfiguriert, um Abgas durch den Abgaskanal 48 zu leiten. Ein vorgelagerter Abschnitt 210 des Mischers 72 teilt sich Flächen mit einer Außenfläche des Abgasrohrs 202. Demnach ist ein Umfang des vorgelagerten Abschnitts 210 entsprechend größer als der Umfang des Abgasrohrs 202. Ein nachgelagerter Abschnitt 220 des Mischers 72 teilt sich Flächen mit einer Innenfläche des Abgasrohrs 202. Somit ist ein Umfang des nachgelagerten Abschnitts 220 entsprechend kleiner als der Umfang des Abgasrohrs 202. Schweißnähte, Klebstoffe, Verschmelzungen und/oder andere Koppelelemente stellen eine hermetische Abdichtung zwischen dem Abgasrohr 202 und dem vorgelagerten Abschnitt 210 bereit. Die vorangehend aufgezählten Koppelelemente können außerdem verwendet werden, um eine hermetische Abdichtung zwischen dem Abgasrohr 202 und dem nachgelagerten Abschnitt 220 zu bilden. Alternativ kann der Mischer 72 unter Kraftaufwand auf das Abgasrohr 202 geschoben werden.
Der nachgelagerte Abschnitt 220 ist in einem Beispiel schalenförmig. Zusätzlich oder alternativ ist der nachgelagerte Abschnitt 220 eine konkave Platte. Demnach ist der nachgelagerte Abschnitt 220 bezogen auf eine Richtung des Abgasstroms (Pfeil 295) winkelförmig. Ein Außenumfang des nachgelagerten Abschnitts 220 teilt sich Flächen mit einer Innenfläche des Abgasrohrs 202. Eine konkave Fläche 222 des nachgelagerten Abschnitts 220 ist in der stromabwärtigen Richtung in Richtung eines Innenumfangs des nachgelagerten Abschnitts 220 von dem eintretenden Abgasstrom weg abgewinkelt. Somit ist der Außenumfang dem Innenumfang vorgelagert. Eine Vielzahl von Perforierungen 224 befindet sich an der konkaven Fläche 222 zwischen dem Außen- und Innenumfang. Die Perforierungen 224 können länglich und zueinander radial versetzt sein. In einigen Ausführungsformen können die Perforierungen 224 kreisförmig, dreieckig, rechteckig usw. sein. Eine Öffnung 280 befindet sich im Inneren des Innenumfangs des nachgelagerten Abschnitts 220. Die Öffnung 280 ist um eine zentrale Achse 299 des Abgasrohrs 202 gleichmäßig beabstandet.
Ein J-förmiges Rohr 230 ist physikalisch an den nachgelagerten Abschnitt 220 und den vorgelagerten Abschnitt 210 gekoppelt. Das J-förmige Rohr 230 ist röhrenförmig und hohl, wobei sich darin ein Hilfskanal 231 befindet. In einem Beispiel handelt es sich bei dem Abgaskanal 48 um den Hauptabgaskanal und handelt es sich bei dem Hilfskanal um einen sekundären Abgaskanal. Ein erstes Rohr 232 des J-förmigen Rohrs 230 ist physikalisch an den Innenumfang des nachgelagerten Abschnitts gekoppelt. Das erste Rohr 232 ist um die zentrale Achse 299 parallel und konzentrisch zu dem Abgasrohr 202. Das erste Rohr 232 ist konfiguriert, um einen Teil des Abgasstroms aufzunehmen, der durch eine Öffnung 280 strömt, die durch den Innenumfang des nachgelagerten Abschnitts 220 definiert ist. Auf diese Weise strömt das Abgas in dem Abgaskanal beim Erreichen des nachgelagerten Abschnitts 220 entweder durch die Öffnung 280 oder durch die Perforierungen 224. Das Abgas kann nicht durch die konkave Fläche 222 oder durch einen Schnittpunkt strömen, der durch den nachgelagerten Abschnitt 220 und das Abgasrohr 202 gebildet ist.
Ein zweites Rohr 234 ist an einer 90°-Krümmung in dem Abgasrohr 202 fluidisch und physikalisch an das erste Rohr 232 gekoppelt. Somit ist das zweite Rohr 234 senkrecht zu dem ersten Rohr 232 und der zentralen Achse 299. Das zweite Rohr 234 erstreckt sich vertikal von dem ersten Rohr 232, durch das Abgasrohr 202 und zu einem Ort außerhalb des Abgasrohrs 202. Auf diese Weise befindet sich ein Abschnitt des zweiten Rohrs 234 innerhalb des Abgasrohrs 202, während der übrige Abschnitt des zweiten Rohrs 234, das distal zu dem ersten Rohr 232 ist, sich außerhalb des Abgasrohrs 202 befindet. Eine Harnstoffeinspritzvorrichtung 242 ist an den Abschnitt des zweiten Rohrs 234 gekoppelt, der sich außerhalb des Abgasrohrs 202 befindet, wobei ein drittes Rohr 236 einen Schnittpunkt mit dem zweiten Rohr 234 bildet. Die Harnstoffeinspritzvorrichtung 242 ist positioniert, um Harnstoff in eine Richtung in Richtung des ersten Rohrs 232 einzuspritzen, die zu der Richtung des eintretenden Abgasstroms in dem Abgasrohr 202 (Pfeil 295) und der zentralen Achse 299 senkrecht ist.
Das dritte Rohr 236 ist an einer 90°-Krümmung außerhalb des Abgasrohrs 202 an einem nachgelagerten Ende fluidisch und physikalisch an das zweite Rohr 234 gekoppelt. Somit befindet sich das dritte Rohr 236 in der gesamten Länge außerhalb des Abgasrohrs 202 und davon beabstandet. Das dritte Rohr 236 ist parallel zu dem Abgasrohr 202, dem ersten Rohr 232 und der zentralen Achse 299. Das dritte Rohr 236 ist an einer nachgelagerten Fläche 214 fluidisch und physikalisch an eine Oberseite des vorgelagerten Abschnitts 210 gekoppelt. Ein Abgas von dem zweiten Rohr 234 kann in das dritte Rohr 236 strömen, wobei das dritte Rohr 236 das Abgas in den vorgelagerten Abschnitt 210 leiten kann. Das Abgas kann nicht direkt aus dem dritten Rohr 236 in eine Umgebungsatmosphäre oder zu dem Motor strömen.
Durchmesser des J-förmigen Rohrs 230, einschließlich des ersten 232, zweiten 234 und dritten Rohrs 236, sind geringer als ein Durchmesser des Abgasrohrs 202. Auf diese Weise ist eine Querschnittsströmungsfläche des J-förmigen Rohrs 230 kleiner als eine Querschnittsströmungsfläche des Abgasrohrs 202.
Der vorgelagerte Abschnitt 210 ist ringförmig, wobei Flächen eine sich darin befindende Ringkammer einschließen. Die Ringkammer ist derart abgedichtet, dass ein Abgas in der Ringkammer nicht direkt zu dem Motor oder in eine Umgebungsatmosphäre strömen kann. Insbesondere umfasst der vorgelagerte Abschnitt 210 eine vorgelagerte Fläche 212, eine nachgelagerte Fläche 214 und eine äußere Ringfläche 216. Eine Außenfläche des Abgasrohrs 202 kann als eine innere Ringfläche des vorgelagerten Abschnitts 210 fungieren, sodass die Außenfläche des Abgasrohrs 202 in direkter Verbindung mit dem Abgas in der Ringkammer des vorgelagerten Abschnitts 210 steht. Die vorgelagerte Fläche 212 ist parallel zu und im Wesentlichen identisch mit der nachgelagerten Fläche 214. Ein vorgelagertes Ende des dritten Rohrs 236 ist physikalisch an die nachgelagerte Fläche 214 gekoppelt. Somit weicht die nachgelagerte Fläche 214 darin von der vorgelagerten Fläche 212 ab, dass sie eine Aussparung zum Aufnehmen des dritten Rohrs 236 und des Abgases aus dem Hilfskanal 231 umfasst, was bei der vorgelagerten Fläche 212 nicht der Fall ist.
Die Ringkammer des vorgelagerten Abschnitts 210 ist über eine Vielzahl von Perforierungen 218, die sich an dem Abschnitt des Abgasrohrs 202 befinden, der als die innere Ringfläche fungiert, fluidisch an den Abgaskanal 48 gekoppelt. Somit kann das Abgas aus der Ringkammer über die Perforierungen 218 in den Abgaskanal 48 strömen. In einem Beispiel leiten die Perforierungen 218 ein Abgas in einer Richtung, die zu der Richtung des eintretenden Abgasstroms (Pfeil 295) abgewinkelt ist, in den Abgaskanal.
Wie gezeigt, stoßen die Perforierungen 218 an einem zu dem Abgasrohr 202 benachbarten Ort Abgas in den Abgaskanal 48 aus, während die Öffnung 280 an einem zu der zentralen Achse 299 benachbarten Ort Abgas in den Hilfskanal lässt. Somit wird eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Abgas-Harnstoff-Gemisch in den Hilfskanal strömt, verringert. In einem Beispiel strömt das Gemisch lediglich durch die Perforierungen 224 des nachgelagerten Abschnitts 220, bevor es in den übrigen Abgaskanal 48 (z. B. zu der SCR-Vorrichtung 76 aus 1) strömt.
3 zeigt eine direkte Ansicht 300 des Mischers 72, der sich entlang des Abgaskanals 48 befindet. Ein Querschnitt des vorgelagerten Abschnitts 210 ist in Ansicht 300 gemäß der Schnittebene A-A’ aus 2 gezeigt. Somit ist eine Ringkammer 310 des vorgelagerten Abschnitts 210 exponiert und ist eine vorgelagerte Fläche 212 aus 2 weggelassen.
Der vorgelagerte 210 und nachgelagerte 220 Abschnitt sind kaskadierend entlang des Abgasrohrs 202 gezeigt, wobei der vorgelagerte Abschnitt 210 außerhalb des Abgasrohrs 202 ist und sich der nachgelagerte Abschnitt 220 im Inneren des Abgasrohrs 202 befindet. Demnach sind der vorgelagerte 210 und nachgelagerte 220 Abschnitt in der Ansicht 300 konzentrisch um die z-Achse (z. B. parallel zu der zentralen Achse 299 aus 2). Wie gezeigt, ist ein kleinster Durchmesser des vorgelagerten Abschnitts 210 um eine Breite des Abgasrohrs 202 größer als ein größter Durchmesser des nachgelagerten Abschnitts 220.
Der nachgelagerte Abschnitt 220 ist fluidisch direkt an das Abgas in dem Abgasrohrs 202 gekoppelt. Dahingegen ist die Ringkammer 310 des vorgelagerten Abschnitts 210 fluidisch an das Abgas gekoppelt, das über den Hilfskanal 231 aus dem dritten Rohr 236 strömt. Die Ringkammer 310 stößt Abgas durch die Perforierungen 218 in einen Abschnitt des Abgaskanals 48 aus, der dem nachgelagerten Abschnitt 220 vorgelagert ist.
Die Perforierungen 218 des vorgelagerten Abschnitts 210 befinden sich entlang einer gemeinsamen Ebene parallel zu der x- und y-Achse. Die Perforierungen 218 sind ähnlich bemessen und geformt. Die Perforierungen 218 sind mit gleichem Abstand zueinander gezeigt. Es versteht sich, dass die Perforierungen 218 verschiedene Größen und Formen haben und ungleichmäßig entlang des vorgelagerten Abschnitts 210 verteilt sein können. Es kann sich zum Beispiel eine größere Anzahl von Perforierungen 218 entlang einer Unterseite des vorgelagerten Abschnitts 210 befinden, distal zu einem Ort der Harnstoffeinspritzvorrichtung 242 bezogen auf eine Schwerkraftrichtung 399. Dies kann Druck auf das Abgas ausüben, sodass dieses für einen längeren Zeitraum durch die Ringkammer 310 strömt als bei einer Anordnung mit gleichmäßig verteilten Perforierungen 218.
Die Perforierungen 224 des nachgelagerten Abschnitts 220 sind entlang des nachgelagerten Abschnitts 220 derart kaskadiert, dass die Perforierungen 224 in vorgelagerte 320, mittlere 322 und nachgelagerte 324 Perforierungen aufgeteilt sind. Die vorgelagerten Perforierungen 320 befinden sich nahe dem größten Durchmesser des nachgelagerten Abschnitts 220. Somit sind die vorgelagerten Perforierungen 320 ebenfalls nahe dem Abgasrohr 202. Die vorgelagerten Perforierungen 320 befinden sich entlang einer gemeinsamen Ebene parallel zu der x- und y-Achse. Die nachgelagerten Perforierungen 324 befinden sich nahe einem kleinsten Durchmesser des nachgelagerten Abschnitts 220, benachbart zu der Öffnung 280. Die nachgelagerten Perforierungen 324 befinden sich entlang einer gemeinsamen Ebene parallel zu der x- und y-Achse, der gemeinsamen Ebene der vorgelagerten Perforierungen 320 nachgelagert und parallel dazu. Somit befinden sich die mittleren Perforierungen 322 zwischen den vorgelagerten 320 und nachgelagerten 324 Perforierungen. Die mittleren Perforierungen 322 befinden sich auf einem Durchmesser des nachgelagerten Abschnitts 220, der kleiner ist als der größte Durchmesser und größer als der kleinste Durchmesser. Die mittleren Perforierungen 322 befinden sich entlang einer gemeinsamen Ebene parallel zu der x- und y-Achse, zwischen den Ebenen der vorgelagerten 320 und nachgelagerten Perforierungen 324.
Jede von den vorgelagerten 320, mittleren 322 und nachgelagerten 324 Perforierungen umfassen eine ähnliche Anzahl von Perforierungen. Somit sind die Perforierungen 224 entsprechend eines Durchmessers des nachgelagerten Abschnitts 220 bemessen. Demnach sind die vorgelagerten Perforierungen 320 größer als die mittleren Perforierungen 322, die größer sind als die nachgelagerten Perforierungen 324. In einigen Ausführungsformen können die vorgelagerten 320, mittleren 322 und nachgelagerten 324 Perforierungen ähnlich bemessen sein und kann folglich eine Anzahl von vorgelagerten 320, mittleren 322 und nachgelagerten 324 Perforierungen ungerade sein, wobei eine größere Anzahl von vorgelagerten Perforierungen 320 als mittleren 322 oder nachgelagerten Perforierungen 324 vorliegt. Ferner ist eine Anzahl von mittleren Perforierungen 322 größer als eine Anzahl von nachgelagerten Perforierungen.
Die Perforierungen 218, vorgelagerten Perforierungen 320, mittleren Perforierungen 322 und nachgelagerten Perforierungen 324 sind radial ausgerichtet. Alle Perforierungen des Mischers 72 können jedoch versetzt sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wie gezeigt, umfasst der Mischer 72 keine anderen Einlässe als die Perforierungen 218, die Perforierungen 224 und die Öffnung 280 bzw. keine zusätzlichen Auslässe zu diesen. Auf diese Weise wird der Abgasstrom durch das Abgasrohr durch den Mischer 72 verändert, bevor er durch das übrige Abgasrohrs 202 strömt.
Demnach umfasst ein Harnstoffmischer einen gekrümmten nachgelagerten Abschnitt und einen ringförmigen vorgelagerten Abschnitt, die entlang eines Abgasrohrs eines Abgaskanals kaskadiert sind, wobei sich der vorgelagerte Abschnitt außerhalb des Abgasrohrs befindet und sich der nachgelagerte Abschnitt innerhalb des Abgasrohrs befindet, wobei sich eine erste Vielzahl von Perforierungen entlang eines Abschnitts des Abgasrohrs befindet, der einem Ort des vorgelagerten Abschnitts entspricht, und sich eine zweite Vielzahl von Perforierungen entlang des nachgelagerten Abschnitts befindet und eine Einspritzvorrichtung positioniert ist, um Harnstoff außerhalb des Abgasrohrs entlang einer Achse, die parallel zu einer zentralen Achse des vorgelagerten Abschnitts ist, in ein Rohr einzuspritzen. Der nachgelagerte Abschnitt umfasst eine Öffnung, die sich entlang einer zentralen Achse des Abgasrohrs befindet und wobei die Öffnung konfiguriert ist, um Abgas in einen Abschnitt des Rohrs zu lassen, der sich innerhalb des Abgasrohrs befindet. Bei der ersten Vielzahl von Perforierungen handelt es sich um Auslässe, die eine Ringkammer des vorgelagerten Abschnitts fluidisch an den Abgaskanal koppeln, und wobei Abgas, das aus der ersten Vielzahl von Perforierungen des vorgelagerten Abschnitts strömt, in den Abgaskanal strömt, bevor es in den nachgelagerten Abschnitt strömt. Der nachgelagerte Abschnitt ist entlang des Außenumfangs physikalisch an das Abgasrohr gekoppelt und umfasst eine Öffnung innerhalb des Innenumfangs, und wobei der nachgelagerte Abschnitt gekrümmt ist und die zweite Vielzahl von Perforierungen zwischen dem Außen- und Innenumfang umfasst. Das Rohr umfasst einen Rohrdurchmesser, der geringer ist als ein Durchmesser des Abgasrohrs. Es sind kein anderer Einlass als die erste und zweite Vielzahl von Perforierungen und die Öffnung des Mischers und keine zusätzlichen Auslässe zu diesen vorhanden.
4 zeigt eine Seitenansicht 400 eines Querschnitts des Mischers 72, die durch die Schnittebene B-B’ aus 2 definiert ist. Somit werden Innenseiten der ersten 232, zweiten 234 und dritten 236 Rohre (z. B. des Hilfskanals 231) zusammen mit der Ringkammer 310 des vorgelagerten 210 Abschnitts offenbart. 4 stellt ferner einen beispielhaften Abgasstrom zusammen mit dem Harnstoffvermischen dar. Es versteht sich, dass aufgrund der Spontaneität des Abgases viele weitere beispielhafte Abgasströme realisiert werden können und dass es sich bei 4 lediglich um ein solches Beispiel handelt. Das Vermischen des Abgasstroms ist in Zusammenhang mit einer Harnstoffeinspritzvorrichtung 402 gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass das Abgas durch den Mischer 72 in Abwesenheit einer Harnstoffeinspritzvorrichtung vermischt werden kann. Auf diese Weise kann der Mischer 72 eine Homogenität des Abgasstroms in Abwesenheit der Harnstoffeinspritzvorrichtung 402 erhöhen, während gleichzeitig eine Harnstoffdispersion bei Anwesenheit der Harnstoffeinspritzvorrichtung 402 erhöht werden kann. Die stromaufwärtige und stromabwärtige Richtung können nachfolgend bezogen auf eine allgemeine Richtung des eintretenden Abgases beschrieben werden, die parallel zu einem Pfeil 295 ist.
Ein Achsensystem 490 umfasst zwei Achsen, eine x-Achse in der horizontalen Richtung und eine y-Achse in der vertikalen Richtung. Eine zentrale Achse 495 des vorgelagerten Abschnitts 210 ist über eine gestrichelte Linie gezeigt. Des Weiteren ist eine zentrale Achse 499 des Abgasrohrs 202 über eine gestrichelte Linie gezeigt. Die zentrale Achse 499 des Abgasrohrs 202 ist senkrecht zu der zentralen Achse 495 des vorgelagerten Abschnitts 210. Ein Pfeil 498 zeigt eine Abwärtsrichtung parallel zu einer Gravitationskraft an. Eine vertikale Achse 497 ist gezeigt und die Harnstoffeinspritzvorrichtung 242 ist positioniert, um entlang der vertikalen Achse 497 parallel zu der Schwerkraftrichtung (Pfeil 498) einzuspritzen.
Pfeile 410 stellen ein Abgas dar, das in Richtung des Mischers 72 in den Abgaskanal 48 strömt. In einem Beispiel können die Pfeile 410 ein Abgas darstellten, das aus einem Abgaskrümmer austritt. Somit ist das Abgas ungestört (z. B. wirken keine Einspritzungen und/oder Objekte auf den Strom ein). Die Pfeile 410 können sich hierin auch auf das Abgas 410 beziehen.
Die Abgasströme sind an dem vorgelagerten Abschnitt 210 vorbei in einen Bereich des Abgaskanals 48 geströmt, der sich zwischen dem vorgelagerten Abschnitt 210 und dem nachgelagerten Abschnitt 220 befindet, wie durch Pfeile 420 gezeigt. Somit tritt das Abgas nicht in die Perforierungen 218 des vorgelagerten Abschnitts 210 ein. Die Pfeile 420 können sich auch auf ein Abgas 420 beziehen. Das Abgas 420 befindet sich stromabwärts von dem Abgas 410 und ist ähnlich ungestört.
Das Abgas 420 kann durch die Öffnung 280 strömen, wie durch Pfeile 430 gezeigt (z. B. ein Abgas 430), oder kann durch die Perforierungen 224 des nachgelagerten Abschnitts 220 strömen, wie durch Pfeile 440 gezeigt (z. B. ein Abgas 440). Zusätzlich oder alternativ kann das Abgas 420 mit der konkaven Fläche 222 kollidieren, wobei das Abgas von der Fläche abprallt und weiter stromabwärts entweder zu den Perforierungen 224 oder der Öffnung 280 strömt. Ein Abgas, das durch die Perforierungen 224 strömt (z. B. das Abgas 440), kann in zu der zentralen Achse 499 abgewinkelten Richtungen radial beabstandet von der zentralen Achse 499 strömen. Somit können sich Teile des Abgases 440 über der zentralen Achse 499 mit Teilen des Abgases 440 unter der zentralen Achse 499 vermischen. Das Abgas 440 kann stromabwärts von dem nachgelagerten Abschnitt 220 strömen, wie durch Pfeile 450 gezeigt (z. B. ein Abgas 450), wobei es in einem Beispiel ununterbrochen in Richtung der SCR 76 strömen kann.
Das Abgas 430 strömt nahe der zentralen Achse 499 durch die Öffnung 280 in den Hilfskanal 231 und tritt in das erste Rohr 232 des J-förmigen Rohrs 230 ein. Das Abgas 430 strömt senkrecht zu dem Pfeil 498 in dem ersten Rohr 232, bevor es die Richtung in eine dem Pfeil 498 entgegengesetzten Richtung ändert, wo das erste Rohr 232 das zweite Rohr 234 kreuzt. Demnach ändert das Abgas 430 die Richtung um 90°, um in eine Aufwärtsrichtung zu strömen, die der Schwerkraft (Pfeil 498) entgegengesetzt ist, wie durch Pfeile 460 in dem Hilfskanal 231 in dem zweiten Rohr 234 gezeigt (z. B. ein Abgas 460).
Das Abgas 460 kollidiert mit einer Harnstoffeinspritzung 402, die durch eine Harnstoffeinspritzvorrichtung 242 in dem zweiten Rohr 234 bereitgestellt ist, bevor es die Richtung ändert, um in das dritte Rohr 236 einzutreten. Demnach strömt das Abgas 460 in einer der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung in dem zweiten Rohr 234, bevor es die Richtung in eine zu der Schwerkraft senkrechten Richtung ändert, um in das dritte Rohr 236 einzutreten. Somit strömt ein Abgas in dem ersten 232 und dritten 236 Rohr senkrecht zu der Schwerkraft. Das Abgas in dem ersten Rohr 232 strömt jedoch in einer stromäbwärtigen Richtung und das Abgas in dem dritten Rohr 236 strömt in einer stromaufwärtigen Richtung. Das Abgas in dem dritten Rohr 236 ist durch gestrichelte Pfeile 465 dargestellt (z. B. ein Abgas 465). Die gestrichelten Pfeile zeigen ein Gemisch aus Abgas und Harnstoff an, während durchgezogene Pfeile (z. B. die Pfeile 410, 420, 430, 440, 450 und 460) Abgas anzeigen, das nicht mit Harnstoff vermischt ist.
Auf diese Weise vermischt sich das Abgas 460 an einem Ort außerhalb des Abgaskanals 48 mit der Harnstoffeinspritzung 402. Dies kann es dem Abgas 460 ermöglichen, die Harnstoffeinspritzung 402 für eine gewünschte Harnstoffvermischung ausreichend zu erhitzen und anzuregen. Dadurch kann eine unerwünschte Menge von Harnstoffablagerungen davon abgehalten werden, sich in dem Hilfskanal 231 oder dem Abgaskanal 48 zu bilden.
Das Abgas 465 strömt ununterbrochen außerhalb des Abgaskanals 48 durch das dritte Rohr 236, bevor es in die Ringkammer 310 eintritt. Eine Richtung das Abgases 465 ist einer Richtung eines eintretenden Motorabgasstroms (Pfeil 410) entgegengesetzt. Pfeile 470 stellen ein Abgas (z. B. ein Abgas 470) in der Ringkammer 310 dar, wobei das Abgas 470 ununterbrochen um einen gesamten Umfang des Abgasrohrs 202 strömen kann. Das Abgas 470 kann aus der Ringkammer 310 austreten und über die Perforierungen 218 in den Abgaskanal 48 eintreten, wie durch Pfeile 475 gezeigt (z. B. ein Abgas 475). Das Abgas 475 strömt in einer radial nach innen gerichteten Richtung in den Abgaskanal 48, die zu dem Pfeil 295 abgewinkelt und/oder senkrecht ist. Das Abgas 475 strömt aufgrund der Nähe der Perforierungen 218 zu dem Abgasrohr 202 nahe dem Abgasrohr 202. Das Abgas 475 strömt in Richtung der Lücke zwischen dem vorgelagerten Abschnitt 210 und dem nachgelagerten Abschnitt 220, wie durch Pfeile 480 gezeigt (z. B. ein Abgas 480).
Das Abgas 480 fließt mit dem Abgas 420 zusammen. Somit wird das unvermischte Abgas 420 (z. B. ein Abgas, das nicht mit Harnstoff vermischt wurde) mit vermischtem Abgas 480 kombiniert. Die Abgase 420 und 480 strömen in Richtung des nachgelagerten Abschnitts 220, wo sie durch die Perforierungen 224 oder durch die Öffnung 280 strömen können. Somit kann das Abgas 480 in das zweite Rohr 234 eintreten, wie durch einen Pfeil 482 gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass aufgrund der Nähe des Abgases 480 zu dem Abgasrohr 202 eine relativ geringe Menge an Abgas 480 durch die Öffnung 280 strömt. Anders ausgedrückt ist das Abgas 480 nahe an dem Abgasrohr 202, bevor es zu dem nachgelagerten Abschnitt 220 strömt und folglich kann eine relativ niedrige Menge des Abgases 480 von dem ursprünglichen Strom abgelenkt werden und entlang der zentralen Achse 499 strömen, um in die Öffnung 280 zu strömen. Demnach strömt der Großteil des Abgases 480 durch die Perforierungen 224, wo die Strömungsrichtung derart gestört wird, dass das Abgas in eine radial nach innen gerichtete und radial nach außen gerichtete Richtung strömt, wie durch Pfeile 485 gezeigt (z. B. Abgas 485). Auf diese Weise strömt vermischtes Abgas 485 in alle Bereiche des Abgaskanals 48 (z. B. nahe dem Abgasrohr 202 und der zentralen Achse 499). Somit ist Harnstoff in dem Abgas 450 bzw. 485 entlang einer Vielzahl von Bereichen des Abgaskanals verteilt, bevor es in die SCR-Vorrichtung 76 strömt.
Demnach wird Harnstoff gleichmäßig in einen Hauptabgaskanal verteilt, nachdem der Harnstoff in einem Rohr außerhalb des Hauptabgaskanals mit Abgas vermischt wurde. Das Gemisch aus Abgas und Harnstoff strömt in den Hauptabgaskanal, der einem nachgelagerten Abschnitt eines Mischers vorgelagert ist, der konfiguriert ist, um eine Richtung des Abgases zu ändern, um den Harnstoff in eine Vielzahl von Bereichen des Hauptabgaskanals zu verteilen. Auf diese Weise verteilt der nachgelagerte Abschnitt den Harnstoff gleichmäßig durch den Abgaskanal, obwohl das Gemisch in den Hauptabgaskanal benachbart zu einem Abgasrohr eintritt, das dem nachgelagerten Abschnitt vorgelagert ist. Dies ermöglicht es einer SCR-Vorrichtung, die dem Mischer nachgelagert ist, ein Abgasgemisch mit einer höheren Homogenität aufzunehmen als in einem Abgasstrom, der durch den Mischer ungestört ist. Demnach kann der Harnstoff die SCR gleichmäßiger bedecken.
Auf diese Weise kann sich ein kompakter, einfach gestaltbarer Mischer entlang eines Abgaskanals einer SCR-Vorrichtung vorgelagert befinden. Der Mischer kann ferner eine Harnstoffeinspritzvorrichtung umfassen, die sich in einem Rohr des Mischers außerhalb des Abgaskanals befindet. Der Mischer ist konfiguriert, um einen Teil eines Abgases aus dem Abgaskanal zu empfangen und das Abgas in das Röhrengehäuse der Harnstoffeinspritzvorrichtung zu leiten. Der technische Effekt des Strömens des Abgases in die Harnstoffeinspritzvorrichtung außerhalb des Abgaskanals besteht darin, den eingespritzten Harnstoff angemessen zu erhitzen, ohne die Harnstoffeinspritzung übermäßig anzuregen. Demnach kann der Harnstoffmischer das Vermischen des Harnstoffs mit Abgas erhöhen, indem er das Harnstoff-/Abgas-Gemisch zurück in den Abgaskanal strömen lässt und indem er das Gemisch durch eine Vielzahl von Perforierungen strömen lässt, um durch den der SCR vorgelagerten Abgaskanal verteilt zu werden.
Ein Mischer umfasst eine konkave Platte, die sich innerhalb eines Abgaskanals befindet, wobei eine Öffnung den Abgaskanal fluidisch an einen Hilfskanal koppelt, der eine Harnstoffeinspritzvorrichtung aufweist, und wobei der Hilfskanal fluidisch an einen Hohlring gekoppelt ist, der physikalisch an eine Außenfläche des Abgaskanals gekoppelt ist, und wobei der Hohlring der konkaven Platte bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Motorabgasstroms vorgelagert ist. Ein erstes Beispiel des Mischers umfasst ferner, dass die konkave Platte eine Vielzahl von Perforierungen umfasst, die bezogen auf die Richtung des eintretenden Motorabgasstroms abgewinkelt ist, und ein Strom in dem Hilfskanal in eine zu dem eintretenden Motorabgasstrom entgegengesetzte Richtung strömt. Ein zweites Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls das erste Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass die Öffnung durch den kleinsten Umfang der konkaven Platte definiert ist, und wobei die Öffnung Abgas in den Hilfskanal lässt. Ein drittes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls das erste und/oder zweite Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass der Hilfskanal durch ein J-förmiges Rohr gebildet ist, das ein erstes Rohr, ein zweites Rohr und ein drittes Rohr umfasst, und wobei ein Durchmesser des Hilfskanals geringer ist als ein Durchmesser des Abgasrohrs. Ein viertes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem dritten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass sich das erste Rohr innerhalb des Abgasrohrs befindet und physikalisch an die konkave Platte und einen Abschnitt des zweiten Rohrs gekoppelt ist, der sich in dem Abgasrohr befindet, wobei sich die Harnstoffeinspritzvorrichtung außerhalb des Abgasrohrs an einem Schnittpunkt zwischen dem dritten Rohr und dem zweiten Rohr befindet und wobei sich das dritte Rohr vollständig außerhalb des Abgasrohrs befindet und physikalisch an eine nachgelagerte Fläche des Hohlrings gekoppelt ist. Ein fünftes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem vierten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass der Hohlring und die konkave Platte um eine zentrale Achse des Abgasrohrs konzentrisch sind und wobei die Richtung des eintretenden Motorabgasstroms parallel zu der zentralen Achse des Abgasrohrs ist. Ein sechstes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem fünften Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass der Hohlring eine Vielzahl von Perforierungen umfasst, die sich entlang der Außenfläche des Abgasrohrs befindet, und wobei sich die Perforierungen entlang einer zentralen Achse des Hohlrings befinden, wobei die zentrale Achse des Hohlrings senkrecht zu einer zentralen Achse des Abgasrohrs ist. Ein siebtes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem sechsten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass die Perforierungen Abgas in einer radial nach innen gerichteten Richtung in den Abgaskanal ausstoßen, die schräg zu einer Richtung des eintretenden Abgasstroms ist. Ein achtes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem siebten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass der Hohlring eine Ringkammer umfasst, die einen gesamten Umfang des Abgasrohrs ununterbrochen überspannt, und wobei die Ringkammer über die Vielzahl von Perforierungen fluidisch an den Abgaskanal gekoppelt ist. Ein neuntes Beispiel des Mischers, das gegebenenfalls ein oder mehrere von dem ersten bis zu dem achten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass der Hilfskanal ein Abgas benachbart zu der Öffnung der konkaven Platte nahe einer zentralen Achse des Abgasrohrs aufnimmt und wobei der Hilfskanal das Abgas über den Hohlring benachbart zu dem Abgasrohr in den Abgaskanal ausstößt.
Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: Einspritzen eines Reduktionsmittels außerhalb eines Hauptabgaskanals in ein Rohr eines Mischers, das mit einer Öffnung in den Hauptabgaskanal in einem nachgelagerten Abschnitt des Mischers konfiguriert ist, um Abgas zum Vermischen mit dem Reduktionsmittel außerhalb des Hauptabgaskanals in das Rohr zu leiten; und Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases parallel zu dem Hauptabgaskanal und außerhalb davon über das Rohr in einen vorgelagerten Abschnitt des Mischers, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel und Abgas winkelmäßig in den Hauptabgaskanal auszustoßen. Ein erstes Beispiel des Verfahrens umfasst ferner, dass das Ausstoßen des Reduktionsmittels und Abgases in den Hauptabgaskanal ferner das Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases in Richtung des nachgelagerten Abschnitts umfasst, wobei das Reduktionsmittel und Abgas durch die Öffnung oder durch eine Vielzahl von Perforierungen strömen. Ein zweites Beispiel des Verfahrens, das gegebenenfalls das erste Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass sich der vorgelagerte Abschnitt und eine Außenfläche eines Abgasrohrs des Hauptabgaskanals Flächen miteinander teilen und wobei der vorgelagerte Abschnitt das Reduktionsmittel und Abgas über eine Vielzahl von Auslässen, die bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Abgasstroms abgewinkelt ist, in den Hauptabgaskanal strömen lässt. Ein drittes Beispiel des Verfahrens, das gegebenenfalls das erste und/oder zweite Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass das Einspritzen des Reduktionsmittels das Einspritzen des Reduktionsmittels in einer zu dem Abgasstrom in dem Rohr gegenüberliegenden Richtung umfasst.
Ein Harnstoffmischer umfasst einen gekrümmten nachgelagerten Abschnitt und einen ringförmigen vorgelagerten Abschnitt, die entlang eines Abgasrohrs eines Abgaskanals kaskadiert sind, wobei sich der vorgelagerte Abschnitt außerhalb des Abgasrohrs befindet und sich der nachgelagerte Abschnitt innerhalb des Abgasrohrs befindet, wobei sich eine erste Vielzahl von Perforierungen entlang eines Abschnitts des Abgasrohrs befindet, der einem Ort des vorgelagerten Abschnitts entspricht, und sich eine zweite Vielzahl von Perforierungen entlang des nachgelagerten Abschnitts befindet und eine Einspritzvorrichtung positioniert ist, um Harnstoff außerhalb des Abgasrohrs entlang einer vertikalen Achse, die parallel zu einer zentralen Achse des vorgelagerten Abschnitts ist, in ein Rohr einzuspritzen. Ein erstes Beispiel des Harnstoffmischers umfasst ferner, dass der nachgelagerte Abschnitt eine Öffnung, die sich entlang einer zentralen Achse des Abgasrohrs befindet, umfasst, und wobei die Öffnung konfiguriert ist, um Abgas in einen Abschnitt des Rohrs zu lassen, der sich innerhalb des Abgasrohrs befindet. Ein zweites Beispiel des Harnstoffmischers, das gegebenenfalls das erste Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass die erste Vielzahl von Perforierungen Auslässe sind, die eine Ringkammer des vorgelagerten Abschnitts fluidisch an den Abgaskanal koppeln, und wobei Abgas, das aus der ersten Vielzahl von Perforierungen des vorgelagerten Abschnitts strömt, in den Abgaskanal strömt, bevor es in den nachgelagerten Abschnitt strömt. Ein drittes Beispiel des Harnstoffmischers, das gegebenenfalls den ersten und/oder zweiten Mischer umfasst, umfasst ferner, dass der nachgelagerte Abschnitt entlang des Außenumfangs physikalisch an das Abgasrohr gekoppelt ist und eine Öffnung im Inneren des Innenumfangs umfasst, und wobei der nachgelagerte Abschnitt gekrümmt ist und die zweite Vielzahl von Perforierungen zwischen dem Außen- und Innenumfang umfasst. Ein viertes Beispiel des Harnstoffmischers, das gegebenenfalls eines oder mehrere von dem ersten bis zu dem dritten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass das Rohr einen Rohrdurchmesser umfasst, der geringer ist als ein Durchmesser des Abgasrohrs. Ein fünftes Beispiel des Harnstoffmischers, das gegebenenfalls eines oder mehrere von dem ersten bis zu dem vierten Beispiel umfasst, umfasst ferner, dass kein anderer Einlass als die erste und zweite Vielzahl von Perforierungen und die Öffnung und keine zusätzlichen Auslässe zu diesen vorhanden sind.
Es wird vermerkt, dass die hierin eingeschlossenen 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 und durch das Steuersystem, einschließend der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware, ausgeführt werden. Die spezifischen hierin beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und Ähnliches. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließend der verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer-Motoren und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2013/0104531 [0002]

Claims

Mischer, umfassend: eine konkave Platte, die sich innerhalb eines Abgaskanals befindet, wobei eine Öffnung den Abgaskanal fluidisch an einen Hilfskanal koppelt, der eine Harnstoffeinspritzvorrichtung aufweist, und wobei der Hilfskanal fluidisch an einen Hohlring gekoppelt ist, der physikalisch an eine Außenfläche des Abgaskanals gekoppelt ist, und wobei der Hohlring der konkaven Platte bezogen auf eine Richtung eines eintretenden Motorabgasstroms vorgelagert ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die konkave Platte eine Vielzahl von Perforierungen umfasst, die bezogen auf die Richtung des eintretenden Abgasstroms abgewinkelt ist, und ein Strom in dem Hilfskanal in eine zu dem eintretenden Motorabgasstrom entgegengesetzte Richtung strömt.
Mischer nach Anspruch 1, wobei die Öffnung durch den kleinsten Umfang der konkaven Platte definiert ist und wobei die Öffnung Abgas in den Hilfskanal lässt.
Mischer nach Anspruch 1, wobei der Hilfskanal durch ein J-förmiges Rohr gebildet ist, das ein erstes Rohr, ein zweites Rohr und ein drittes Rohr umfasst, und wobei ein Durchmesser des Hilfskanals geringer ist als ein Durchmesser des Abgasrohrs.
Mischer nach Anspruch 4, wobei sich das erste Rohr innerhalb des Abgasrohrs befindet und physikalisch an die konkave Platte und einen Abschnitt des zweiten Rohrs gekoppelt ist, der sich in dem Abgasrohr befindet, wobei sich die Harnstoffeinspritzvorrichtung außerhalb des Abgasrohrs an einem Schnittpunkt zwischen dem dritten Rohr und dem zweiten Rohr befindet und wobei sich das dritte Rohr vollständig außerhalb des Abgasrohrs befindet und physikalisch an eine nachgelagerte Fläche des Hohlrings gekoppelt ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei der Hohlring und die konkave Platte um eine zentrale Achse des Abgasrohrs konzentrisch sind und wobei die Richtung des eintretenden Abgasstroms parallel zu der zentralen Achse des Abgasrohrs ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei der Hohlring eine Vielzahl von Perforierungen umfasst, die sich entlang der Außenfläche des Abgasrohrs befindet, und wobei sich die Perforierungen entlang einer zentralen Achse des Hohlrings befinden, wobei die zentrale Achse des Hohlrings senkrecht zu einer zentralen Achse des Abgasrohrs ist.
Mischer nach Anspruch 7, wobei die Perforierungen Abgas in einer radial nach innen gerichteten Richtung in den Abgaskanal ausstoßen, die schräg zu einer Richtung des eintretenden Abgasstroms ist.
Mischer nach Anspruch 7, wobei der Hohlring eine Ringkammer umfasst, die einen gesamten Umfang des Abgasrohrs ununterbrochen überspannt, und wobei die Ringkammer über die Vielzahl von Perforierungen fluidisch an den Abgaskanal gekoppelt ist.
Mischer nach Anspruch 1, wobei der Hilfskanal ein Abgas benachbart zu der Öffnung der konkaven Platte nahe einer zentralen Achse des Abgasrohrs aufnimmt und wobei der Hilfskanal das Abgas über den Hohlring benachbart zu dem Abgasrohr in den Abgaskanal ausstößt.
Verfahren, umfassend: Einspritzen eines Reduktionsmittels außerhalb eines Hauptabgaskanals in ein Rohr eines Mischers, das mit einer Öffnung in den Hauptabgaskanal in einem nachgelagerten Abschnitt des Mischers konfiguriert ist, um Abgas zum Vermischen mit dem Reduktionsmittel außerhalb des Hauptabgaskanals in das Rohr zu leiten; und Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases parallel zu dem Hauptabgaskanal und außerhalb davon über das Rohr in einen vorgelagerten Abschnitt des Mischers, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel und Abgas winkelmäßig in den Hauptabgaskanal auszustoßen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ausstoßen des Reduktionsmittels und Abgases in den Hauptabgaskanal ferner das Strömenlassen des Reduktionsmittels und Abgases in Richtung des nachgelagerten Abschnitts umfasst, wobei das Reduktionsmittel und Abgas durch die Öffnung oder durch eine Vielzahl von Perforierungen strömen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich der vorgelagerte Abschnitt und eine Außenfläche eines Abgasrohrs des Hauptabgaskanals Flächen miteinander teilen und wobei der vorgelagerte Abschnitt das Reduktionsmittel und Abgas über eine Vielzahl von Auslässen, die bezogen auf eine Richtung des eintretenden Abgasstroms abgewinkelt ist, in den Hauptabgaskanal strömen lässt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einspritzen des Reduktionsmittels das Einspritzen des Reduktionsmittels in einer zu dem Abgasstrom in dem Rohr gegenüberliegenden Richtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die Öffnung entlang einer zentralen Achse eines Abgasrohrs befindet und wobei die Öffnung konfiguriert ist, um Abgas in einen Abschnitt des Rohrs zu lassen, der sich innerhalb des Abgasrohrs befindet.