DE102017119428A1 - Abgasmischer - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen Abgasmischer bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein System einen Mischer beinhalten, der zum Modifizieren des Abgasstroms konfiguriert ist.

Description

• Gebiet
• Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme für eine Mischvorrichtung.
• Hintergrund/Kurzdarstellung
• Eine Technologie zur Nachbehandlung von Motorabgas nutzt die selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction – SCR), um zu ermöglichen, dass bestimmte chemische Reaktionen zwischen NO_x (Stickoxiden) in dem Abgas und Ammoniak (NH₃) erfolgen. NH₃ wird durch Einspritzen von Harnstoff in einen Abgaspfad in ein Motorabgassystem eingeleitet, das einer SCR-Vorrichtung vorgelagert ist, oder es wird in einem motornahen Katalysator erzeugt. Der Harnstoff zersetzt sich bei Hochtemperaturbedingungen entropisch zu NH₃. Die SCR unterstützt die Reaktion zwischen NH₃ und NO_x, um NO_x in Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) umzuwandeln. Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt haben, können beim Einspritzen von Harnstoff in den Abgaspfad jedoch Probleme auftreten. In einem Beispiel kann es sein, dass sich Harnstoff schlecht mit dem Abgasstrom vermischt (z. B. weist ein erster Teil des Abgasstroms eine höhere Harnstoffkonzentration 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-Vorrichtung führen könnte. Des Weiteren kann ein übermäßiges Vermischen und Anregen des Harnstoffs in dem Abgas ebenfalls zu Problemen führen, wie etwa zu erhöhten Ablagerungen.
• Versuche, die unzureichende Vermischung zu beheben, umfassen das Einführen einer Mischvorrichtung, die einem Harnstoffeinspritzer nachgelagert und der SCR-Vorrichtung vorgelagert ist, sodass eine Harnstoffdispersion mit Abgas 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 US 2013/0104531 gezeigt. Darin ist ein statischer Mischer in einem Abgaskanal angeordnet, der einem äußeren Rohr zum Einspritzen von Harnstoff nachgelagert ist. Der Abgasstrom strömt durch den Abgaskanal und wird mit einer Harnstoffeinspritzung vermengt, bevor er durch den statischen Mischer strömt.
• Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme mit solchen Systemen erkannt. Als ein Beispiel weist der vorangehend beschriebene statische Mischer beschränkte Mischkapazitäten auf, was an einer Direktionalität der Abgasausströmung durch den Mischer liegt, der unzureichend ist, um den Harnstoff und das Abgas vollständig zu vermischen. Der statische Mischer im Inneren des Abgaskanals weist außerdem Herstellungs- und Verpackungseinschränkungen auf. Variierende Abgaskanalgeometrien machen eine Änderung der Herstellung des Abgaskanals und/oder statischen Mischers erforderlich, damit der Mischer eng an das Innere des Abgaskanals angepasst ist. Schließlich kann es sein, dass der statische Mischer den Harnstoff übermäßig anregt. Daher können sich an Flächen des Mischers und/oder an Stellen, die dem Mischer nachgelagert sind (auf der SCR-Vorrichtung, zum Beispiel) Ablagerungen bilden. Diese Ablagerungen können sich ansammeln und den Abgasstrom durch den Abgaskanal behindern, wodurch sie einen Abgasstaudruck erhöhen.
• Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Probleme im Zusammenhang mit diesem Ansatz erkannt und schlagen ein System vor, um sie zumindest teilweise zu beheben. In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme anhand eines Abgassystems behoben werden, das einen entlang eines Abgaskanals angeordneten Abgasmischer umfasst, umfassend stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälften, die physisch mit einem Ring verbunden sind, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Hälften stromaufwärts und stromabwärts gelegene Streifen umfassen, die physisch mit stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen und dem Ring an entgegengesetzten Enden verbunden sind, und wobei zwischen jedem der Streifen Strömungsräume angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Strömung von Abgas verändert werden, um die Abgasvermischung zu steigern.
• Als ein Beispiel verändern Merkmale des Mischers eine Abgasströmungsbahn, um den Abgasstrom von einer ersten Region eines Abgaskanals zu einer zweiten, anderen Region des Abgaskanals umzuleiten. Dies kann es ermöglichen, dass sich Abgas in verschiedenen Regionen des Abgaskanals vermischt, wodurch die Homogenität des Abgaskanals erhöht wird. Darüber hinaus kann sich Abgas aufgrund verstärkter Abgasturbulenzen, die von dem Mischer erzeugt werden, an dem Mischer nachgelagerten Stellen weiter vermischen. Das Abgas kann sich an dem Mischer nachgelagerten Stellen verquirlen und/oder verwirbeln, was die Abgashomogenität weiter erhöht. Dies sollte die Leistungsfähigkeit von Abgassystemkomponenten verbessern.
• Es versteht sich, dass die obenstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um eine Auswahl an Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Es wird damit nicht die Absicht verfolgt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert wird, welche auf die detaillierte Beschreibung folgen. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die obenstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung vermerkte Nachteile beheben.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 stellt einen beispielhaften Zylinder eines Motors dar.
• 2 zeigt eine zweidimensionale Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines Mischers.
• 3 zeigt eine dreidimensionale Vorderansicht der ersten Ausführungsform.
• 4 zeigt eine dreidimensionale Seitenansicht eines Teils der ersten Ausführungsform nebst einem beispielhaften Abgasstrom.
• 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Mischers.
• 6 zeigt eine zweidimensionale Vorderansicht der zweiten Ausführungsform.
• 7 zeigt einen Querschnitt der zweiten Ausführungsform nebst einem beispielhaften Abgasstrom dahindurch.
• 8 zeigt eine zweidimensionale Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines Mischers.
• 9 zeigt eine dreidimensionale Seitenansicht der dritten Ausführungsform nebst einem beispielhaften Abgasstrom dahindurch.
• 2–9 sind annähernd maßstabsgetreu dargestellt, gleichwohl können andere relative Dimensionen verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Detaillierte Beschreibung
• Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für einen Motor mit einem Motorabgassystem, das einen Mischer umfasst. Der Mischer ist entlang eines Abgaskanals angeordnet und umfasst geometrische Merkmale, die zum Perturbieren des Motorabgases konfiguriert sind, um die Abgasvermischung zu verbessern. Eine erste Ausführungsform eines Mischers beinhaltet eine Vielzahl von Schaufeln, die gleichmäßig um einen Ring angeordnet sind, welcher sich zu einer geometrischen Mitte eines Abgasrohrs konzentrisch verhält, wie in 2 und 3 gezeigt. Die Schaufeln sind gekrümmt und in Relation zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms angewinkelt. Die Schaufeln sind um den Ring einander entgegengesetzt ausgerichtet, sodass benachbarte Schaufeln in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, wie in 4 gezeigt. Zudem wird in 4 ein beispielhafter Abgasstrom abgebildet. Eine zweite Ausführungsform eines Mischers beinhaltet ein Ausbilden von stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Schaufeln, von einem Mittelring des Mischers ausgehend, wie in 5 gezeigt. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Schaufeln werden durch den Mittelring voneinander getrennt. Benachbarte stromaufwärts gelegene Schaufeln sind einander entgegengesetzt ausgerichtet. Gleichermaßen sind benachbarte stromabwärts gelegene Schaufeln einander entgegengesetzt ausgerichtet, wie in 6 gezeigt. Außerdem sind stromaufwärts und stromabwärts gelegene Schaufeln, die um den Mittelring einander direkt gegenüberliegend angeordnet sind, einander entgegengesetzt ausgerichtet. Ein beispielhafter Abgasstrom durch die zweite Ausführungsform des Mischers wird in 7 gezeigt. Eine dritte Ausführungsform des Mischers beinhaltet einen kugelförmigen Körper, der eine Vielzahl von Streifen aufweist, welche durch Öffnungen voneinander getrennt sind, wobei die Öffnungen eine ähnliche Größe und Form wie die Streifen aufweisen. Die dritte Ausführungsform beinhaltet ferner stromaufwärts und stromabwärts gelegene Streifen, welche durch einen Mittelteil des kugelförmigen Körpers voneinander getrennt sind. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Streifen sind zueinander nicht-fluchtend ausgerichtet, sodass die stromaufwärts gelegenen Streifen die stromabwärts gelegenen Streifen nicht verdecken, wie in 8 gezeigt. Das Abgas kann durch einen Hohlkörper des Mischers strömen und sich mit Abgas in anderen Regionen eines Abgaskanals vermischen, wie in 9 gezeigt.
• Die 1–9 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der unterschiedlichen Komponenten. Wenn sie der Darstellung nach in direktem Kontakt miteinander stehen oder direkt miteinander verbunden sind, dann können solche Elemente in zumindest einem Beispiel als in direktem Kontakt miteinander stehend oder direkt miteinander verbunden bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die durchgehend oder einander benachbart gezeigt werden, zumindest in einem Beispiel jeweils durchgehend bzw. einander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in einem Flächen teilenden Kontakt zueinander liegen, als in Flächen teilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur ein Raum befindet und keine anderen Komponenten, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, auf entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug auf einander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements zumindest in einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hier 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 Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Von daher sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt werden, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen angeordnet. Als ein weiteres Beispiel können ferner Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, angewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die so gezeigt werden, dass sie einander kreuzen, zumindest in einem Beispiel als sich kreuzende Elemente oder einander kreuzend bezeichnet werden. Weiterhin kann ein Element, das in einem anderen Element oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt wird, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
• Weiter zu 1 wird ein schematisches Diagramm abgebildet, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 10 in einem Motorsystem 100 zeigt, das in ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs einbezogen werden 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 beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Ein Brennraum 30 des Motors 10 kann einen Zylinder, der durch Zylinderwände 32 ausgebildet ist, mit einem darin positionierten Kolben 36 beinhalten. Der Kolben 36 kann mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein intermediäres Getriebesystem mit zumindest einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
• Der Brennraum 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 dem Brennraum 30 in Verbindung stehen. In manchen Beispielen kann der Brennraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
• 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 beinhalten 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 beinhalten.
• Ein Kraftstoffeinspritzer 69 ist der Darstellung nach direkt mit einem Brennraum 30 verbunden, um Kraftstoff im Verhältnis zu einer Impulsbreite eines von der Steuerung 12 empfangenen Signals direkt dort einzuspritzen. Auf diese Weise stellt der Einspritzer 69 eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 30 bereit. Der Einspritzer kann beispielsweise an der Seite des Brennraums oder an der Oberseite des Brennraums angebracht werden. Der Kraftstoff kann dem Einspritzer 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler umfasst. In manchen Beispielen kann der Brennraum 30 alternativ oder zusätzlich einen Kraftstoffeinspritzer beinhalten, der im Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den dem Brennraum 30 vorgelagerten Ansaugkanal bereitstellt.
• Eine Zündung wird dem Brennraum 30 durch eine Zündkerze 66 bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht abgebildet) 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 beinhalten. In diesem konkreten Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, welches einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 beinhaltet, 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 des Brennraums 30 bereitgestellt wird. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselstellungssignal 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, beinhalten.
• Ein Abgassensor 126 ist in der Darstellung mit dem Abgaskanal 48 verbunden, 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 um 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 motornahe 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 der Darstellung nach entlang eines Abgaskanals 48 angeordnet, welcher sowohl dem Abgassensor 126 als auch einem Mischer 68 nachgelagert ist. Bei der Vorrichtung 70 kann es sich um einen Dreiwege-Katalysator (Three Way Catalyst – TWC), eine NO_x-Falle, selektive katalytische Reduktion (SCR), diverse andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln. In manchen 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.
• Der Mischer 68 ist der Darstellung nach der Emissionssteuervorrichtung 70 vorgelagert und dem Abgassensor 126 nachgelagert. In manchen Ausführungsformen kann ein zweiter Abgassensor zusätzlich oder alternativ zwischen dem Mischer 68 und der Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet oder der Emissionssteuervorrichtung 70 nachgelagert sein. Der Mischer 68 kann ein Einzelstück sein, das entlang des Abgaskanals 48 angeordnet ist. Der Mischer 68 kann einen Abgasstrom perturbieren, sodass eine Homogenität eines Abgasgemischs erhöht wird, wenn das Abgas durch den Mischer 68 strömt. Der Mischer 68 kann auf der Grundlage der Geometrien des Abgaskanals 48 für eine optimale Abgasvermischung geformt sein. Der Mischer 68 wird weiter unten 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 manchen Bedingungen kann das AGR-System 140 auch verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem Brennraum zu regulieren, wodurch ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung in einigen Verbrennungsbetrieben bereitgestellt wird.
• Der Darstellung in 1 nach ist die Steuerung 12 ein Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, die in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicherchip 106 (z. B. nichtflüchtiger Speicher) gezeigt sind, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren unterschiedliche Signale empfangen, zusätzlich zu denjenigen Signalen, die zuvor erläutert wurden, einschließlich der Messung der angesaugten Luftmasse (Mass Air Flow – MAF) von dem Luftmassensensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature – ECT) von einem Temperatursensor 112, der mit einer Kühlhülse 114 verbunden ist; eines Motorpositionssignals von einem Hall-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der eine Position einer Kurbelwelle 40 erfasst; der Drosselstellung von einem Drosselstellungssensor 65; und eines Signals des Ansaugtrakt-Absolutdrucks (Manifold Absolute Pressure – MAP) 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 der 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 vorgegebene Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse je Umdrehung der Kurbelwelle produzieren.
• Auf einem Festwert-Speichermedium 106 können computerlesbare Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen darstellen, welche von 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 der Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen.
• 1 bildet ein beispielhaftes System ab, das einen Mischer umfasst. Die Figuren weiter unten bilden Ausführungsbeispiele eines Mischers ab, der dazu konfigurierbar ist, in dem System aus 1 verwendet zu werden. Konkret stellen 2–4 eine erste Ausführungsform eines Mischers dar, 5–7 stellen eine zweite Ausführungsform eines Mischers dar und 8–9 stellen eine dritte Ausführungsform eines Mischers dar. Von daher ist das System 100 aus 1 dazu konfiguriert, mit einer oder mehreren von der ersten, zweiten und/oder dritten Ausführungsform des Mischers zu arbeiten. Auf diese Weise kann sowohl die erste, die zweite als auch die dritte Ausführungsform trotz ihrer strukturellen Unterschiede Abgas ausreichend vermischen. Ein ausreichendes Vermischen von Abgas beinhaltet ein Erhöhen einer Homogenität des Abgases. Somit können die erste, die zweite und die dritte Ausführungsform den Abgasstrom in einem Abgaskanal umleiten, sodass die Turbulenz der Strömung in dem Abgaskanal zunehmen kann. In manchen Beispielen kann der erste, der zweite oder der dritte Mischer auf der Grundlage einer Geometrie des Abgaskanals (z. B. Breite, Krümmungen, Biegungen, Komponenten, Winkel usw.) gebraucht werden, um die Abgasvermischung zu maximieren.
• Daher kann ein beispielhaftes Abgassystem einen Abgaskanal umfassen, der einen Abgasmischer mit einer Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, die sich von einem Ring erstrecken, der sich zu einer Mittelachse des Abgaskanals konzentrisch verhält, wobei sich benachbarte Vorsprünge in verschiedene Richtungen erstrecken, und wobei ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Mischer und einem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum entlang der Mittelachse quer durch den Mischer verläuft. Die Vorsprünge können einander abwechseln, wobei sich ein erster Vorsprung in den äußeren Strömungsraum erstreckt und ein zweiter Vorsprung, der dem ersten Vorsprung benachbart ist, in den inneren Strömungsraum hineinragt. Daher sind einander benachbarte Vorsprünge angewinkelt und einander entgegengesetzt ausgerichtet. Die Vorsprünge können in Relation zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms angewinkelt sein. Die Vorsprünge können gekrümmt sein, wobei Außenabschnitte eine C-Form aufweisen und Innenabschnitte spitz zulaufen. Die Außenabschnitte erstrecken sich in den äußeren Strömungsraum, und die Innenabschnitte erstrecken sich in den inneren Strömungsraum.
• Als ein anderes Beispiel kann ein Abgassystem einen Abgaskanal umfassen, umfassend einen Abgasmischer, einen Ring, der von einem Abgasrohr beabstandet ist, wobei ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Ring und dem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum eine gesamte Länge des Rings entlang einer Mittelachse des Abgasrohrs quert, und eine Vielzahl sich abwechselnder stromaufwärts gelegener Vorsprünge, wobei sich benachbarte stromaufwärts gelegene Vorsprünge in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, eine Vielzahl sich abwechselnder stromabwärts gelegener Vorsprünge, wobei sich benachbarte stromabwärts gelegene Vorsprünge in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Vorsprünge physisch mit entgegengesetzten Kanten des Rings verbunden sind. Ein stromabwärts gelegener Vorsprung von den stromabwärts gelegenen Vorsprüngen erstreckt sich in den inneren Strömungsraum, und ein stromaufwärts gelegener Vorsprung von den stromaufwärts gelegenen Vorsprüngen, der direkt stromaufwärts von den stromabwärts gelegenen Vorsprüngen angeordnet ist, erstreckt sich in den äußeren Strömungsraum. Die stromaufwärts gelegenen Vorsprünge, die stromabwärts gelegenen Vorsprünge und der Ring sind gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig. Als ein Beispiel weist ein Querschnitt des Mischers eine Z-Form auf. Entlang der Mittelachse ist der Mischer symmetrisch und verhält sich zu dem Abgasrohr konzentrisch. Der Mischer ist ein Einzelfertigungsstück, das über eine Vielzahl von Stützen an dem Abgasrohr befestigt ist.
• Weiter zu 2 wird eine zweidimensionale Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Mischers 200 gezeigt. Der Mischer 200 kann dem Mischer 68 im Wesentlichen ähneln und in der Ausführungsform verwendet werden, die in Bezug auf 1 abgebildet ist. Der Mischer 200 ist entlang eines Abgaskanals 204 (z. B. dem Abgaskanal 48 aus 1) angeordnet, der zum Aufnehmen von Motorabgas konfiguriert ist. Die geometrischen Merkmale des Mischers 200 können die Abgasvermischung fördern, indem sie eine Turbulenz und/oder Perturbation des Motorabgasstroms verstärken. Dies kann zu einer verbesserten Abgasreaktivität mit Nachbehandlungsvorrichtungen und/oder Sensoren führen, die dem Mischer 200 in dem Abgaskanal 204 nachgelagert sind.
• Ein Koordinatensystem 290 umfasst der Darstellung nach drei Achsen, konkret eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung und eine z-Achse, die senkrecht zu der x- und y-Achse verläuft. Eine Richtung der Schwerkraft (Pfeil 299) weist entlang der negativen Richtung der y-Achse. Eine Richtung des Motorabgasstroms verläuft im Wesentlichen parallel zur z-Achse.
• Der Mischer 200 kann ein Einzelfertigungsstück sein. Der Mischer 200 kann eines oder mehrere von einem Keramikmaterial, einer Metalllegierung, einem Siliciumderivat oder anderen geeigneten Materialien umfassen, die in der Lage sind, gegenüber hohen Temperaturen beständig zu sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 200 ein(e) oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfassen, sodass Abgas mit Flächen des Mischers 200 in Kontakt treten kann, ohne dass sich an dem Mischer 200 Ruß ablagert.
• Der Mischer 200 ist im Inneren des Abgaskanals 204 über eine Vielzahl von Stützen 240 (anhand von gestrichelten Linien gezeigt) befestigt. Die Stützen 240 können zylindrisch geformte Stäbe sein, die im Wesentlichen miteinander identisch sind (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung). Es versteht sich, dass die Stützen 240 verschiedene Formen aufweisen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen (z. B. rechtwinklig). In einem Beispiel liegen genau drei Stützen 240 vor, die in gleichen Abständen um einen Umfang eines Rings 220 des Mischers 200 angeordnet sind. Dadurch sind die Stützen 240 120° voneinander entfernt. Andere Anzahlen von Stützen (z. B. zwei oder weniger oder vier oder mehr) können mit einer gleichen oder ungleichen Verteilung entlang des Umfangs des Rings 220 verwendet werden.
• Der Darstellung gemäß verhalten sich die Stützen 240 koplanar mit dem Ring 220 entlang einer Ebene in der x- und y-Achse. Schweißnähte, Verschmelzungen, Klebstoffe und/oder andere geeignete Verbindungselemente können verwendet werden, um entgegengesetzte Enden der Stützen 240, eine Innenfläche des Abgasrohrs 202 und den Ring 220 physisch zu verbinden. Somit wird der Mischer 200 mechanisch und/oder elektrisch betrieben und kann nicht klappern, rotieren, verrutschen und/oder andere Bewegungsformen ausführen.
• Das Abgasrohr 202 und der Ring 220 liegen konzentrisch um eine geometrische Mitte des Abgasrohrs 202, die entlang der z-Achse angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Rings 220 geringer als der Durchmesser des Abgasrohrs 202 ist. In einem Beispiel ist der Durchmesser des Rings 220 genau halb so groß wie der Durchmesser des Abgasrohrs 202. Eine Länge der Stützen 240 stimmt im Wesentlichen mit einer Differenz zwischen den Durchmessern des Rings 220 und dem Abgasrohr 202 überein (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung). Der Ring 220 ist in einem Beispiel kreisförmig (z. B. O-förmig). Ein innerer Strömungsraum durchquert den Ring 220 entlang der geometrischen Mitte des Abgasrohrs 202 und/oder Mischers 200. Gleichmaßen ist ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Abgasrohr 202 und dem Ring 220 angeordnet. Von daher ist der Ring 220 von der geometrischen Mitte des Abgasrohrs 202 und den Flächen des Abgasrohrs 202 beabstandet.
• Eine Vielzahl im Wesentlichen identischer Schaufeln 210 (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung) ist physisch mit dem Ring 220 verbunden und erstreckt sich in Stromaufwärts- und Stromabwärtsrichtungen relativ zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms. In einem Beispiel tritt keine der Schaufeln 210 miteinander oder mit dem Abgasrohr 202 in Kontakt, und sie sind lediglich physisch mit dem Ring 220 verbunden. Die Schaufeln 210 erstrecken sich zu dem inneren Strömungsraum und äußeren Strömungsraum, die weiter oben beschrieben wurden. Konkret erstrecken sich Schaufeln mit Diagonallinienmuster ausgefüllte in der Stromaufwärtsrichtung, und unausgefüllte (z. B. alle weißen) Schaufeln erstrecken sich in der Stromabwärtsrichtung. Der Darstellung gemäß wechseln sich die Schaufeln 210 ab, sodass sich benachbarte Schaufeln nicht in dieselbe Richtung erstrecken. Auf diese Weise können die Schaufeln 210 Vorsprünge sein, die sich von dem Ring 220 erstrecken.
• Der Mischer 200 ist rotationssymmetrisch. Ein Querschnitt des Mischers 200 entlang einer Ebene des Rings 220 ist aufgrund der sich abwechselnden Krümmung der Schaufeln 210 wellig (z. B. wellen- und/oder schlangenförmig). In einem Beispiel sind die Schaufeln 210 entlang eines Außenabschnitts C-förmig und verjüngen sich hin zum Innenabschnitt und bilden dadurch ein spitz zulaufendes Ende aus. Es versteht sich, dass die Schaufeln 210 auch andere Formen aufweisen können (z. B. V-förmig, W-förmig, Z-förmig, U-förmig usw.), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Die Schaufeln 210 können flache, geradförmige Schaufeln sein. Alternativ können die Schaufeln 210 gekrümmt sein, wobei eine Fläche der Schaufeln 210 halbrund ist, sodass ein Querschnitt der Schaufeln 210 entlang der x-Achse im Wesentlichen C-förmig ist. Andere Formen, Merkmale und Krümmungen der Schaufeln 210 können realisiert werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen (z. B. wellig, perforiert, schlangenförmig usw.). In manchen Beispielen ähneln die Schaufeln 210 einem Kegel, der entlang seiner höchsten Höhe halbiert ist, wobei eine Basis des Kegels weggelassen wird. Auf diese Weise sind die Schaufeln 210 halbkreisförmig, wobei ein äußerstes Ende (z. B. neben dem Abgasrohr 202) einer halben O-Form ähnelt und ein innerstes Ende (z. B. neben der geometrischen Mitte des Abgasrohrs 202) spitz zuläuft.
• Als ein Beispiel ist jede Schaufel von den Schaufeln 210 ein einzelnes, durchgängiges Stück, das entlang seines Mittelabschnitts (z. B. zwischen äußersten/innersten Enden einer Schaufel von den Schaufeln 210) physisch mit dem Ring 220 verbunden ist. Die Schaufeln 210 erstrecken sich in radialen Richtungen, die schräg zu dem Ring 220 verlaufen. In einem Beispiel liegen genau 16 Schaufeln 210 vor. Schaufeln 210, die einander benachbart sind, sind einander entgegengesetzt ausgerichtet. Dies bedeutet, dass ähnliche äußerste/innerste Enden benachbarter Schaufeln in entgegengesetzte Richtungen weisen. Konkret weisen die äußersten Enden eines Paars benachbarter Schaufeln in entgegengesetzte Richtungen (z. B. stromaufwärts und stromabwärts), und die innersten Enden von den benachbarten Schaufeln weisen in eine entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise können benachbarte Schaufeln den Abgasstrom entgegengesetzt modifizieren, was die Abgasturbulenz verstärken kann, wie weiter unten beschrieben.
• Eine einzelne Schaufel 212 von den Schaufeln 210 ist mit einer fetten Linie umrandet. Ein Abschnitt des Rings 220, welcher der Schaufel 212 entspricht, ist ebenfalls mit einer fetten Linie umrandet. Die fetten Linien sind stärker als die anderen in 2 gezeigten Linien. Die Schaufel 212 umfasst einen Außenabschnitt 214 und einen Innenabschnitt 216 relativ zu dem Ring 220. Konkret erstreckt sich der Außenabschnitt 214 radial nach außen zu dem äußeren Strömungsraum zwischen dem Ring 220 und dem Abgasrohr 202, wobei sich der Innenabschnitt 216 radial nach innen zu dem inneren Strömungsraum innerhalb des Rings 220 erstreckt, und zwar jeweils entlang einer Mitte des Mischers 200 (oder z. B. einer Mitte des Abgasrohrs 202). Daher befindet sich der Außenabschnitt 214 näher an dem Abgasrohr 202 als an dem Innenabschnitt 216. Der Außenabschnitt 214 erstreckt sich in der Stromaufwärtsrichtung, und der Innenabschnitt 216 erstreckt sich in der Stromabwärtsrichtung. Von daher kann der Außenabschnitt 214 vor dem Innenabschnitt 216 mit Abgas in Kontakt treten. Der Darstellung gemäß erstreckt sich ein äußerstes Ende des Außenabschnitts 214 (z. B. unausgefüllte Außenabschnitte) in der Stromabwärtsrichtung. Gleichermaßen erstreckt sich ein innerstes Ende des Innenabschnitts 216 in der Stromaufwärtsrichtung. In einem Beispiel ist die Schaufel 212 ein einzelnes, durchgängiges Stück mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt entlang der z-Achse. Es versteht sich, dass die übrigen Schaufeln von den Schaufeln 210 hinsichtlich Größe und Form mit der Schaufel 212 im Wesentlichen identisch sein können. Allerdings ist eine Ausrichtung der übrigen Schaufeln, wie weiter oben beschrieben, anders, sodass benachbarte Schaufeln in entgegengesetzte Richtungen zeigen.
• Die Schaufel 212 verjüngt sich in der Stromabwärtsrichtung von dem Außenabschnitt 214 zu dem Innenabschnitt 216. In einem Beispiel läuft die Schaufel 212 an einem Abschnitt spitzt zu, der sich von dem Innenabschnitt 216 am meisten stromabwärts befindet. Von daher können die beiden Schaufeln, die an der Schaufel 212 unmittelbar benachbart sind und sich auf entgegengesetzten Seiten davon befinden, auf entgegengesetzte Art und Weise ausgerichtet sein, sodass die beiden Schaufeln in der Stromabwärtsrichtung breiter werden. Anders formuliert, laufen die beiden benachbarten Schaufeln an einem Abschnitt spitz zu, der sich von jeweiligen Innenabschnitten am meisten stromaufwärts befindet, während er an einem Abschnitt am breitesten ist, der sich von ihren jeweiligen Außenabschnitten am meisten stromabwärts befindet. Auf diese Weise können die Schaufeln 210 im Allgemeinen an Außenabschnitten breiter sein, während sie an Innenabschnitten schmaler sind.
• 3 zeigt eine 3-dimensionale Ansicht 300 des Mischers 200, der in dem Abgaskanal 204 des Abgasrohrs 202 angeordnet ist. An sich können zuvor in 2 eingeführte Komponenten in 3 ähnlich nummeriert sein. Die Schaufeln 210 sind halbrund gekrümmt, wobei benachbarte Schaufeln zueinander komplementär sind (z. B. sind benachbarte Schaufeln Hälften eines Kegels). Als ein Beispiel kann eine erste Schaufel von den Schaufeln 210 konkav sein, und eine zweite Schaufel, die zu der ersten Schaufel benachbart ist, von den Schaufeln 210 kann konvex sein. Von daher sind die Schaufeln 210 im Wesentlichen identisch, wobei benachbarte Schaufeln um 180° um den Ring 220 relativ zueinander gedreht sind. In einem Beispiel kann die Krümmung der Schaufeln 210 einen Kanal erzeugen, der dazu konfiguriert ist, den Abgasstrom entlang eines Körpers einer Schaufel von den Schaufeln 210 zu leiten. Das Abgas in einem ersten Kanal kann sich nicht mit Abgas in einem anderen Kanal vermischen, während es den Mischer 200 durchströmt. In manchen Beispielen kann ein Teil der Kanäle auf das Abgasrohr 202 zeigen, während ein übriger Teil der Kanäle auf eine Mittelachse des Abgaskanals 204 zeigen kann.
• Wie weiter oben beschrieben, können die Schaufeln 210 Halbkegeln ohne Basis ähneln. Abgas, das eine erste Schaufel umströmt, kann sich ungeachtet einer Position der Schaufeln entlang des Rings 220 nicht mit Abgas bei einer zweiten Schaufel vermischen. Anders formuliert, kann sich Abgas, das an einer Kontur einer Schaufel (z. B. einem Halbkegel) entlang strömt, nicht mit Abgas vermengen, das an einer anderen Schaufel in dem Mischer 200 entlang strömt. In manchen Beispielen können die Schaufeln 210 zusätzlich oder alternativ Merkmale zum Modifizieren des Abgasstroms umfassen, sodass der Abgasstrom zwischen der ersten und der zweiten Schaufel entlang strömen kann. Die Merkmale können Vorsprünge, Perforationen, Lamellen usw. beinhalten.
• Schaufeln 210 mit einer Außenkante mit gestrichelter Linie nahe des Außenrohrs 202, hier als erste Schaufeln 310 bezeichnet, kennzeichnen einen Außenabschnitt der Schaufel, der sich in der Stromabwärtsrichtung erstreckt, und einen Innenabschnitt der Schaufel, der sich in der Stromaufwärtsrichtung erstreckt. Erste Schaufeln 310 können einen Kanal zum Leiten von Abgas umfassen, der auf das Abgasrohr 202 zeigt. Schaufeln 210 mit einer Außenkante mit durchgezogener Linie nahe des Abgasrohrs 202, hier als zweite Schaufeln 320 bezeichnet, kennzeichnen einen Außenabschnitt der Schaufel, der sich in der Stromaufwärtsrichtung erstreckt, und einen Innenabschnitt der Schaufel, der sich in der Stromabwärtsrichtung erstreckt. Zweite Schaufeln 320 können einen Kanal zum Leiten von Abgas umfassen, der von dem Abgasrohr 202 weg zu der geometrischen Mitte des Rings 220 hin zeigt. Dadurch kann ein Teil der Schaufeln Abgas von dem Abgasrohr weg leiten, während ein übriger Teil der Schaufeln 210 Abgas zu dem Abgasrohr hin leiten kann, was weiter unten in 4 weitergehend beschrieben wird. In einem Beispiel erstrecken sich die Außen- und Innenabschnitte in der Stromaufwärts- und der Stromabwärtsrichtung schräg von dem Ring 220. Zwischen den Schaufeln 210 und dem Ring 220 erzeugte Winkel werden bei 4 weitergehend beschrieben.
• Der Darstellung gemäß treten die ersten Schaufeln 310 und die zweiten Schaufeln 320 nicht mit dem Abgasrohr 202 in Kontakt oder überlappen die geometrische Mitte des Abgasrohrs 202. Von daher werden der äußere und der innere Strömungsraum, die weiter oben beschrieben wurden, gezeigt. Konkret ist der äußere Strömungsraum 342 ringförmig und zwischen Außenkanten der Schaufeln 210 und dem Abgasrohr 202 angeordnet. Zusätzlich dazu ist der innere Strömungsraum 344 zwischen den inneren (spitz zulaufenden) Kanten der Schaufeln 210 und der geometrischen Mitte des Abgasrohrs 202 angeordnet. Abgas kann ohne Unterbrechungen den äußeren 342 und den inneren 344 Strömungsraum durchströmen, ohne mit dem Mischer 200 in Kontakt zu treten.
• Die ersten 310 und zweiten Schaufeln 320 wechseln sich entlang des Rings 220 ab. Von daher sind keine von den ersten Schaufeln 310 benachbart, und keine von den zweiten Schaufeln 320 sind benachbart. Somit wird jede von den ersten Schaufeln 310 durch eine Schaufel von den zweiten Schaufeln 320 von den anderen getrennt. Gleichermaßen wird jede von den zweiten Schaufeln 320 durch eine Schaufel von den ersten Schaufeln 310 von den anderen getrennt. Benachbarte erste 310 und zweite 320 Schaufeln können zueinander schräg oder senkrecht verlaufen. Von daher kann eine Seitenansicht der Schaufeln 210, wie in 4 gezeigt, im Wesentlichen x-förmig sein. In einem Beispiel sind die Schaufeln 210 einheitlich verteilt, sodass ein Verhältnis zwischen ersten und zweiten benachbarten Schaufeln einem Verhältnis zwischen dritten und vierten benachbarten Schaufeln entspricht. Alternativ sind die Schaufeln 210 in manchen Ausführungsformen nicht einheitlich verteilt, und ein Verhältnis zwischen ersten und zweiten benachbarten Schaufeln weicht von einem Verhältnis zwischen dritten und vierten benachbarten Schaufeln ab.
• In manchen Ausführungsformen können die Schaufeln 210 zusätzlich oder alternativ perforiert sein, sodass Abgas einen Körper der Schaufeln 210 durchströmen kann. Die Perforierungen können quadratisch, kreisförmig, dreieckig oder rechteckig sein und/oder eine andere Form aufweisen, die sich dafür eignet, es zu ermöglichen, dass Abgas den entsprechenden Durchtritt durchströmt.
• Weiter zu 4, wird eine 3-dimensionale Seitenansicht 400 von zwei Schaufeln von den Schaufeln 210 des Mischers 200 gezeigt. Konkret beinhalten die beiden Schaufeln eine erste Schaufel 410 und eine zweite Schaufel 420 von den ersten Schaufeln 310 bzw. zweiten Schaufeln 320 aus 3. Der Ring 220 ist als Strichpunktlinie abgebildet. Das Koordinatensystem 290 wurde gedreht, um der im Vergleich zu 2 und 3 anderen Perspektive von 4 Rechnung zu tragen. Eine Richtung des eintretenden Abgasstroms (Pfeil 490) verläuft im Wesentlichen parallel zur z-Achse und zu einer Mittelachse 495. Die Mittelachse 495 kann eine Mittelachse des Abgasrohrs 202 und des Mischers 200 sein. Sowohl das Abgasrohr 202 als auch der Mischer 200 sind um die Mittelachse 495 entlang der x- und y-Achse symmetrisch. Es versteht sich, dass die erste 410 und zweite 420 Schaufel ein Teil der Schaufeln 210 sind und dass die Schaufeln 210 um den Ring 220 herum quer verlaufen, der sich zur Mittelachse 495 des Abgasrohrs 202 konzentrisch verhält.
• Die erste 410 und zweite Schaufel 420 werden weiter unten in Bezug auf Innen- und Außenabschnitte beschrieben. Wie weiter oben beschrieben, ragen Außenabschnitte der Schaufeln 210 zwischen dem Ring 220 und dem Abgasrohr 202 hervor, während Innenabschnitte zwischen dem Ring 220 und der Mittelachse 495 hervorragen.
• Ein Winkel θ₁ wird zwischen einem Innenabschnitt 412 der ersten Schaufel 410 und dem Ring 220 ausgebildet. Der Winkel θ₁ ist in einem Beispiel ein stumpfer Winkel von zwischen 100 und 170 Grad. In einem Beispiel beträgt der Winkel θ₁ genau 135°. Ein Winkel –θ₂ wird zwischen einem Außenabschnitt 414 der ersten Schaufel 410 und dem Ring 220 ausgebildet. Der Winkel –θ₂ ist in einem Beispiel ein spitzer Winkel von zwischen –10 und –80 Grad. In einem Beispiel beträgt der Winkel –θ₂ genau –45°. Von daher handelt es sich bei dem Winkel θ₁ und –θ₂ um Komplementärwinkel, wobei eine Summe des Absolutwerts beider Winkel gleich 180° ist. Auf diese Weise ist die erste Schaufel 410 relativ zu der Richtung eines eintretenden Abgasstroms (Pfeil 490) angewinkelt (z. B. geneigt) und kann den Abgasstrom von neben der Mittelachse 495 zu neben dem Abgasrohr leiten.
• Ein Winkel θ₂ wird zwischen einem Außenabschnitt 422 der zweiten Schaufel 420 und dem Ring 220 ausgebildet. Gleichermaßen wird ein Winkel –θ₁ zwischen einem Innenabschnitt 424 der zweiten Schaufel 420 und dem Ring 220 ausgebildet. Auf diese Weise ist die zweite Schaufel 420 relativ zu der Richtung eines eintretenden Abgasstroms (Pfeil 490) angewinkelt und kann den Abgasstrom von neben dem Abgasrohr 202 zu neben der Mittelachse 495 leiten.
• Der Darstellung gemäß ist die erste Schaufel 410 im Wesentlichen mit der zweiten Schaufel 420 identisch. Gleichwohl zeigt der Innenabschnitt 412 in eine zu dem Innenabschnitt 424 entgegengesetzte Richtung. Konkret zeigt der Innenabschnitt 412 in eine Richtung, die dem eintretenden Abgasstrom im Wesentlichen entgegengesetzt ist, und der Innenabschnitt 424 zeigt in eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zu dem eintretenden Abgasstrom verläuft. Somit sind die Winkel θ₁ und –θ₁ entgegengesetzte Winkel. Die Winkel θ₂ und –θ₂ sind gleichermaßen entgegengesetzte Winkel. Auf diese Weise sind die erste 410 und zweite 420 Schaufel (z. B. benachbarte Schaufeln der Schaufeln 210) in einem Beispiel genau spiegelbildlich zueinander ausgerichtet.
• Ein beispielhafter Abgasstrom durch den Mischer 200 wird unten beschrieben. Es versteht sich, dass der Abgasstrom ein allgemeiner Abgasstrom ist und von der untenstehenden Beschreibung abweichen kann. Außerdem wird der Abgasstrom nur in Bezug auf die erste 410 und zweite 420 Schaufel des Mischers 200 beschrieben. Somit kann der Abgasstrom durch den Mischer 200 komplexer sein, wenn er alle Schaufeln 210 (z. B. alle 16 Schaufeln 210) beinhaltet. Der Mischer 200 ist dazu konfiguriert, Abgasströme, die verschiedene Bestandteile und dadurch möglicherweise verschiedene Dichten aufweisen, zu unterschiedlichen Regionen in dem Abgaskanal 204 zu leiten. Dies kann eine Anzahl von Abgaskollisionen erhöhen, was im Vergleich zu einem Abgaskanal, der keinen Mischer aufweist, zu einer verstärkten Abgasturbulenz und -vermischung führt.
• Konkret bilden Pfeile mit mittellangen Strichen Abgas ab, das neben der Mittelachse 495 entlang strömt, und Pfeile mit kurzen Strichen bilden Abgas ab, das neben dem Abgasrohr 202 entlang strömt. Ein Teil des Abgases, das neben dem Abgasrohr 202 entlang strömt, durchströmt den äußeren Strömungsraum 342, ohne mit dem Mischer 200 (anhand des Pfeils 450 mit kurzen Strichen gezeigt) zu interagieren. Gleichermaßen durchströmt ein Teil des Abgases, das an der Mittelachse 495 entlang strömt, den inneren Strömungsraum 344, ohne mit dem Mischer 200 (anhand des Pfeils 460 mit mittellangen Strichen gezeigt) in Kontakt zu treten. Auf diese Weise repräsentieren die Pfeile 450 und 460 zwei verschiedene Teile von Abgas, die verschiedene Abgaszusammensetzungen aufweisen, welche nicht mit dem Mischer interagieren. In einem Beispiel vermischen sich die Pfeile 450 und 460 nicht.
• Gleichwohl interagieren die Pfeile 470 mit mittellangen Strichen mit dem Mischer 200 und strömen an Konturen der ersten Schaufel 410 entlang (und z. B. anderer Schaufeln von den Schaufeln 210, die ähnlich wie die erste Schaufel 410 ausgerichtet sind). Auf diese Weise interagiert Abgas nahe der Mittelachse 495 mit einem Teil des Mischers 200 und strömt zu dem Abgasrohr 202, wo das Abgas eventuell mit Abgas nahe dem Abgasrohr (z. B. Pfeil 450) kollidiert. Dadurch wird der Pfeil 450, der vorher in seinem Strom durch den Abgaskanal 204 nicht perturbiert war, durch die Pfeile 470 mit mittellangen Strichen modifiziert. Von daher können sich verschiedene Abgasströme, die aus verschiedenen Bestandteilen zusammengesetzt sind, vermengen und einen homogeneren Abgasstrom erzeugen. Außerdem kann es sein, dass die Abgasströme aufgrund der Vermengung der verschiedenen Abgasströme abprallen, was eine größere Anzahl an Abgaskollisionen ergibt. Dies kann zu einer weiteren Vermischung von Abgas führen.
• Gleichermaßen interagieren die Pfeile 480 mit kurzen Strichen mit dem Mischer 200 und strömen an den Konturen der zweiten Schaufel 420 entlang. Der Darstellung gemäß vermischen sich die Pfeile 480 nicht mit den Pfeilen 470, während sie den Mischer 200 durchströmen. Die Pfeile 480 werden anhand der zweiten Schaufel 420 von dem äußeren Strömungsraum 342 zu dem inneren Strömungsraum 344 umgeleitet. Auf diese Weise interagiert Abgas nahe des Abgasrohrs 202 mit einem Teil des Mischers 200 und strömt zu der Mittelachse 495, wo das Abgas eventuell mit unvermischtem Abgas (z. B. Pfeil 460) kollidiert. Auf diese Weise umfassen sowohl der äußere Strömungsraum 342 als auch der innere Strömungsraum 344 Pfeile mit mittellangen und kurzen Strichen. Somit kann der Mischer 200 im Vergleich zu einem Abgaskanal, der keinen Mischer aufweist, eine Homogenität eines Abgasstroms erhöhen.
• Weiter zu 5 wird eine zweite Ausführungsform 500 eines beispielhaften Abgasmischers 510 (z. B. des in 1 gezeigten Mischers 68) gezeigt. Der Mischer 510 und der Mischer 200 können im Wesentlichen ähnlich sein, wobei beide Mischer einen Ring mit Schaufeln umfassen, die in äußere und innere Strömungsräume hineinragen. Allerdings umfasst der Mischer 510 ferner stromaufwärts und stromabwärts gelegene Schaufeln, die nicht-fluchtend zueinander ausgerichtet sind. In manchen Beispielen können beide Mischer in dem Abgaskanal 48 aus 1 angeordnet sein.
• Ein Koordinatensystem 590 umfasst der Darstellung nach drei Achsen, konkret eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung und eine z-Achse, die senkrecht zu der x- und y-Achse verläuft. Eine Richtung der Schwerkraft (Pfeil 599) weist entlang der negativen Richtung der y-Achse. Eine Richtung des Motorabgasstroms, anhand des Pfeils 592 gezeigt, verläuft im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 595 des Abgasrohrs 502.
• Der Mischer 510 kann ein Einzelfertigungsstück sein. Der Mischer 510 kann eines oder mehrere von einem Keramikmaterial, einer Metalllegierung, einem Siliciumderivat oder anderen geeigneten Materialien umfassen, die in der Lage sind, gegenüber hohen Temperaturen beständig zu sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 510 ein(e) oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfassen, sodass Abgas mit Flächen des Mischers 510 in Kontakt treten kann, ohne dass sich an dem Mischer 510 Ruß ablagert.
• Der Mischer 510 ist im Inneren des Abgaskanals 504 über eine Vielzahl von Stützen 540 befestigt, die sich von einem Mittelabschnitt des Mischers 510 zu einer Innenfläche des Abgasrohrs 502 erstrecken. Die Stützen 540 können zylindrisch geformte Stäbe sein, die im Wesentlichen miteinander identisch sind (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung). Es versteht sich, dass die Stützen 540 verschiedene Formen aufweisen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen (z. B. rechtwinklig). In einem Beispiel liegen exakt drei Stützen 540 vor, die in gleichen Abständen um einen Umfang eines Rings 520 des Mischers 510 angeordnet sind. Dadurch sind die Stützen 540 in einem Beispiel 120° voneinander entfernt. Andere Anzahlen von Stützen (z. B. zwei oder weniger oder vier oder mehr) können mit einer gleichen oder ungleichen Verteilung entlang des Umfangs des Rings 220 verwendet werden.
• Der Darstellung gemäß verhalten sich die Stützen 540 koplanar mit dem Ring 520 entlang einer Ebene in der x- und y-Achse. Schweißnähte, Verschmelzungen, Klebstoffe und/oder andere geeignete Verbindungselemente können verwendet werden, um entgegengesetzte Enden der Stützen 540, eine Innenfläche des Abgasrohrs 502 und den Ring 520 physisch zu verbinden. Somit wird der Mischer 510 mechanisch und/oder elektrisch betrieben und kann während des Motorbetriebs nicht klappern, rotieren, verrutschen und/oder andere Bewegungsformen ausführen.
• Das Abgasrohr 502 und der Ring 520 liegen konzentrisch um die Mittelachse 595. Der Mischer 510 ist hohl, sodass Gas direkt hindurch strömen kann. Daher umfasst der Mischer 510 einen inneren Strömungsraum 544, der zwischen dem Ring 520 und der Mittelachse 595 angeordnet ist. Der innere Strömungsraum 544 quert eine Gesamtlänge des Mischers 510.
• Zusätzlich dazu ist der äußere Strömungsraum 542 ringförmig und zwischen dem Mischer 510 und Innenflächen des Abgasrohrs 502 angeordnet.
• Der Ring 520 ist in einem Beispiel kreisförmig (z. B. O-förmig). Ein Durchmesser 580 des Rings 520 ist geringer als der Durchmesser des Abgasrohrs 502. In einem Beispiel ist der Durchmesser des Rings 520 genau halb so groß wie der Durchmesser des Abgasrohrs 502. Eine Länge der Stützen 540 stimmt im Wesentlichen mit einer Differenz zwischen den Durchmessern des Rings 520 und dem Abgasrohr 502 überein (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung). Es versteht sich, dass der Ring 520 auch andere geeignete Formen aufweisen kann (z. B. dreieckig, rechteckig, quadratartig, fünfseitig usw.), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Die durchgezogenen Linien an dem Mischer 510 kennzeichnen Ausschnittregionen, die eine Vielzahl von Schaufeln erzeugen, um in den äußeren 542 und den inneren 544 Strömungsraum hineinzuragen. Die Schaufeln sind hinsichtlich Form, Länge und Breite im Wesentlichen identisch. Als ein Beispiel ist eine Länge der Schaufeln geringer als der Durchmesser 580 des Mischers 510. Außerdem kann eine Länge des Rings 520 entlang der x-Achse im Wesentlichen der Länge der Schaufeln entsprechen. Zusätzlich oder alternativ kann die Länge des Rings 520 länger oder kürzer als die Länge der Schaufeln sein. Die Schaufeln können Abgas perturbieren, das den Abgaskanal 504 durchströmt, wie weiter unten beschrieben wird.
• Weiter zu 6 wird eine Vorderansicht 600 des Mischers 510 mit Schaufeln 610 gezeigt. Stromaufwärts gelegene Schaufeln 620 sind mit durchgezogenen Linien gezeigt, und stromabwärts gelegene Schaufeln 630 sind mit kurz gestrichelten Linien gezeigt. Die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 sind näher an einem Motor (z. B. dem Motor 10 aus 1) angeordnet als die stromabwärts gelegenen Schaufeln 630. Auf diese Weise können die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 Abgas vor den stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 empfangen. Wie weiter oben beschrieben, ist jede der Schaufeln 610 im Wesentlichen miteinander identisch. Daher sind die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 und die stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 im Wesentlichen identisch. Zusätzlich dazu ist jede der stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 im Wesentlichen miteinander identisch. Gleichermaßen ist jede der stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 im Wesentlichen identisch. Es versteht sich, dass die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 und stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 anders sein können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 umfassen eine Vielzahl von stromaufwärts gelegenen nach außen zeigenden Schaufeln 622 und eine Vielzahl von stromaufwärts gelegenen nach innen zeigenden Schaufeln 624. Die stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 erstrecken sich in den äußeren Strömungsraum 542, und die stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624 erstrecken sich zu dem inneren Strömungsraum 544. Die stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 und die stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624 wechseln einander ab. Daher ist eine der stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624 zwischen zwei der stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 angeordnet und trennt diese, und umgekehrt. Gleichermaßen umfassen die stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 eine Vielzahl von stromabwärts gelegenen nach außen zeigenden Schaufeln 632 und eine Vielzahl von stromabwärts gelegenen nach innen zeigenden Schaufeln 634. Die stromabwärts gelegenen nach Außenschaufeln 632 ragen in den äußeren Strömungsraum 542 hinein, und die stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 ragen in den inneren Strömungsraum 544 hinein. Die stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 632 und stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 sind hinsichtlich der Form, Größe und Ausrichtung im Wesentlichen mit den stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 bzw. stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624 identisch. Somit wechseln die stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 632 und stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 einander ab. Von daher ist jede von den stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 zwischen jeder von den stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 632 angeordnet, und umgekehrt.
• Die stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620 und stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 sind der Darstellung nach rotationsbezogen zueinander versetzt und/oder nicht-fluchtend ausgerichtet, sodass stromaufwärts gelegene Außenschaufeln 622 stromabwärts gelegene Außenschaufeln 632 nicht verdecken. Gleichermaßen verdecken stromaufwärts gelegene Innenschaufeln 624 nicht stromabwärts gelegene Innenschaufeln 634. Auf diese Weise sind die stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 und die stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 entlang der x-Achse, parallel zu einem eintretenden Abgasstrom, fluchtend ausgerichtet. Gleichermaßen sind die stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 632 und die stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 entlang der x-Achse, parallel zu dem eintretenden Abgasstrom, fluchtend ausgerichtet. Die stromaufwärts 622 und stromabwärts 632 gelegenen Außenschaufeln modifizieren den Abgasstrom in einem äußeren Strömungsraum 542, und die stromaufwärts 624 und stromabwärts 634 gelegenen Innenschaufeln modifizieren den Abgasstrom in dem inneren Strömungsraum 544.
• Die stromaufwärts 620 und stromabwärts 630 gelegenen Schaufeln sind gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig. Von daher kann Abgas stromaufwärts 620 und stromabwärts 630 gelegene Schaufeln nicht durchströmen. Zusätzlich dazu ist der Ring 520 gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig. In manchen Beispielen können eines oder mehrere von den stromaufwärts gelegenen Schaufeln 620, stromabwärts gelegenen Schaufeln 630 und dem Ring 520 perforiert sein und/oder sonstige Durchtritte umfassen, um zu ermöglichen, dass Abgas hindurch strömt.
• Weiter zu 7 wird ein Querschnitt 700 entlang einer Ausschnittebene M-M' aus 6 gezeigt. Der Querschnitt 700 zeigt einen Abschnitt des Mischers 510, der unbeweglich entlang des Abgaskanals 504 in dem Abgasrohr 502 angeordnet ist. Stützen hindern den Mischer 510 im Wesentlichen daran, sich zu bewegen und/oder zu Vibrieren, während Abgas an dem Mischer vorbei und/oder durch diesen hindurch strömt 510. Auf diese Weise wird der Mischer 510 nicht elektrisch und/oder mechanisch betätigt und verrutscht und/oder dreht sich infolgedessen nicht.
• Der Querschnitt 700 zeigt einen oberen 710 und einen unteren 720 Abschnitt des Mischers 510, die um die Mittelachse 595 beabstandet sind. Der obere 710 und untere 720 Abschnitt beinhalten stromaufwärts gelegene Außenschaufeln 622, stromaufwärts gelegene Innenschaufeln 624, stromabwärts gelegene Außenschaufeln 632 und stromabwärts gelegene Innenschaufeln 634. Stromaufwärts gelegene Außenschaufeln 622 und stromabwärts gelegene Innenschaufeln 634 sind durchgängig und physisch mit Abschnitten des Rings 520 (mit durchgezogenen Linien gezeigt) verbunden. Stromaufwärts gelegene Innenschaufeln 624 und stromabwärts gelegene Außenschaufeln 632 sind durchgängig und physisch mit Abschnitten des Rings 520 (mit gestrichelten Linien gezeigt) verbunden. Durchgängige Abschnitte des Mischers 510 können zusammenwirken, um einen Abgasstrom zu modifizieren, wie unten beschrieben wird.
• Ein innerer Strömungsraum 544 ist entlang der Mittelachse 595 zwischen dem oberen 710 und unteren 720 Abschnitt angeordnet. Der äußere Strömungsraum 542 beinhaltet einen oberen äußeren Strömungsraum 742 und einen unteren äußeren Strömungsraum 744. Der obere äußere Strömungsraum 742 und untere äußere Strömungsraum 744 umklammern den inneren Strömungsraum 544. Der Mischer 510 trennt den äußeren Strömungsraum 542 und den inneren Strömungsraum 544 voneinander ab.
• Der Abgasstrom, der neben dem Abgasrohr 502 zu dem äußeren Strömungsraum 742 strömt, wird anhand von Pfeilen mit durchgezogenen Linien gekennzeichnet. Der Abgasstrom, der neben der Mittelachse 595 zu dem inneren Strömungsraum 544 strömt, wird anhand von Pfeilen mit mittellang gestrichelten Linien gekennzeichnet. Der Abgasstrom, der neben dem Abgasrohr zu dem unteren äußeren Strömungsraum 744 strömt, wird anhand von Pfeilen mit kurz gestrichelten Linien gekennzeichnet. Lang gestrichelte Linien sind länger als mittellang gestrichelte Linien, die länger als kurz gestrichelte Linien sind. Die verschiedenen Pfeile repräsentieren verschiedene Abgasströme mit verschiedenen Bestandteilen. Von daher weist eine Abgashomogenität an Stellen stromaufwärts des Mischers 510 eine geringe Homogenität auf.
• Ein erster Pfeil 750 mit durchgezogener Linie strömt zu dem oberen äußeren Strömungsraum 742 kann ohne Unterbrechung den oberen äußeren Strömungsraum 742 durchströmen, ohne mit dem oberen Abschnitt 710 des Mischers 510 zu interagieren. Alternativ dazu interagiert ein zweiter Pfeil 752 mit durchgezogener Linie mit den stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 des oberen Abschnitts 710. Der zweite Pfeil 752 mit durchgezogener Linie folgt einer Form der stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622, des Rings 520 und stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 zu dem inneren Strömungsraum 544. Von daher wird das Abgas über den Mischer 510 von nahe dem Abgasrohr 502 zu nahe der Mittelachse 595 umgeleitet.
• Ein erster Pfeil 756 mit mittellang gestrichelter Linie strömt zu dem inneren Strömungsraum 544 kann ohne Unterbrechung den oberen inneren Strömungsraum 544 durchströmen, ohne mit dem Mischer 510 zu interagieren. Gleichwohl kann der zweite Pfeil 752 mit durchgezogener Linie mit dem ersten Pfeil 756 mit mittellang gestrichelter Linie interagieren und sich mit ihm vermengen. Auf diese Weise kann sich Abgas nahe der Mittelachse 595 mit Abgas vermischen, das anfänglich über den Mischer 510 zu dem oberen äußeren Strömungsraum 704 strömt. Ein zweiter Pfeil 760 mit mittellang gestrichelter Linie kann mit den stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln des oberen Abschnitts 710 interagieren. Der zweite Pfeil 760 mit mittellang gestrichelter Linie folgt einer Form der stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624, des Rings 520 und stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 634 zu dem oberen äußeren Strömungsraum 742. Von daher kann sich der zweite Pfeil 760 mit mittellang gestrichelter Linie mit dem ersten Pfeil 750 mit durchgezogener Linie in dem oberen äußeren Strömungsraum 742 kombinieren. Ein dritter Pfeil 764 mit mittellang gestrichelter Linie kann mit den stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln des unteren Abschnitts 720 interagieren. Der dritte Pfeil 764 mit mittellang gestrichelter Linie kann einer Form der stromaufwärts gelegenen Innenschaufeln 624, des Rings 520 und stromabwärts gelegenen Außenschaufeln 632 zu dem unteren äußeren Strömungsraum 744 folgen. Von daher kann der dritte Pfeil 764 mit mittellang gestrichelter Linie davon, dass er zu dem inneren Strömungsraum 544 strömt, dahin umgeleitet werden, dass er zu dem unteren äußeren Strömungsraum 764 strömt.
• Ein erster Pfeil 768 mit kurz gestrichelter Linie strömt zu dem unteren äußeren Strömungsraum 706 kann den unteren äußeren Strömungsraum 744 durchströmen, ohne mit dem Mischer 510 zu interagieren. Gleichwohl kann sich der erste Pfeil 768 mit kurz gestrichelter Linie mit dem dritten Pfeil 764 mit mittellang gestrichelter Linie in dem unteren äußeren Strömungsraum 744 vermengen. Ein zweiter Pfeil 772 mit kurz gestrichelter Linie kann mit den stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622 des unteren Abschnitts 720 interagieren. Der zweite Pfeil 772 mit kurz gestrichelter Linie kann einer Form der stromaufwärts gelegenen Außenschaufeln 622, des Rings 520 und stromabwärts gelegenen Innenschaufeln 634 zu dem inneren Strömungsraum 544 folgen. Von daher kann sich der zweite Pfeil 772 mit kurz gestrichelter Linie mit dem zweiten Pfeil 752 mit durchgezogener Linie und dem ersten Pfeil 756 mit mittellang gestrichelter Linie in dem inneren Strömungsraum 544 vermengen.
• Somit umfasst der obere äußere Strömungsraum 742 Pfeile mit durchgezogener und mittellang gestrichelter Linie, der untere äußere Strömungsraum 744 umfasst Pfeile mit mittellang und kurz gestrichelter Linie und der innere Strömungsraum 544 umfasst Pfeile mit durchgezogener, mittellang und kurz gestrichelter Linie. Somit weist Abgas an Stellen stromabwärts des Mischers 510 eine größere Homogenität als Abgas an Stellen stromaufwärts des Mischers 510 auf. Zusätzlich dazu kann sich das Abgas in den verschiedenen Strömungsräumen aufgrund von Turbulenzen weiter vermischen, die dadurch erzeugt werden, dass das Abgas umgeleitet und zum Kollidieren gezwungen wird. Dadurch können sich Bestandteile, die in verschiedenen Regionen des Abgaskanals 504 entlang strömen, kombinieren, was die Abgashomogenität erhöht. Von daher können stromabwärts des Mischers 510 angeordnete Komponenten eine gesteigerte Effizienz und Leistungsfähigkeit realisieren, wie unten beschrieben wird.
• Weiter zu 8 wird eine Vorderansicht eines Mischers 800 gezeigt, der entlang eines Abgaskanals 804 in einem Abgasrohr 802 angeordnet ist. In einem Beispiel sind der Abgaskanal 804 und der Mischer 800 im Wesentlichen mit dem Abgaskanal 48 bzw. dem Mischer 68 aus 1 identisch. Der Mischer 800 kann sich darin von dem Mischer 510 und/oder dem Mischer 200 unterscheiden, dass der Mischer 800 kugelförmig ist. Andere Unterschiede werden weiter unten ausführlich beschrieben.
• Ein Koordinatensystem 890 umfasst der Darstellung nach drei Achsen, konkret eine x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung, eine y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung und eine z-Achse, die senkrecht zu der x- und y-Achse verläuft. Eine Richtung der Schwerkraft (Pfeil 899) weist entlang der negativen Richtung der y-Achse. Eine Richtung des Motorabgasstroms verläuft im Wesentlichen parallel zur z-Achse.
• Der Mischer 800 kann ein Einzelfertigungsstück sein. Der Mischer 800 kann eines oder mehrere von einem Keramikmaterial, einer Metalllegierung, einem Siliciumderivat oder anderen geeigneten Materialien umfassen, die in der Lage sind, gegenüber hohen Temperaturen beständig zu sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Mischer 800 ein(e) oder mehrere Beschichtungen und Materialien umfassen, sodass Abgas mit Flächen des Mischers 800 in Kontakt treten kann, ohne dass sich an dem Mischer 800 Ruß ablagert.
• Der Mischer 800 ist im Inneren des Abgaskanals 804 über eine Vielzahl von Stützen 840 (anhand von gestrichelten Linien gezeigt) befestigt. Die Stützen 840 können zylindrisch geformte Stäbe sein, die im Wesentlichen miteinander identisch sind (z. B. mit + 5 % Exemplarstreuung). Es versteht sich, dass die Stützen 840 verschiedene Formen aufweisen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen (z. B. rechtwinklig). In einem Beispiel liegen exakt drei Stützen 840 vor, die in gleichen Abständen um einen Umfang eines Rings 820 des Mischers 800 angeordnet sind. Dadurch sind die Stützen 840 120° voneinander entfernt. Andere Anzahlen von Stützen (z. B. zwei oder weniger oder vier oder mehr) können mit einer gleichen oder ungleichen Verteilung entlang des Umfangs des Rings 820 verwendet werden.
• Der Darstellung gemäß verhalten sich die Stützen 840 koplanar mit dem Ring 820 entlang einer Ebene in der x- und y-Achse. Schweißnähte, Verschmelzungen, Klebstoffe und/oder andere geeignete Verbindungselemente können verwendet werden, um entgegengesetzte Enden der Stützen 840, eine Innenfläche des Abgasrohrs 802 und den Ring 820 physisch zu verbinden. Somit wird der Mischer 800 mechanisch und/oder elektrisch betrieben und kann nicht klappern, rotieren, verrutschen und/oder andere Bewegungsformen ausführen.
• Das Abgasrohr 802 und der Ring 820 verhalten sich konzentrisch um eine geometrische Mitte des Abgasrohrs 802, die entlang der z-Achse angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Rings 820 geringer als der Durchmesser des Abgasrohrs 802 ist. Der Ring 820 entspricht einem größeren Durchmesser des Mischers 800. Von daher nimmt der Durchmesser des Mischers 800 in Stromaufwärts- und Stromabwärtsrichtungen von dem Ring 820 ab. In einem Beispiel ist der Durchmesser des Rings 820 genau halb so groß wie der Durchmesser des Abgasrohrs 202.
• Ein äußerer Strömungsraum 842 ist ringförmig und zwischen dem Mischer 800 und dem Abgasrohr 802 angeordnet. Ein innerer Strömungsraum 844 ist innerhalb eines Volumens des Mischers 800 angeordnet, das eine Fluidverbindung zwischen Abschnitten des Abgaskanals 804, die direkt stromaufwärts und stromabwärts des Mischers 800 angeordnet sind, herstellt. Somit ist der Mischer 800 hohl und dazu konfiguriert, Abgas hindurch zu strömen. Daher quert der innere Strömungsraum eine Gesamtlänge des Mischers 800. In einem Beispiel ist der Mischer 800 eine hohle Kugel. Somit ist der Mischer 800 symmetrisch. Es versteht sich, dass der Mischer 800 auch andere Formen aufweisen kann (z. B. trigonal-pyramidal, kubisch, eines Quaders usw.), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
• Eine stromaufwärts gelegene Hälfte 810 des Mischers 800 wird in 8 gezeigt. An sich ist eine stromabwärts gelegene Hälfte entlang des Abgaskanals 804 direkt hinter der stromaufwärts gelegenen Hälfte 860 angeordnet. Der Ring 820 ist direkt zwischen der stromaufwärts 810 und stromabwärts gelegenen Hälfte angeordnet.
• Der Mischer 800 umfasst stromaufwärts gelegene Streifen 830, die physisch mit einer stromaufwärts gelegenen kreisförmigen Strömungsleitbahn 832 und einer stromaufwärts gelegenen Kante des Rings 820 verbunden sind. Die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 und stromaufwärts gelegene kreisförmige Strömungsleitbahn 832 sind mit gestreiften Linien gekennzeichnet. Die weißen Räume zwischen jedem der stromaufwärts gelegenen Streifen 830 entsprechen stromaufwärts gelegenen Strömungsräumen 834. Der Darstellung gemäß wechseln sich die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 und stromaufwärts gelegenen Streifen 830 ab, sodass die Streifen nicht benachbart sind. Die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 und stromaufwärts gelegene kreisförmige Strömungsleitbahn 832 sind dem Abgasstrom gegenüber undurchlässig, während die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom ohne Weiteres in den inneren Strömungsraum 844 zuzulassen. In manchen Beispielen können die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 und/oder die stromaufwärts gelegene kreisförmige Strömungsleitbahn 832 perforiert sein, um es zu ermöglichen, dass Abgas hindurch und in den inneren Strömungsraum 844 strömt.
• Die stromaufwärts gelegene kreisförmige Strömungsleitbahn 832 ist entlang einer geometrischen Mitte des Mischers 800 und des Abgasrohrs 802 angeordnet. Die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 erstrecken sich in einer Stromabwärtsrichtung von der stromaufwärts gelegenen kreisförmigen Strömungsleitbahn 832 zu dem Ring 820. Die gestreiften Abschnitte sind gleichmäßig um die stromaufwärts gelegene kreisförmige Strömungsleitbahn 832 beabstandet. Der Darstellung gemäß sind genau acht stromaufwärts gelegene Streifen 830 mit der stromaufwärts gelegenen kreisförmigen Strömungsleitbahn 832 verbunden. Gleichwohl können auch andere Anzahlen vorliegen, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Aufgrund einer Krümmung des Mischers 800 (z. B. einer kugelförmigen Krümmung) erstrecken sich die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 in einer gekrümmten Art und Weise, schräg zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms parallel zur z-Achse.
• Weiter zu 9 wird eine dreidimensionale Seitenansicht 900 des Mischers 800 gezeigt. Die Ansicht 900 beinhaltet ferner einen beispielhaften Abgasstrom, der den Abgaskanal 804 durchströmt und mit dem Mischer 800 interagiert. Das Koordinatensystem 890 wurde gedreht, um der in Bezug auf die in 8 gezeigte Vorderansicht modifizierten Perspektive von 900 Rechnung zu tragen. Eine Richtung eintretenden Abgases verläuft parallel zu Pfeil 992 und der z-Achse. Eine Mittelachse wird anhand der gestrichelten Linie 995 gezeigt, welche eine geometrische Mitte des Abgasrohrs 802 und eine geometrische Mitte des Mischers 800 passiert. Der Darstellung nach verläuft eine vertikale Achse 998 parallel zu einer Ebene des Rings 820, die an der x- und y-Achse ausgebildet wird. In einem Beispiel ist die vertikale Achse 998 direkt zwischen der stromaufwärts 810 und stromabwärts 910 gelegenen Hälfte des Mischers 800 angeordnet. Von daher trennt der Ring 820 die stromaufwärts gelegene 810 von der stromabwärts gelegenen 910 Hälfte.
• Die stromabwärts gelegene Hälfte 910 kann im Wesentlichen mit der stromaufwärts gelegenen Hälfte 810 identisch und um die vertikale Achse 998 (oder z. B. y-Achse) umgeklappt sein. Zusätzlich dazu kann die stromabwärts gelegene Hälfte 910 um die Mittelachse 995 relativ zu der stromaufwärts gelegenen Hälfte 810 gedreht sein, sodass die stromabwärts gelegenen Streifen 930 mit den stromaufwärts gelegenen Streifen 830 nicht-fluchtend ausgerichtet sind. Auf diese Weise sind die stromabwärts gelegenen Streifen 930 direkt stromabwärts von den stromaufwärts gelegenen Strömungsräumen 834 entlang der z-Achse und mit diesen fluchtend ausgerichtet. Gleichermaßen sind die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 direkt stromabwärts von den stromabwärts gelegenen Strömungsräumen 934 und mit diesen fluchtend ausgerichtet. Von daher ist die stromabwärts gelegene Hälfte 910 rotationsbezogen mit der stromaufwärts gelegenen Hälfte 810 nicht-fluchtend ausgerichtet. Die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn 832 ist direkt stromaufwärts von einer stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahn 932 entlang der Mittelachse 995 angeordnet und mit dieser fluchtend ausgerichtet. Die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn 832 ist im Wesentlichen mit der stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahn 932 identisch. Außerdem sind die stromaufwärts gelegenen Streifen 830 im Wesentlichen mit den stromabwärts gelegenen Streifen 930 identisch. Ferner sind die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 im Wesentlichen mit den stromabwärts gelegenen Strömungsräumen 934 identisch.
• Ein beispielhafter Abgasstrom wird unten beschrieben. Der Mischer 800 kann einen Abgasstrom behindern. Dies kann den Abgasstrom umleiten und die Zufälligkeit im Inneren des Abgaskanals 804 steigern. Von daher kann sich die Abgasvermischung verstärken und zu einer erhöhten Homogenität im Vergleich zu Abgas in einem Abgaskanal ohne den Mischer 800 führen.
• Konkret wird der Abgasstrom anhand eines Pfeils 950 mit mittellangen Strichen, eines Pfeils 960 mit langen Strichen und eines Pfeils 970 mit kurzen Strichen gezeigt. Lange Striche sind länger als mittellange Striche, die länger als kurze Striche sind. Die verschiedenen Abgaspfeile können Abgasströme mit verschiedenen Abgaszusammensetzungen repräsentieren.
• Der Pfeil 950 mit mittellangen Strichen strömt in einer Region des Abgaskanals 804 oberhalb der Mittelachse 995 relativ zu einer Richtung der Schwerkraft (Pfeil 899) proximal zu dem Abgasrohr 802. Ein erster Pfeil 952 mit mittellangen Strichen weicht von dem Pfeil 950 mit mittellangen Strichen ab und strömt zu dem äußeren Strömungsraum 842. Der erste Pfeil 952 mit mittellangen Strichen durchströmt den äußeren Strömungsraum 842, ohne mit dem Mischer 800 zu interagieren. Ein zweiter Pfeil 954 mit mittellangen Strichen weicht von dem Pfeil 950 mit mittellangen Strichen ab und durchströmt die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834, indem er entweder stromaufwärts gelegene Streifen 830 umströmt oder mit den stromaufwärts gelegenen Streifen 830 kollidiert. Der zweite Pfeil 954 mit mittellangen Strichen durchströmt den inneren Strömungsraum 834 und tritt über stromabwärts gelegene Strömungsräume 934 entlang der Mittelachse 995 aus dem Mischer 800 aus. Von daher rotiert der zweite Pfeil 954 mit mittellangen Strichen und dreht sich in dem inneren Strömungsraum 844, um aus dem Mischer 800 herauszuströmen. Auf diese Weise wird eine Turbulenz des zweiten Pfeils 954 mit mittellangen Strichen verstärkt. Ein dritter Pfeil 956 mit mittellangen Strichen strömt in den inneren Strömungsraum 844, nachdem er mit den stromaufwärts gelegenen Streifen 830 kollidiert ist oder die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 direkt durchströmt hat. Der dritte Pfeil 956 mit mittellangen Strichen umströmt den inneren Strömungsraum 844 und kollidiert mit der stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahn 932, welche den dritten Pfeil 956 mit mittellangen Strichen in eine Region des inneren Strömungsraums 844 unterhalb der Mittelachse 995 leitet. Der dritte Pfeil 956 mit mittellangen Strichen kollidiert mit Innenflächen der stromabwärts gelegenen Streifen 930, bevor er nach unten stürzt und stromabwärts gelegene Strömungsräume 934 zu den äußeren Strömungsräumen 842 durchströmt. Von daher strömen der erste Pfeil 952 mit mittellangen Strichen und der dritte Pfeil 956 mit mittellangen Strichen in entgegengesetzte Regionen des äußeren Strömungsraums 842, obwohl sie aus einem einzigen Abgasstrom (z. B. dem Pfeil 950 mit mittellangen Strichen) stammen.
• Der Pfeil 960 mit langen Strichen strömt in einer Region des Abgaskanals 804 entlang der Mittelachse 995 distal zu dem Abgasrohrs 802. Ein erster Pfeil 962 mit langen Strichen strömt um oder in die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn 832 und tritt über die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 in den inneren Strömungsraum 844 ein. Der erste Pfeil 962 mit langen Strichen kollidiert mit Innenflächen der stromabwärts gelegenen Streifen 930 und wird in einer Stromaufwärtsrichtung geleitet, wobei er durch stromabwärts gelegene Strömungsräume 934 und in einen Abschnitt des äußeren Strömungsraums 842 oberhalb der Mittelachse 995 strömt. Von daher kann sich der erste Pfeil 962 mit langen Strichen mit dem ersten Pfeil 952 mit mittellangen Strichen vermengen. Ein zweiter Pfeil 964 mit langen Strichen strömt um oder in die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn 832 und tritt über die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 in den inneren Strömungsraum 844 ein. Der zweite Pfeil 964 mit langen Strichen umströmt den inneren Strömungsraum 844 und strömt entlang der Mittelachse 995 aus den stromabwärts gelegenen Strömungsräumen 934 aus. Von daher kann sich der zweite Pfeil 964 mit langen Strichen mit dem zweiten Pfeil 954 mit mittellangen Strichen kombinieren. Ein dritter Pfeil 966 mit langen Strichen strömt um oder in die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn 832 und tritt über die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 in den inneren Strömungsraum 844 ein. Der dritte Pfeil 966 mit langen Strichen durchströmt den inneren Strömungsraum 844, kollidiert mit Innenflächen der stromabwärts gelegenen Streifen 930 und strömt zu dem äußeren Strömungsraum 842, der unterhalb der Mittelachse 995 angeordnet ist. Von daher kann sich der dritte Pfeil 966 mit langen Strichen mit dem Pfeil 956 mit mittellangen Strichen kombinieren.
• Der Pfeil 970 mit kurzen Strichen strömt zu dem äußeren Strömungsraum 842 in einer Region des Abgaskanals 804 unterhalb der Mittelachse 995 relativ zu einer Richtung der Schwerkraft (Pfeil 899) proximal zu dem Abgasrohr 802. Ein erster Pfeil 972 mit kurzen Strichen weicht von dem Pfeil 970 mit kurzen Strichen ab und durchströmt den äußeren Strömungsraum 842, ohne mit dem Mischer 800 zu interagieren. Ein zweiter Pfeil 974 mit kurzen Strichen durchströmt stromaufwärts gelegene Strömungsräume 834, indem der stromaufwärts gelegene Streifen 830 entweder umströmt oder mit diesen kollidiert und in den inneren Strömungsraum 844 eintritt. Der zweite Pfeil 974 mit kurzen Strichen umströmt den inneren Strömungsraum 844 und tritt entlang der Mittelachse 995 aus den stromabwärts gelegenen Strömungsräumen 934 aus. Von daher kann sich der zweite Pfeil 974 mit kurzen Strichen mit dem zweiten Pfeil 954 mit mittellangen Strichen und/oder dem zweiten Pfeil 964 mit langen Strichen vermengen. Ein dritter Pfeil 976 mit kurzen Strichen durchströmt die stromaufwärts gelegenen Strömungsräume 834 und tritt in den inneren Strömungsraum 844 ein. Während er sich in dem inneren Strömungsraum 844 befindet, kollidiert der dritte Pfeil 976 mit kurzen Strichen mit Innenflächen von stromaufwärts 830 und stromabwärts 930 gelegenen Streifen nebst der stromabwärts gelegenen kreisförmigen Strömungsleitbahn 932. Auf diese Weise wird die Strömungsbahn des dritten Pfeils 976 mit kurzen Strichen modifiziert, sodass er aus den stromabwärts gelegenen Strömungsräumen 934 hinaus und in den äußeren Strömungsraum 842 oberhalb der Mittelachse 995 hinein strömt. Von daher kann sich der dritte Pfeil 976 mit kurzen Strichen mit dem ersten Pfeil 952 mit mittellangen Strichen und dem zweiten Pfeil 962 mit langen Strichen vermengen.
• Daher kann der Mischer 800 die Abgashomogenität verbessern, was einen Abgasstrom über stromaufwärts 830 und stromabwärts 930 gelegene Streifen modifiziert. Dies ermöglicht es, dass Abgas von neben dem Abgasrohr 802 zu neben der Mittelachse 995 und umgekehrt strömt. Auf diese Weise können sich die Bestandteile vermischen, wodurch die Homogenität erhöht wird. Dem Mischer 800 nachgelagerte Komponenten können eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit realisieren. Zum Beispiel kann eine SCR-Vorrichtung effizienter reduziert werden, indem Harnstoff stromabwärts des Mischers eingespritzt wird. Zusätzlich dazu kann ein Abgassensor einer Steuerung zum Diagnostizieren von Motorkomponenten eine akkuratere Abgasprobenablesung bereitstellen.
• Als ein Beispiel kann ein Abgassystem einen entlang eines Abgaskanals angeordneten statischen Abgasmischer umfassen, umfassend stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälften, die physisch mit einem Ring verbunden sind, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Hälften stromaufwärts und stromabwärts gelegene Streifen aufweisen, die physisch mit stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen und dem Ring an entgegengesetzten Enden verbunden sind, und wobei die Strömungsräume zwischen jedem Streifen von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Streifen angeordnet sind. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälfte können um eine Mittelachse des Abgaskanals rotationsbezogen nicht fluchtend ausgerichtet sein, wobei sich die stromaufwärts gelegenen Streifen direkt stromaufwärts von stromabwärts gelegenen Strömungsräumen der stromabwärts gelegenen Hälfte befinden und sich die stromabwärts gelegenen Streifen direkt stromabwärts von stromaufwärts gelegenen Strömungsräumen der stromaufwärts gelegenen Hälfte befinden. Der Mischer kann über eine Vielzahl von Stützen mit einem Abgasrohr verbunden sein, und wobei entgegengesetzte Enden der Stützen physisch mit dem Ring und den Innenflächen des Abgasrohrs verbunden sind. In einem Beispiel sind die stromaufwärts gelegenen Streifen, stromabwärts gelegenen Streifen, die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn, die stromabwärts gelegene Strömungsleitbahn und der Ring gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig. Die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen sind kreisförmig, und wobei der Ring von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen beabstandet und direkt dazwischen angeordnet ist. Der Mischer kann kugelförmig und hohl sein. Der Ring ist von einem Abgasrohr beabstandet, und wobei ein äußerer Strömungsraum ringförmig und zwischen dem Ring und dem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum im Wesentlichen einem Volumen des Mischers entspricht. Die Strömungsräume stellen eine Fluidverbindung zwischen dem inneren Strömungsraum und dem Abgaskanal her.
• Auf diese Weise kann ein kompakter, einfach herzustellender Mischer stromaufwärts von einer Vielfalt von Abgassystemkomponenten angeordnet werden, um eine Genauigkeit einer Sensorablesung zu erhöhen oder die Wirksamkeit von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen zu verbessern. Durch das nicht fluchtende Ausrichten des Mischers wird Abgas gezwungen, seinen ursprünglichen Strömungsweg zu modifizieren, um aus dem Mischer herauszuströmen. Dies verstärkt die Abgasturbulenz. Indem der Mischer kompakt gestaltet wird, wird zusätzlich die Robustheit des Mischers erhöht und Geräusche, die der Mischer abgibt, werden verringert. Auf diese Weise kann der Mischer geräuschloser als andere Mischer sein, welche länglichere Komponenten umfassen. Der technische Effekt des Platzierens eines Abgasmischers in ein Abgasrohr besteht darin, eine Homogenität der Abgasmischung zu verbessern, sodass die Funktionalität von dem Mischer nachgelagerten Komponenten gesteigert wird.
• Ein erstes Abgassystem, umfassend einen entlang eines Abgaskanals angeordneten statischen Abgasmischer, umfassend stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälften, die physisch mit einem Ring verbunden sind, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Hälften stromaufwärts und stromabwärts gelegene Streifen aufweisen, die physisch mit stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen und dem Ring an entgegengesetzten Enden verbunden sind, und wobei die Strömungsräume zwischen jedem Streifen von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Streifen angeordnet sind. Ein erstes Beispiel des Abgassystems umfasst ferner, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälfte um eine Mittelachse des Abgaskanals rotationsbezogen nicht-fluchtend ausgerichtet sind, und dass sich die stromaufwärts gelegenen Streifen direkt stromaufwärts von stromabwärts gelegenen Strömungsräumen der stromabwärts gelegenen Hälfte befinden und sich die stromabwärts gelegenen Streifen direkt stromabwärts von stromaufwärts gelegenen Strömungsräumen der stromaufwärts gelegenen Hälfte befinden. Ein zweites Beispiel des Abgassystems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Mischer über eine Vielzahl von Stützen mit einem Abgasrohr verbunden ist und dass entgegengesetzte Enden der Stützen physisch mit dem Ring und den Innenflächen des Abgasrohrs verbunden sind. Ein drittes Beispiel des Abgassystems, das optional das erste und/oder zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die stromaufwärts gelegenen Streifen, die stromabwärts gelegenen Streifen, die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn, die stromabwärts gelegene Strömungsleitbahn und der Ring gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig sind. Ein viertes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen kreisförmig sind und dass der Ring von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen beabstandet und direkt dazwischen angeordnet ist. Ein fünftes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Mischer kugelförmig und hohl ist. Ein sechstes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Ring von einem Abgasrohr beabstandet ist und dass ein äußerer Strömungsraum ringförmig und zwischen dem Ring und dem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum im Wesentlichen einem Volumen des Mischers entspricht. Ein siebtes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Strömungsräume eine Fluidverbindung zwischen dem inneren Strömungsraum und dem Abgaskanal herstellen.
• Ein zweites Abgassystem, umfassend einen Abgaskanal, der einen Abgasmischer mit einer Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, die sich von einem Ring erstrecken, der sich zu einer Mittelachse des Abgaskanals konzentrisch verhält, wobei sich benachbarte Vorsprünge in verschiedene Richtungen erstrecken, und wobei ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Mischer und einem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum entlang der Mittelachse quer durch den Mischer verläuft. Ein erstes Beispiel des Abgassystems beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von Vorsprüngen einander abwechseln, wobei sich ein erster Vorsprung in den äußeren Strömungsraum erstreckt und ein zweiter Vorsprung, der dem ersten Vorsprung benachbart ist, in den inneren Strömungsraum hineinragt. Ein zweites Beispiel des Abgassystems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von Vorsprüngen relativ zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms angewinkelt ist. Ein drittes Beispiel des Abgassystems, das optional das erste und/oder zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die Vielzahl von Vorsprüngen gekrümmt ist, wobei Außenabschnitte eine C-Form aufweisen und Innenabschnitte spitz zulaufen. Ein viertes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass sich die Außenabschnitte in den äußeren Strömungsraum erstrecken und sich die Innenabschnitte in den inneren Strömungsraum erstrecken. Ein fünftes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass einander benachbarte Vorsprünge angewinkelt und einander entgegengesetzt ausgerichtet sind.
• Ein drittes Abgassystem, umfassend einen Abgaskanal, umfassend einen Abgasmischer, einen Ring, der von einem Abgasrohr beabstandet ist, wobei ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Ring und dem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum eine gesamte Länge des Rings entlang einer Mittelachse des Abgasrohrs quert, und eine Vielzahl sich abwechselnder stromaufwärts gelegener Vorsprünge, wobei sich benachbarte stromaufwärts gelegene Vorsprünge in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, eine Vielzahl sich abwechselnder stromabwärts gelegener Vorsprünge, wobei sich benachbarte stromabwärts gelegene Vorsprünge in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Vorsprünge physisch mit entgegengesetzten Kanten des Rings verbunden sind. Ein erstes Beispiel des Abgassystems beinhaltet ferner, dass sich ein stromabwärts gelegener Vorsprung von den stromabwärts gelegenen Vorsprüngen in den inneren Strömungsraum erstreckt und sich ein stromaufwärts gelegener Vorsprung von den stromaufwärts gelegenen Vorsprüngen, der direkt stromaufwärts von den stromabwärts gelegenen Vorsprüngen angeordnet ist, in den äußeren Strömungsraum erstreckt. Ein zweites Beispiel des Abgassystems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass die stromaufwärts gelegenen Vorsprünge, die stromabwärts gelegenen Vorsprünge und der Ring gegenüber Abgas undurchlässig sind. Ein drittes Beispiel des Abgassystems, das optional das erste und zweite Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass ein Querschnitt des Mischers eine Z-Form aufweist. Ein viertes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Mischer entlang der Mittelachse symmetrisch ist und sich zu dem Abgasrohr konzentrisch verhält. Ein fünftes Beispiel des Abgassystems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, beinhaltet ferner, dass der Mischer ein Einzelfertigungsstück ist, das über eine Vielzahl von Stützen an dem Abgasrohr befestigt ist.
• Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzabläufe mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -abläufe können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, einschließend die Steuerung in Kombination mit den unterschiedlichen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Abläufe können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Von daher können unterschiedliche dargestellte Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingendermaßen erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern wird zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen Code repräsentieren, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Vorgänge durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließend die unterschiedlichen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
• Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
• Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten derart aufgefasst werden, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Unabhängig davon, ob ihr Umfang in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche weitgreifender, enger, gleich oder anders ist, werden solche Ansprüche ebenfalls als in dem 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 [0003]

Claims (15)

1. Abgassystem, umfassend: einen entlang eines Abgaskanals angeordneten Abgasmischer, umfassend stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälften, die physisch mit einem Ring verbunden sind, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Hälften stromaufwärts und stromabwärts gelegene Streifen aufweisen, die physisch mit stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen und dem Ring an entgegengesetzten Enden verbunden sind, und wobei die Strömungsräume zwischen jedem Streifen von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Streifen angeordnet sind.
2. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegene Hälfte um eine Mittelachse des Abgaskanals rotationsbezogen nicht-fluchtend ausgerichtet sind, wobei sich die stromaufwärts gelegenen Streifen direkt stromaufwärts von stromabwärts gelegenen Strömungsräumen der stromabwärts gelegenen Hälfte befinden und sich die stromabwärts gelegenen Streifen direkt stromabwärts von stromaufwärts gelegenen Strömungsräumen der stromaufwärts gelegenen Hälfte befinden.
3. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei der Mischer über eine Vielzahl von Stützen mit einem Abgasrohr verbunden ist und wobei entgegengesetzte Enden der Stützen physisch mit dem Ring und den Innenflächen des Abgasrohrs verbunden sind.
4. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärts gelegenen Streifen, die stromabwärts gelegenen Streifen, die stromaufwärts gelegene Strömungsleitbahn, die stromabwärts gelegene Strömungsleitbahn und der Ring gegenüber dem Abgasstrom undurchlässig sind.
5. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei der Mischer kugelförmig und hohl ist und der Ring von einem Abgasrohr beabstandet ist, und wobei ein äußerer Strömungsraum ringförmig und zwischen dem Ring und dem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum im Wesentlichen einem Volumen des Mischers entspricht.
6. Abgassystem nach Anspruch 5, wobei die Strömungsräume eine Fluidverbindung zwischen dem inneren Strömungsraum und dem Abgaskanal herstellen.
7. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei der Mischer statisch ist.
8. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen kreisförmig sind und wobei der Ring von den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Strömungsleitbahnen beabstandet und direkt dazwischen angeordnet ist.
9. Abgassystem nach Anspruch 1, wobei der Mischer ein Einzelfertigungsstück ist, das über eine Vielzahl von Stützen an dem Abgasrohr befestigt ist.
10. Motorsystem, umfassend: einen Abgaskanal, der einen Abgasmischer mit einer Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, die sich von einem Ring erstrecken, der sich zu einer Mittelachse des Abgaskanals konzentrisch verhält, wobei sich benachbarte Vorsprünge in verschiedene Richtungen erstrecken, und wobei ein äußerer Strömungsraum zwischen dem Mischer und einem Abgasrohr angeordnet ist und ein innerer Strömungsraum entlang der Mittelachse quer durch den Mischer verläuft.
11. Motorsystem nach Anspruch 10, wobei sich die Vielzahl von Vorsprüngen einander abwechseln, wobei sich ein erster Vorsprung in den äußeren Strömungsraum erstreckt und ein zweiter Vorsprung, der dem ersten Vorsprung benachbart ist, in den inneren Strömungsraum hineinragt.
12. Motorsystem nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen relativ zu einer Richtung eines eintretenden Abgasstroms angewinkelt sind.
13. Motorsystem nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen gekrümmt ist, wobei Außenabschnitte eine C-Form aufweisen und Innenabschnitte spitz zulaufen.
14. Motorsystem nach Anspruch 13, wobei sich die Außenabschnitte in den äußeren Strömungsraum erstrecken und sich die Innenabschnitte in den inneren Strömungsraum erstrecken.
15. Motorsystem nach Anspruch 10, wobei einander benachbarte Vorsprünge angewinkelt und einander entgegengesetzt ausgerichtet sind.

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