DE102020121659A1

DE102020121659A1 - Abgasnachbehandlungsanlage mit Mischmerkmalen

Info

Publication number: DE102020121659A1
Application number: DE102020121659.9A
Authority: DE
Inventors: Christopher S. Chapman; John G. Rohde
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US10914218B1; CN112483224A

Abstract

Ein Fahrzeug weist eine Abgasnachbehandlungsanlage zur Verwendung mit einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor auf. Die Anlage weist einen Reagensmischer auf, der so eingerichtet ist, dass er ein Reagens zum Mischen mit vom Motor erzeugten Abgasen abgibt. Der Reagensmischer weist ein Strömungsumleitungsgehäuse, das eine Mischkammer begrenzt, und einen Krümmer auf, der stromabwärts des Strömungsumleitungsgehäuses befestigt ist. Ein Dosierer ist am Strömungsumleitungsgehäuse angebracht und so eingerichtet, dass er das Reagens in Richtung auf die Mischkammer einspritzt.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft Abgasnachbehandlungsanlagen zur Behandlung von Abgasen, die bei Kraftfahrzeuganwendungen entstehen, und insbesondere eine Nachbehandlungsanlage zum Einspritzen und Mischen eines Reagens in die Abgase.
KURZFASSUNG
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor und eine Abgasnachbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden Offenbarung auf. Der Motor verbrennt Kraftstoff und führt Abgase durch einen Abgasdurchlass ab. Die Abgasnachbehandlungsanlage ist so ausgebildet, dass sie verschiedene unerwünschte abströmende Stoffe in den Abgasen, zum Beispiel Stickoxide (NOx), verringert, bevor die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform ist die Abgasnachbehandlungsanlage eine kompakte Einheit und weist eine Einheit für selektive katalytische Reduktion (SCR-Einheit) und einen stromaufwärts der SCR-Einheit angebrachten Reagensmischer zum Einspritzen und Mischen eines Reagens in einen Strom von Abgasen auf, wenn sie in den Reagensmischer eintreten. Die chemische Reaktion des Reagens mit den Abgasen findet stromabwärts des Reagensmischers in der SCR-Einheit statt, um das NOx in molekularen Stickstoff und Wasserdampf umzuwandeln, die für die Umwelt nicht schädlich sind.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform weist die SCR-Einheit mehrere Katalysatoren und mehrere Katalysatorgehäuse auf. Jeder der Katalysatoren ist in einem entsprechenden Katalysatordurchgang aufgenommen, der in jedem der Katalysatorgehäuse gebildet ist. Jeder der Katalysatoren in der SCR-Einheit ist einzeln zugänglich und aus der Nachbehandlungsanlage herausnehmbar, so dass sie gewartet und/oder ausgetauscht werden können, ohne die Nachbehandlungsanlage auszubauen oder zu demontieren.
Der Reagensmischer weist ein Strömungsumleitungsgehäuse und einen Mehrfachauslassabströmkrümmerauf, der das Strömungsumleitungsgehäuse und jedes der Katalysatorgehäuse miteinander verbindet. Das Strömungsumleitungsgehäuse ist so ausgebildet, dass es eine Mischkammer aufweist, in der das Reagens mit dem Strom von Abgasen vermischt wird, bevor es über den Mehrfachauslassabströmkrümmer zur SCR-Einheit geleitet wird. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer ist so eingerichtet, dass er den Strom der Abgase in mehrere Ströme trennt, die der Anzahl der Katalysatoren und der Katalysatorgehäuse entsprechen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei Betrachtung veranschaulichender Ausführungsformen ersichtlich, die die beste Art der Ausführung der Offenbarung, wie sie derzeit wahrgenommen wird, beispielhaft darstellen.
Figurenliste
Die ausführliche Beschreibung bezieht sich insbesondere auf die beigefügten Figuren; darin zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und einer Abgasnachbehandlungsanlage zur Behandlung von vom Motor erzeugten Abgasen,
2 eine perspektivische Ansicht der Abgasnachbehandlungsanlage von 1, in der eine Einheit für selektive katalytische Reduktion gezeigt ist, wobei mehrere herausnehmbare Katalysatoren in Katalysatorgehäusen umschlossen sind und ein Reagensmischer in Strömungsrichtung stromaufwärts der Einheit für selektive katalytische Reduktion gelegen ist, wobei ein Mehrfachauslassabströmkrümmer die Einheit für selektive katalytische Reduktion und den Mischer miteinander verbindet und gezeigt ist, dass einer der Katalysatoren zur Wartung aus der Abgasnachbehandlungsanlage entfernt ist,
3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in 2, in der gezeigt ist, dass der Reagensmischer während des Gebrauchs so eingerichtet ist, dass er einen Strom von Abgasen längs einer ersten Achse aufnimmt und den Strom von Abgasen längs einer von der ersten Achse beabstandeten und zu dieser parallelen dritten Achse in Richtung auf die Einheit für selektive katalytische Reduktion abgibt, und dass der Mischer einen Gehäusekörper aufweist, der insgesamt längs einer zur ersten und zur dritten Achse senkrechten zweiten Achse angeordnet ist, um einen U-förmigen Strömungsweg durch das Reagensgemisch der Abgasnachbehandlungsanlage bereitzustellen,
4 eine auseinandergezogene Montageansicht der Abgasnachbehandlungsanlage,
5 eine perspektivische Ansicht, in der die Abgasnachbehandlungsanlage vollständig zusammengebaut gezeigt ist,
6 eine perspektivische Ansicht mit einem Schnitt längs der Linie 6-6 in 5, die zeigt, dass der Mehrfachauslassabströmkrümmer den Strom von Abgasen teilt und die Ströme von Abgasen in strömungsmäßig getrennte Katalysatordurchgänge leitet, und
7 eine perspektivische Ansicht der Nachbehandlungsanlage mit einer anderen Ausführungsform eines Reagensmischers mit einem Mehrfachauslassabströmkrümmer.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein veranschaulichendes straßengebundenes Fahrzeug 10 weist einen Motor 12 und eine Abgasnachbehandlungsanlage 14 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf, wie in 1 gezeigt. Der Motor 12 ist in veranschaulichender Weise ein Verbrennungsmotor, der Kraftstoff verbrennt und Abgase ausstößt. Die Abgase werden, wie in 2 gezeigt, durch einen Abgasdurchlass 16 verteilt, von der Abgasnachbehandlungsanlage 14 behandelt und dann in die Atmosphäre abgegeben. Die Abgasnachbehandlungsanlage 14 ist so eingerichtet, dass sie verschiedene unerwünschte abströmende Stoffe in den Abgasen, wie etwa Stickoxide (NOx), verringert, bevor die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform ist die Abgasnachbehandlungsanlage 14 eine kompakte Einheit, die verschiedene Abgasnachbehandlungsvorrichtungen wie einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), einen Dieselpartikelfilter (DPF) 18 und eine Einheit für selektive katalytische Reduktion (SCR-Einheit) 20 aufweisen kann. Ein Strom von Abgasen 22 wirkt mit jeder der Nachbehandlungsvorrichtungen zusammen, um unterschiedliche abströmende Stoffe aus dem Strom von Abgasen 22 zu beseitigen oder zu reduzieren.
Die Abgasnachbehandlungsanlage 14 weist bei der veranschaulichenden Ausführungsform einen Reagensmischer 24 auf, der stromaufwärts der SCR-Einheit 20 angebracht ist, wie in den 2-5 gezeigt ist. Der Reagensmischer 24 dient zum Einspritzen und Einmischen eines Reagens 26 in den Strom von Abgasen 22, wenn sie in den Reagensmischer 24 eintreten. Die chemische Reaktion des Reagens 26 mit den Abgasen findet stromabwärts des Reagensmischers 18 in der SCR-Einheit 20 statt. Zur Veranschaulichung ist das Reagens 26 eine Harnstofflösung (d.h. Dieselemissionsfluid); bei anderen Ausführungsformen kann es sich bei dem Reagens 26 jedoch um gasförmiges Ammoniak oder andere geeignete Chemikalien handeln.
Die SCR-Einheit 20 weist mehrere Katalysatoren 28 und mehrere Katalysatorgehäuse 30 auf, wie in 2 gezeigt. Jeder der Katalysatoren 28 ist in einem entsprechenden Katalysatordurchgang 32 aufgenommen, der in den Katalysatorgehäusen 30 gebildet ist. Die jeweiligen Katalysatordurchgänge 32 sind bei der veranschaulichenden Ausführungsform strömungsmäßig voneinander getrennt. Die chemischen Reaktionen finden in den Katalysatordurchgängen 32 in Gegenwart der Katalysatoren 28 statt, um das NO_x in molekularen Stickstoff und Wasserdampf umzuwandeln, bevor die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden. Jeder der Katalysatoren 28 in der SCR-Einheit 20 ist einzeln zugänglich und herausnehmbar, so dass sie wie in 2 angedeutet gewartet werden können.
Der Reagensmischer 24 weist ein Strömungsumleitungsgehäuse 34 und einen Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 auf, wie in den 2 und 3 gezeigt. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 verbindet das Strömungsumleitungsgehäuse 34 und jedes der Katalysatorgehäuse 30 miteinander. Das Strömungsumleitungsgehäuse 34 ist so ausgebildet, dass es eine Mischkammer 38 aufweist. Das Reagens 26 wird in der Mischkammer 38 mit dem Strom von Abgasen 22 vermischt, bevor es über den Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 zur SCR-Einheit 20 geleitet wird. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 ist so eingerichtet, dass er den Strom der Abgase 22 in mehrere Ströme 23 trennt, die der Anzahl der Katalysatoren 28 und der Katalysatorgehäuse 30 entsprechen.
Das Strömungsumleitungsgehäuse 34 weist einen Gehäuseeinlass 40 und einen Gehäusekörper 44 auf, wie in den 2 und 3 gezeigt. Der Strom der Abgase 22 wird durch den Gehäuseeinlass 40 im Wesentlichen längs einer ersten Achse 46 in die Mischkammer 38 geleitet. Das Reagens 26 wird unmittelbar angrenzend an die Stelle, an der der Strom der Abgase 22 in die Mischkammer 38 eintritt, in diese eingespritzt. Der Strom der Abgase 22 und das Reagens 26 werden in der Mischkammer 38 vermischt und dann aus dem Gehäusekörper 44 im Wesentlichen längs einer dritten Achse 48 in den Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 abgeführt. Die dritte Achse 48 ist von der ersten Achse 46 beabstandet und zu dieser parallel. Der Gehäusekörper 44 erstreckt sich insgesamt längs einer zweiten Achse 50, die sowohl zur ersten Achse 46 als auch zur dritten Achse 48 senkrecht ist.
Das Strömungsumleitungsgehäuse 34 stellt von der Seite betrachtet einen U-förmigen Strömungsweg bereit, wie in 3 gezeigt. Der U-förmige Strömungsweg verläuft vom Gehäuseeinlass 40 zum Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 und ist durch die erste, die zweite und die dritte Achse 46, 50, 48 und/oder insgesamt in Richtung der Achsen 46, 50, 48 definiert. Durch die Bereitstellung eines U-förmigen Strömungsweges ist der Bauraum im Fahrzeug 10 minimiert, während der Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 bei der veranschaulichenden Ausführungsform die Wartung jedes Katalysators 28 in der SCR-Einheit 20 ermöglicht.
Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 weist einen Krümmereinlass 52, der mit dem Strömungsumleitungsgehäuse 34 verbunden ist, und mehrere Krümmerauslässe 54 auf, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in die mehreren strömungsmäßig getrennten Ströme 23 trennen, wie in den 4 und 6 gezeigt. Der Krümmereinlass 52 ist zur Aufnahme des Stromes der Abgase 22 ausgebildet, die längs der dritten Achse 48 aus dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 abströmen. Jeder der mehreren Krümmerauslässe 54 ist mit einem entsprechenden Katalysatorgehäuse 30 verbunden. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform weist die SCR-Einheit 20 ein Paar Katalysatoren 28 auf, die in einem entsprechenden Paar Katalysatorgehäusen 30 umschlossen sind, wie in den 2 und 4 gezeigt. Bei anderen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl von Katalysatoren 28 und entsprechenden Katalysatorgehäusen 30 in der SCR-Einheit 20 enthalten sein.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform weist das Strömungsumleitungsgehäuse 34 ferner eine Dosiererhalterung 56 auf, die so ausgebildet ist, dass sie einen Reagensdosierer 58 trägt, der mit dem Reagensmischer verbunden ist, wie in 2 gezeigt ist. Die Dosiererhalterung 56 ist so gebildet, dass sie eine Öffnung 59 aufweist, die in das Strömungsumleitungsgehäuse 34 mündet. Das Reagens 26 wird längs einer Dosiererachse 42, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Achse 50 ist, aus dem Dosierer 56 abgegeben. Die Öffnung 58 befindet sich angrenzend an den Gehäuseeinlass 40, derart, dass sich das Reagens durch die Öffnung 59 der Dosiererhalterung 56 längs der zweiten Achse 50 bewegt und wenigstens längs von Teilen der zweiten Strömungsachse 48 und der dritten Strömungsachse 50 geführt wird, die den U-förmigen Strömungsweg definieren. Auf diese Weise schafft das Strömungsumleitungsgehäuse 34 eine gewünschte Strecke, damit sich das Reagens durch den Strom der Abgase 22 verteilt und sich mit diesem vermischt, bevor der Strom der Abgase 22 von dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 in die mehreren strömungsmäßig getrennten Ströme 23 getrennt wird.
Die Katalysatordurchgänge 32 sind längs von Achsen 33, 35 angeordnet, die parallel zur dritten Achse 48 sind, wie in 6 gezeigt. Die Achsen 33, 35 sind gleich weit von der dritten Achse 48 beabstandet, so dass strömungsmäßig getrennte Ströme 23 mit gleichem Volumen und gleicher Durchflussmenge in jedes der Katalysatorgehäuse 30 eintreten. In der SCR-Einheit 20 können zusätzliche Katalysatoren 28 und entsprechende Katalysatorgehäuse 30 enthalten und ebenfalls längs einer jeweiligen Achse angeordnet sein, die im gleichen Abstand von der dritten Achse 48 gelegen ist.
Bei einigen Ausführungsformen kann die SCR-Einheit in einer Kapsel eingeschlossen und in der Kapsel von einer oder mehreren Tragplatten gelagert sein, die die Katalysatorgehäuse jeweils miteinander verbinden. SCR-Einheiten, die in diesen Ausführungen enthalten sind, sind nicht wartbar, und es ist eventuell erforderlich, den größten Teil der Kapsel und die Tragplatten auseinanderzubauen, um an die SCR-Einheit zu gelangen. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform ist die SCR-Einheit 20 bezüglich des Reagensmischers 24 gelagert, ohne dass zusätzliche Strukturen die Katalysatoren 28 und/oder die Katalysatorgehäuse 30 jeweils untereinander verbinden. Auf diese Weise sind Strukturen, die in anderen Ausführungsformen enthalten sind, durch den Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 beseitigt, während die Funktion solcher Strukturen erhalten bleibt. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 stellt auch Mittel zum Koppeln der mehreren Katalysatorgehäuse 30 mit dem Strömungsumleitungsgehäuse 34 bereit, wobei jedoch jedes der Katalysatorgehäuse 30 zur Wartung einzeln entfernt werden kann.
Die SCR-Einheit kann ferner Schellen 60 aufweisen, um jedes der Katalysatorgehäuse 30 lösbar mit einem jeweiligen Krümmerauslass 54 zu verbinden, wie in den 2 und 6 gezeigt ist. Die Schellen 60 bei der veranschaulichenden Ausführungsform weisen einen Haltering 62, ein Band 64 und eine Schellenverstelleinrichtung 66 auf. Der Haltering 62 ist optional und greift an einer am Katalysatorgehäuse gebildeten Lippe 68 und einer am entsprechenden Krümmerauslass 54 gebildeten Lippe 70 an. Das Band 64 ist um den Haltering 62 gewickelt. Die Schellenverstelleinrichtung 66 ist so verstellbar, dass das Band 64 um den Haltering 62 verkürzt wird, so dass der Haltering 62 das Katalysatorgehäuse 30 und den Krümmerauslass 54 zusammenhält. Die Schellenverstelleinrichtung 66 kann verlängert werden, so dass das Band 64 und der Haltering 62 außer Eingriff mit den Lippen 68, 70 gelangen und das Katalysatorgehäuse 30, das den Katalysator 28 enthält, einzeln entnommen und gewartet werden kann. Es kann eine Schellenverstelleinrichtung 66 jeder geeigneten Art verwendet werden, wie zum Beispiel eine Riegelschelle, eine Knebelschelle oder eine Schraubschelle. Zusätzliche Schellen 60 können auch den Reagensmischer 24 lösbar mit dem DPF 18 oder anderen Behandlungsvorrichtungen verbinden.
Der Reagensmischer 24 kann ferner mehrere Mischmerkmale aufweisen, um die Vermischung des Reagens 26 mit dem Strom der Abgase zu verbessern und den Strom der Abgase entlang des U-förmigen Strömungsweges zu leiten, wie in 6 gezeigt. Zu den mehreren Mischmerkmalen können Strömungsleitrippen 74 in der Mischkammer 38 und ein oder mehrere Ablenkbleche 76 gehören. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform weist der Reagensmischer ein erstes Ablenkblech 78, das zwischen dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 und dem Krümmereinlass 52 befestigt ist, und ein zweites Ablenkblech 80 auf, das zwischen dem Krümmereinlass 52 und den mehreren Krümmerauslässen 54 befestigt ist. Das erste Ablenkblech 78 hat eine Kreisform, die dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 entspricht. Das zweite Ablenkblech 80 hat zwei halbkreisförmige Enden 88, die über gerade Seitenränder 90 miteinander verbunden sind.
Das erste Ablenkblech 78 und das zweite Ablenkblech 80 bestehen jeweils aus einem einzigen Blech und sind so ausgebildet, dass sie mehrere Öffnungen aufweisen, wie in den 4 und 6 gezeigt. Das erste Ablenkblech 78 ist so gestaltet, dass es mehrere kreisförmige Öffnungen 92 aufweist, die so bemessen sind, dass sie den Strom der Abgase 22 längs der dritten Achse 48 in den Mehrfachauslassabströmkrümmer 36 abführen. Das erste Ablenkblech 78 ist vom zweiten Ablenkblech 80 so beabstandet, dass dazwischen eine Luftkammer 94 gebildet ist. Der Strom der Abgase 22 wird in der Luftkammer 94 in gleiche Ströme 23 aufgeteilt. In der Luftkammer 94 kann eine zusätzliche Vermischung des Reagens 26 und der Abgase herbeigeführt werden. Die Ströme 23 werden durch die mehreren Krümmerauslässe 54 durch mehrere im zweiten Ablenkblech 80 gebildete Öffnungen 96 abgeführt.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform gehören zu den mehreren im zweiten Ablenkblech 80 gebildeten Öffnungen 96 zwei halbkreisförmige Öffnungen 98, 100 und kleinere kreisförmige Öffnungen 102 angrenzend an jede halbkreisförmige Öffnung 98, 100. Jede halbkreisförmige Öffnung 98, 100 mündet in Richtung auf einen entsprechenden Katalysator 28. Die kreisförmigen Öffnungen 102 sind in Gruppen angeordnet, die ebenfalls zu einem entsprechenden Katalysator 28 hin münden. Die kreisförmigen Öffnungen 102 befinden sich bezüglich der dritten Achse 48 radial einwärts der halbkreisförmigen Öffnungen 98, 100.
Die Nachbehandlungsanlage 14 kann ferner einen Mehrfacheinlasskrümmer 104 aufweisen, der mit stromabwärtigen Enden jedes der Katalysatorgehäuse 30 verbunden ist, wie in 6 gezeigt. Die einzelnen Ströme 23 werden stromabwärts der SCR-Einheit 20 im Mehrfacheinlasskrümmer 104 wieder zusammengeführt. Der Mehrfacheinlasskrümmer 104 weist mehrere Krümmereinlässe 106, einen einzigen Krümmerauslass 108 und einen Krümmerkörper 110 auf. Die mehreren Krümmereinlässe 106 entsprechen jeweils einem der Katalysatorgehäuse 30. Der Krümmerkörper 110 begrenzt eine Rückhaltekammer 112, die jeden der Ströme 23 aufnimmt. Der Krümmerauslass 108 führt die Abgase aus der Nachbehandlungsanlage 14 heraus in die Atmosphäre oder zu anderen stromabwärts gelegenen Behandlungsvorrichtungen ab.
Der Mehrfacheinlasskrümmer kann darüber hinaus ein drittes Ablenkblech 114 aufweisen, das zwischen den Katalysatorgehäusen 30 und den mehreren Krümmereinlässen 106 befestigt ist. Das dritte Ablenkblech 114 besteht aus einem einzelnen Blech und gleicht im Wesentlichen dem zweiten Ablenkblech 80.
Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Offenbarung eine kostengünstige und wartungsfähige Nachbehandlungsanlage mit parallelen SCR-Einheiten bereit. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform kann der Zugang zu den SCR-Einheiten sowie deren Wartung ermöglicht sein. Bei der vorliegenden Offenbarung kann der Reagensmischer 24 dazu dienen, mehreren SCR-Katalysatoren eine Ammoniaklösung (NH₃-Lösung) (oder Harnstoff) parallel zuzuführen, indem entweder die Strömung stromabwärts der Reduktionsmitteleinspritzung geteilt und das NH₃ in geteilten Auslasswegen gemischt wird oder indem NH₃ zuerst vollständig mit der Abgasströmung vermischt und dann das Gemisch in mehrere Wege aufgeteilt und zu jeder SCR-Einheit geführt wird. Die Ausführung, bei der der Weg stromabwärts geteilt wird, kann auch für 3, 4 oder mehr parallele SCR-Einheiten eingerichtet sein.
Eine weitere veranschaulichende Ausführungsform eines Reagensmischers 224 zur Verwendung mit der Nachbehandlungsanlage 14 ist in 7 gezeigt. Der Reagensmischer 224 ist dem Reagensmischer 24 ähnlich. Dementsprechend werden Bezugszeichen der 200er-Reihe verwendet, um Merkmale zu beschreiben, die den in den 1-6 gezeigten und bezüglich des Reagensmischers 24 oben beschriebenen ähnlich sind. Die obige Offenbarung des Reagensmischers 24 ist für den Reagensmischer 224 durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Der Reagensmischer 224 weist ein Strömungsumleitungsgehäuse 234 und einen Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 auf, wie in 7 gezeigt ist. Das Strömungsumleitungsgehäuse 234 ist so ausgebildet, dass es eine Mischkammer 238 aufweist. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 verbindet das Strömungsumleitungsgehäuse 234 und jedes der Katalysatorgehäuse 30 miteinander. Das Reagens 26 wird in der Mischkammer 238 mit dem Strom von Abgasen vermischt, bevor es vom Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 zur SCR-Einheit 20 geleitet wird. Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 ist so eingerichtet, dass er den Strom der Abgase in mehrere Ströme trennt, die der Anzahl der Katalysatoren 28 und der Katalysatorgehäuse 30 entsprechen.
Das Strömungsumleitungsgehäuse 234 weist einen Gehäuseeinlass 240 und einen Gehäusekörper 244 auf, wie in 7 gezeigt ist. Der Strom der Abgase wird durch den Gehäuseeinlass 240 im Wesentlichen längs einer ersten Achse 246 in die Mischkammer 238 geleitet. Das Reagens wird unmittelbar angrenzend an die Stelle, an der der Strom der Abgase in die Mischkammer 238 eintritt, in diese eingespritzt. Der Strom der Abgase und das Reagens werden in der Mischkammer 238 vermischt und dann insgesamt längs einer dritten Achse 248 und einer vierten Achse 249 aus dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 abgeführt. Die dritte Achse 248 und die vierte Achse 249 sind von der ersten Achse 246 beabstandet und zu dieser parallel. Der Gehäusekörper 244 erstreckt sich insgesamt längs einer zweiten Achse 250, die zur ersten Achse 246, zur dritten Achse 248 und zur vierten Achse 249 senkrecht ist.
Der Reagensmischer 224 stellt von der Seite betrachtet einen U-förmigen Strömungsweg bereit, wie in 7 gezeigt. Der U-förmige Strömungsweg verläuft vom Gehäuseeinlass 240 zum Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 und ist durch die erste, die zweite, die dritte und die vierte Achse 246, 250, 248, 249 und/oder in Richtung der Achsen 246, 250, 248, 249 definiert. Durch die Schaffung eines U-förmigen Strömungsweges ist der Bauraum im Fahrzeug 10 minimiert, während der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 es bei der veranschaulichenden Ausführungsform ermöglicht, jeden Katalysator 28 in der SCR-Einheit 20 einzeln zu warten.
Der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 weist mehrere Krümmerauslässe 254 auf, die so eingerichtet sind, dass sie den Strom der Abgase in die mehreren strömungsmäßig getrennten Ströme trennen. Die mehreren Krümmerauslässe 254 sind jeweils mit einem entsprechenden Katalysatorgehäuse 30 verbunden. Jeder der mehreren Krümmerauslässe 254 ist bezüglich der zweiten Achse 250 insgesamt so auf den Gehäusekörper 244 des Strömungsumleitungsgehäuses 234 ausgerichtet, dass sie zur Bildung der Mischkammer 238 mit dem Strömungsumleitungsgehäuse 234 zusammenwirken. Jeder der mehreren Krümmerauslässe 254 ist auf jeder Seite der zweiten Achse 250 wenigstens teilweise gegenüber dem Gehäusekörper 244 versetzt.
Bei der veranschaulichenden Ausführungsform weist der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 zwei Krümmerauslässe 254 auf, die den Katalysatoren 28 und den Katalysatorgehäusen 30 entsprechen. Bei einigen Ausführungsformen weist der Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 mehr als zwei Krümmerauslässe 254 auf, derart, dass die Abgase und das Reagens längs zusätzlicher Achsen aus dem Mehrfachauslassabströmkrümmer 236 abgeführt werden.
Die folgenden nummerierten Abschnitte enthalten Ausführungsformen, die in Betracht gezogen werden und nicht einschränkend sind:

Abschnitt 1. Reagensmischer, der zur Verwendung in einer Abgasnachbehandlungsanlage eingerichtet ist, die einem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, wobei der Reagensmischer Folgendes umfasst:
- ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zur ersten Achse senkrechten zweiten Strömungsachse erstreckt, und
- einen Mehrfachauslassabströmkrümmer, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den vom Gehäusekörper längs einer zur ersten Achse parallelen dritten Achse abgeführten Strom von Abgasen aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere strömungsmäßig getrennte Ströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren, und
- wobei das Strömungsumleitungsgehäuse ferner eine Dosiererhalterung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie einen Reagensdosierer trägt, der mit dem Reagensmischer verbunden ist, und so gebildet ist, dass sie eine Öffnung aufweist, die in das Strömungsumleitungsgehäuse mündet, wobei die Öffnung so gestaltet ist, dass sie ein insgesamt längs der sowohl zur ersten Strömungsachse als auch zur dritten Strömungsachse senkrechten zweiten Achse aus dem Dosierer abgegebenes Reagens aufnimmt, und wobei sich die Öffnung angrenzend an den Gehäuseeinlass befindet, derart, dass Reagens, das sich längs der dritten Achse durch die Öffnung der Dosiererhalterung bewegt, üblicherweise wenigstens längs von Teilen der zweiten Strömungsachse und der dritten Strömungsachse geführt wird, die den U-förmigen Strömungsweg definieren, um eine gewünschte Strecke zu schaffen, damit sich das Reagens durch den Strom der Abgase verteilt und sich mit diesem vermischt, bevor der Strom der Abgase von dem Mehrfachauslassabströmkrümmer in die mehreren strömungsmäßig getrennten Ströme getrennt wird.
Abschnitt 2. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei die mehreren Krümmerauslässe so geformt sind, dass sie jeden der mehreren Ströme längs zugeordneter Stromachsen abführen, die parallel zur dritten Strömungsachse sind.
Abschnitt 3. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei die zugehörigen Stromachsen jeweils gleich weit von der dritten Strömungsachse beabstandet sind.
Abschnitt 4. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei die Öffnung so angeordnet ist, dass Reagens, das sich längs der zweiten Strömungsachse durch die Öffnung der Dosiererhalterung bewegt, üblicherweise längs des größten Teils des U-förmigen Strömungsweges geführt wird.
Abschnitt 5. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei der Mehrfachauslassabströmkrümmer ferner ein Ablenkblech aufweist, das aus einem einzelnen Metallblech besteht und so gebildet ist, dass es mehrere Öffnungen aufweist, und wobei zu den mehreren Öffnungen zwei halbkreisförmige Öffnungen und kleinere kreisförmige Öffnungen angrenzend an jede halbkreisförmige Öffnung gehören, und wobei eine der halbkreisförmigen Öffnungen und eine Gruppe kreisförmiger Öffnungen jedem der Krümmerauslässe entsprechen.
Abschnitt 6. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei jede Gruppe kreisförmiger Öffnungen bezogen auf die dritte Strömungsachse radial einwärts jeder entsprechenden halbkreisförmigen Öffnung angeordnet ist.
Abschnitt 7. Abgasnachbehandlungsanlage mit einem Reagensmischer, der a) ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zur ersten Achse senkrechten zweiten Strömungsachse erstreckt, und b) einen Mehrfachauslassabströmkrümmer aufweist, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den aus diesem längs einer von der ersten Achse beabstandeten und insgesamt zu dieser parallelen dritten Achse abgeführten Strom von Abgasen aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere Krümmerströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren, einem Dosierer, der mit dem Reagensmischer verbunden und so eingerichtet ist, dass er längs einer Dosiererachse ein Reagens entlang des U-förmigen Strömungsweges in den Reagensmischer einspritzt, und einer Einheit für selektive katalytische Reduktion, die mehrere Katalysatoren und mehrere Katalysatorgehäuse aufweist, wobei jedes Katalysatorgehäuse einen Durchgang begrenzt, der in Strömungsverbindung mit einem der mehreren Krümmerströme steht und der einen der Katalysatoren aus den mehreren Katalysatoren aufnimmt, so dass jeder Katalysator strömungsmäßig von anderen Katalysatoren in der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt ist, wobei jedes der Katalysatorgehäuse abnehmbar mit einem entsprechenden der mehreren Krümmerauslässe verbunden ist, so dass jeder der Katalysatoren einzeln von der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt und gewartet werden kann.
Abschnitt 8. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei die Dosiererachse senkrecht zur ersten Strömungsachse und zur dritten Strömungsachse ist.
Abschnitt 9. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei sich der Dosierer angrenzend an den Gehäuseeinlass befindet, derart, dass längs der Dosiererachse aus dem Dosierer abgegebenes Reagens üblicherweise wenigstens längs von Teilen der zweiten Strömungsachse und der dritten Strömungsachse geführt wird, die den U-förmigen Strömungsweg definieren, um eine gewünschte Strecke zu schaffen, damit sich das Reagens durch den Strom der Abgase verteilt und sich mit diesem vermischt, bevor der Strom der Abgase durch den Mehrfachauslassabströmkrümmer getrennt wird.
Abschnitt 10. Reagensmischer aus einem anderen geeigneten Abschnitt oder einer Kombination von Abschnitten, wobei die Einheit für selektive katalytische Reduktion ferner mehrere Schellen aufweist, um jedes der Katalysatorgehäuse lösbar an einem jeweiligen Krümmerauslass anzubringen.
Abschnitt 11. Straßengebundenes Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der so ausgebildet ist, dass er Kraftstoff verbrennt und einen Strom von Abgasen erzeugt, die durch einen Abgasdurchlass abgeführt werden, und einer Abgasnachbehandlungsanlage, die Folgendes aufweist:
- einen Reagensmischer, der a) ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zweiten Strömungsachse erstreckt, und b) einen Mehrfachauslassabströmkrümmer aufweist, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den aus diesem längs einer von der ersten Achse beabstandeten und insgesamt zu dieser parallelen dritten Achse abgeführten Strom der Abgase aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere Krümmerströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren,
- einen Dosierer, der mit dem Reagensmischer verbunden und so eingerichtet ist, dass er längs einer Dosiererachse ein Reagens entlang des U-förmigen Strömungsweges in den Reagensmischer einspritzt, und
- eine Einheit für selektive katalytische Reduktion, die mehrere Katalysatoren und mehrere Katalysatorgehäuse aufweist, wobei jedes Katalysatorgehäuse einen Durchgang begrenzt, der in Strömungsverbindung mit einem der mehreren Krümmerströme steht und der einen der Katalysatoren aus den mehreren Katalysatoren aufnimmt, so dass jeder Katalysator strömungsmäßig von anderen Katalysatoren in der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt ist,
- wobei jedes der Katalysatorgehäuse abnehmbar mit einem entsprechenden der mehreren Krümmerauslässe verbunden ist, so dass jeder der Katalysatoren einzeln von der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt und gewartet werden kann.

Claims

Reagensmischer, der zur Verwendung in einer Abgasnachbehandlungsanlage eingerichtet ist, die einem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, wobei der Reagensmischer Folgendes umfasst: ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zur ersten Achse senkrechten zweiten Strömungsachse erstreckt, und einen Mehrfachauslassabströmkrümmer, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den vom Gehäusekörper längs einer zur ersten Achse parallelen dritten Achse abgeführten Strom von Abgasen aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere strömungsmäßig getrennte Ströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren, und wobei das Strömungsumleitungsgehäuse ferner eine Dosiererhalterung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie einen Reagensdosierer trägt, der mit dem Reagensmischer verbunden ist, und so gebildet ist, dass sie eine Öffnung aufweist, die in das Strömungsumleitungsgehäuse mündet, wobei die Öffnung so gestaltet ist, dass sie ein insgesamt längs der sowohl zur ersten Strömungsachse als auch zur dritten Strömungsachse senkrechten zweiten Achse aus dem Dosierer abgegebenes Reagens aufnimmt, und wobei sich die Öffnung angrenzend an den Gehäuseeinlass befindet, derart, dass Reagens, das sich längs der dritten Achse durch die Öffnung der Dosiererhalterung bewegt, wenigstens längs von Teilen der zweiten Strömungsachse und der dritten Strömungsachse geführt wird, die den U-förmigen Strömungsweg definieren, um eine gewünschte Strecke zu schaffen, damit sich das Reagens durch den Strom der Abgase verteilt und sich mit diesem vermischt, bevor der Strom der Abgase von dem Mehrfachauslassabströmkrümmer in die mehreren strömungsmäßig getrennten Ströme getrennt wird.
Reagensmischer nach Anspruch 1, wobei die mehreren Krümmerauslässe so geformt sind, dass sie jeden der mehreren Ströme längs zugeordneter Stromachsen abführen, die parallel zur dritten Strömungsachse sind.
Reagensmischer nach Anspruch 2, wobei die zugehörigen Stromachsen jeweils gleich weit von der dritten Strömungsachse beabstandet sind.
Reagensmischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnung so angeordnet ist, dass Reagens, das sich längs der zweiten Strömungsachse durch die Öffnung der Dosiererhalterung bewegt, längs des größten Teils des U-förmigen Strömungsweges geführt wird.
Reagensmischer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mehrfachauslassabströmkrümmer ferner ein Ablenkblech aufweist, das aus einem einzelnen Metallblech besteht und so gebildet ist, dass es mehrere Öffnungen aufweist, und wobei zu den mehreren Öffnungen zwei halbkreisförmige Öffnungen und kleinere kreisförmige Öffnungen angrenzend an jede halbkreisförmige Öffnung gehören, und wobei eine der halbkreisförmigen Öffnungen und eine Gruppe kreisförmiger Öffnungen jedem der Krümmerauslässe entsprechen.
Reagensmischer nach Anspruch 5, wobei jede Gruppe kreisförmiger Öffnungen bezogen auf die dritte Strömungsachse radial einwärts jeder entsprechenden halbkreisförmigen Öffnung angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungsanlage mit einem Reagensmischer, der a) ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zur ersten Achse senkrechten zweiten Strömungsachse erstreckt, und b) einen Mehrfachauslassabströmkrümmer aufweist, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den aus diesem längs einer von der ersten Achse beabstandeten und insgesamt zu dieser parallelen dritten Achse abgeführten Strom von Abgasen aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere Krümmerströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren, einem Dosierer, der mit dem Reagensmischer verbunden und so eingerichtet ist, dass er längs einer Dosiererachse ein Reagens entlang des U-förmigen Strömungsweges in den Reagensmischer einspritzt, und einer Einheit für selektive katalytische Reduktion, die mehrere Katalysatoren und mehrere Katalysatorgehäuse aufweist, wobei jedes Katalysatorgehäuse einen Durchgang begrenzt, der in Strömungsverbindung mit einem der mehreren Krümmerströme steht und der einen der Katalysatoren aus den mehreren Katalysatoren aufnimmt, so dass jeder Katalysator strömungsmäßig von anderen Katalysatoren in der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt ist, wobei jedes der Katalysatorgehäuse abnehmbar mit einem entsprechenden der mehreren Krümmerauslässe verbunden ist, so dass jeder der Katalysatoren einzeln von der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt und gewartet werden kann.
Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 7, wobei die Dosiererachse senkrecht zur ersten Strömungsachse und zur dritten Strömungsachse ist.
Abgasnachbehandlungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, wobei sich der Dosierer angrenzend an den Gehäuseeinlass befindet, derart, dass längs der Dosiererachse aus dem Dosierer abgegebenes Reagens wenigstens längs von Teilen der zweiten Strömungsachse und der dritten Strömungsachse geführt wird, die den U-förmigen Strömungsweg definieren, um eine gewünschte Strecke zu schaffen, damit sich das Reagens durch den Strom der Abgase verteilt und sich mit diesem vermischt, bevor der Strom der Abgase durch den Mehrfachauslassabströmkrümmer getrennt wird.
Abgasnachbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Einheit für selektive katalytische Reduktion ferner mehrere Schellen aufweist, um jedes der Katalysatorgehäuse lösbar an einem jeweiligen Krümmerauslass anzubringen.
Straßengebundenes Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der so ausgebildet ist, dass er Kraftstoff verbrennt und einen Strom von Abgasen erzeugt, die durch einen Abgasdurchlass abgeführt werden, und einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Folgendes aufweist: einen Reagensmischer, der a) ein Strömungsumleitungsgehäuse, das einen Gehäuseeinlass, der zur Aufnahme eines Stroms von Abgasen längs einer ersten Strömungsachse ausgebildet ist, und einen Gehäusekörper aufweist, der sich vom Gehäuseeinlass längs einer zweiten Strömungsachse erstreckt, und b) einen Mehrfachauslassabströmkrümmer aufweist, der einen Krümmereinlass, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass er den aus diesem längs einer von der ersten Achse beabstandeten und insgesamt zu dieser parallelen dritten Achse abgeführten Strom der Abgase aufnimmt, und mehrere Krümmerauslässe aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie den Strom der Abgase in mehrere Krümmerströme trennen, wobei die erste Strömungsachse, die zweite Strömungsachse und die dritte Strömungsachse so angeordnet sind, dass sie einen U-förmigen Strömungsweg definieren, einen Dosierer, der mit dem Reagensmischer verbunden und so eingerichtet ist, dass er längs einer Dosiererachse ein Reagens entlang des U-förmigen Strömungsweges in den Reagensmischer einspritzt, und eine Einheit für selektive katalytische Reduktion, die mehrere Katalysatoren und mehrere Katalysatorgehäuse aufweist, wobei jedes Katalysatorgehäuse einen Durchgang begrenzt, der in Strömungsverbindung mit einem der mehreren Krümmerströme steht und der einen der Katalysatoren aus den mehreren Katalysatoren aufnimmt, so dass jeder Katalysator strömungsmäßig von anderen Katalysatoren in der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt ist, wobei jedes der Katalysatorgehäuse abnehmbar mit einem entsprechenden der mehreren Krümmerauslässe verbunden ist, so dass jeder der Katalysatoren einzeln von der Einheit für selektive katalytische Reduktion getrennt und gewartet werden kann.