DE102021121133A1 - MIXING DEVICE FOR LIQUIDS AND MIXING ASSEMBLY FOR AN EXHAUST SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Mischvorrichtung (300) zum Mischen eines eingespritzten Fluids mit Abgas, das von einem Verbrennungsmotor (12) abgegeben wird, wobei die Mischvorrichtung umfasst: eine oder mehrere Einlassöffnungen (302), die so konfiguriert sind, dass sie einen ersten Teil (P1) des Abgases aufnehmen; einen Bypasskanal (304), der so konfiguriert ist, dass er einen zweiten Teil (P2) des Abgases aufnimmt; eine Mischkammer (306), die so konfiguriert ist, dass sie es dem eingespritzten Fluid ermöglicht, sich mit dem ersten Teil des Abgases zu mischen, um ein gemischtes Abgas zu bilden; und eine oder mehrere Auslassöffnungen (308), die so konfiguriert sind, dass sie das gemischte Abgas mit dem zweiten Teil des Abgases verbinden.A mixing device (300) for mixing an injected fluid with exhaust gas discharged from an internal combustion engine (12), the mixing device comprising: one or more inlet ports (302) configured to inject a first portion (P1) of the exhaust gas take up; a bypass passage (304) configured to receive a second portion (P2) of the exhaust gas; a mixing chamber (306) configured to allow the injected fluid to mix with the first portion of the exhaust to form a mixed exhaust; and one or more exhaust ports (308) configured to communicate the mixed exhaust gas with the second portion of the exhaust gas.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fluidmischvorrichtung für ein Abgassystem und eine entsprechende Mischanordnung. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, handelt es sich bei der Abgasanlage um eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs.The present disclosure relates to a fluid mixing device for an exhaust system and a corresponding mixing arrangement. In particular, but not exclusively, the exhaust system is an exhaust system for an internal combustion engine of a vehicle.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Verbrennungsmotoren („Motoren“) erzeugen Abgasemissionen. Um bestimmte Emissionen zu reduzieren, strömt das Abgas vom Motor durch eine Reihe von Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die ein Abgasnachbehandlungssystem bilden.Internal combustion engines (“Engines”) produce exhaust emissions. To reduce certain emissions, exhaust from the engine flows through a series of exhaust aftertreatment devices that form an exhaust aftertreatment system.
Die Abgase von Dieselmotoren und Benzinmotoren mit Direkteinspritzung können zum Beispiel einen hohen Anteil an Stickoxiden enthalten. Um die Stickoxidemissionen zu verringern, werden die Abgassysteme von Fahrzeugen zunehmend mit Nachbehandlungssystemen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ausgestattet. Solche Systeme können die Stickstoffoxide um 70-95 % reduzieren.For example, the exhaust from diesel engines and direct-injection gasoline engines can contain high levels of nitrogen oxides. In order to reduce nitrogen oxide emissions, vehicle exhaust systems are increasingly being equipped with after-treatment systems for selective catalytic reduction (SCR). Such systems can reduce nitrogen oxides by 70-95%.
SCR-Systeme bestehen aus einer Katalysatorkammer, bei der es sich im Allgemeinen um ein Substrat mit einer Vielzahl kleiner, von Katalysatorwänden umgebener Kanäle handelt, durch die die Abgase strömen. Für die Stickoxidreduktionsreaktion ist die Zufuhr eines Reduktionsmittels wie Ammoniak oder Harnstoff erforderlich. Das Reduktionsmittel wird im Allgemeinen in einem speziellen Tank gelagert und vor dem SCR-System in das Abgas eingespritzt.SCR systems consist of a catalyst chamber, which is generally a substrate with a multitude of small channels surrounded by catalyst walls through which the exhaust gases flow. The supply of a reducing agent such as ammonia or urea is required for the nitrogen oxide reduction reaction. The reducing agent is generally stored in a special tank and injected into the exhaust before the SCR system.
Der Flüssigkeitsinjektor für die Einspritzung des Reduktionsmittels muss so weit wie möglich stromaufwärts von der Reaktionsstelle positioniert werden, um eine ausreichende Mischlänge für die Herstellung eines homogenen Gemischs zu gewährleisten. In einigen Anwendungen wird ein Abstand von einem Meter als ausreichend angesehen. Bei unzureichender Mischungslänge wird die Stickoxid-Reduktionsreaktion nur auf einen kleinen Teil des Substratquerschnitts beschränkt.The liquid injector for the injection of the reducing agent must be positioned as far upstream as possible from the reaction site to ensure sufficient mixing length to produce a homogeneous mixture. In some applications a distance of one meter is considered sufficient. If the mixing length is insufficient, the nitric oxide reduction reaction is limited to only a small part of the substrate cross-section.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Mischvorrichtung zum Mischen eines eingespritzten Fluids mit Abgas aus einem Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei die Mischvorrichtung umfasst:
eine oder mehrere Einlassöffnungen, die so konfiguriert sind, dass sie einen ersten Teil des Abgases aufnehmen;
einen Bypasskanal, der so konfiguriert ist, dass er einen zweiten Teil des Abgases aufnimmt;
eine Mischkammer, die so konfiguriert ist, dass sie es dem eingespritzten Fluid ermöglicht, sich mit dem ersten Teil des Abgases zu mischen, um ein gemischtes Abgas zu bilden; und eine oder mehrere Auslassöffnungen, die so konfiguriert sind, dass sie das gemischte Abgas mit dem zweiten Teil des Abgases verbinden.According to one aspect of the invention, there is provided a mixing device for mixing an injected fluid with exhaust gas from an internal combustion engine, the mixing device comprising:
one or more intake ports configured to receive a first portion of the exhaust gas;
a bypass passage configured to receive a second portion of the exhaust gas;
a mixing chamber configured to allow the injected fluid to mix with the first portion of the exhaust to form a mixed exhaust; and one or more exhaust ports configured to communicate the mixed exhaust gas with the second portion of the exhaust gas.
Ein Vorteil ist, dass die erforderliche Mischlänge zur Erzielung eines im Wesentlichen homogenen Fluid-Gas-Gemischs deutlich reduziert wird. Dies ermöglicht beispielsweise die Bereitstellung eines zusätzlichen Substrats (z. B. SCR-Substrat) in der Nähe des Motors, das effektiv arbeitet.One benefit is that the mixing length required to achieve a substantially homogeneous fluid-gas mixture is significantly reduced. This enables, for example, the provision of an additional substrate (e.g. SCR substrate) close to the engine that works effectively.
In einigen Beispielen handelt es sich bei der einen oder mehreren Auslassöffnungen um eine Vielzahl von Auslassöffnungen.In some examples, the one or more outlet openings is a plurality of outlet openings.
In einigen Beispielen ist die Mischvorrichtung so geformt, dass sie eine axiale Zirkulation um eine Längsachse bewirkt, so dass der erste Teil des Abgases und das eingespritzte Fluid axial in der Mischkammer zirkulieren, bevor sie durch die eine oder die mehreren Auslassöffnungen austreten.In some examples, the mixing device is shaped to cause axial circulation about a longitudinal axis such that the first portion of the exhaust gas and the injected fluid circulate axially in the mixing chamber before exiting through the one or more outlet ports.
In einigen Beispielen ist die Mischkammer im Wesentlichen koaxial mit dem Bypasskanal, und die Längsachse liegt im Wesentlichen in Richtung des Bypasskanals.In some examples, the mixing chamber is substantially coaxial with the bypass duct and the longitudinal axis is substantially in the direction of the bypass duct.
In einigen Beispielen umfassen die eine oder mehreren Einlassöffnungen Lamellen, die so konfiguriert sind, dass sie dem ersten Teil des Abgases eine axiale Zirkulation verleihen.In some examples, the one or more intake ports include louvers configured to impart axial circulation to the first portion of the exhaust gas.
In einigen Beispielen ist die Mischkammer im Wesentlichen toroidförmig, und der Bypasskanal ist ein zentrales Loch, das durch die im Wesentlichen toroidförmige Mischkammer definiert ist.In some examples, the mixing chamber is generally toroidal in shape and the bypass passage is a central hole defined through the generally toroidal mixing chamber.
In einigen Beispielen ist die im Wesentlichen torusförmige Mischkammer so geformt und bemessen, dass sie in ein Abgassystemgehäuse in einer Ausrichtung passt, bei der eine Äquatorialebene der im Wesentlichen torusförmigen Mischkammer im Wesentlichen senkrecht zum anströmenden Abgas ist.In some examples, the substantially toroidal mixing chamber is shaped and sized to fit within an exhaust system housing in an orientation where an equatorial plane of the substantially toroidal mixing chamber is substantially perpendicular to the oncoming exhaust gas.
In einigen Beispielen ist die Tiefe der im Wesentlichen toroidalen Mischkammer geringer als der durchschnittliche Außendurchmesser der im Wesentlichen toroidalen Mischkammer. In some examples, the depth of the substantially toroidal mixing chamber is less than the average outside diameter of the substantially toroidal mixing chamber.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Auslassöffnungen eine Vielzahl von Auslassöffnungen, die in einer toroidal beabstandeten Reihe um die im Wesentlichen toroidale Mischkammer herum angeordnet sind, und/oder wobei die eine oder die mehreren Einlassöffnungen eine Vielzahl von Einlassöffnungen sind, die in einer toroidal beabstandeten Reihe um die im Wesentlichen toroidale Mischkammer herum angeordnet sind.In some examples, the one or more exhaust ports are a plurality of exhaust ports spaced in a toroidal manner arranged in a row around the substantially toroidal mixing chamber, and/or wherein the one or more inlet ports are a plurality of inlet ports arranged in a toroidally spaced row around the substantially toroidal mixing chamber.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Einlassöffnungen so ausgerichtet, dass sie in eine andere poloidale Richtung weisen als die eine oder die mehreren Auslassöffnungen.In some examples, the one or more inlet ports are oriented to face in a different poloidal direction than the one or more outlet ports.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Einlassöffnungen poloidal so ausgerichtet, dass sie einer ersten Richtung zugewandt sind, wobei die eine oder die mehreren Auslassöffnungen poloidal so ausgerichtet sind, dass sie einer zweiten Richtung zugewandt sind, und wobei die erste Richtung und die zweite Richtung auf entgegengesetzten Seiten einer Äquatorialebene der im Wesentlichen toroidalen Mischkammer liegen.In some examples, the one or more inlet ports are poloidally aligned to face a first direction, wherein the one or more outlet ports are poloidally aligned to face a second direction, and wherein the first direction and the second direction on opposite sides of an equatorial plane of the substantially toroidal mixing chamber.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Auslassöffnungen poloidal so ausgerichtet, dass sie dem Bypasskanal zugewandt sind.In some examples, the one or more exhaust ports are poloidally aligned to face the bypass passage.
In einigen Beispielen haben die eine oder die mehreren Auslassöffnungen kleinere Querschnittsflächen als die eine oder die mehreren Einlassöffnungen.In some examples, the one or more outlet openings have smaller cross-sectional areas than the one or more inlet openings.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Auslassöffnungen in der Nähe des Bypasskanals angeordnet, so dass eine verdampfte Phase des Fluids durch die eine oder die mehreren Auslassöffnungen hindurchtreten kann, während Tröpfchen des Fluids in einem Teil der Mischkammer verteilt werden, der vom Bypasskanal entfernt ist, wo die Tröpfchen zur Verdampfung zurückgehalten werden.In some examples, the one or more outlet openings are arranged in the vicinity of the bypass channel such that a vaporized phase of the fluid can pass through the one or more outlet openings while droplets of the fluid are distributed in a part of the mixing chamber that is remote from the bypass channel is where the droplets are retained for evaporation.
In einigen Beispielen umfasst die Mischkammer einen Injektoreinlass zur Aufnahme von Fluidinjektorspray.In some examples, the mixing chamber includes an injector inlet for receiving fluid injector spray.
In einigen Beispielen ist der Injektoreinlass so ausgerichtet, dass er strömungsmäßig in eine konfigurierte Richtung der Abgaszirkulation innerhalb der Mischkammer einspritzt.In some examples, the injector inlet is oriented to inject flow-wise in a configured direction of exhaust gas circulation within the mixing chamber.
In einigen Beispielen sind die eine oder die mehreren Auslassöffnungen eine Mehrzahl von Auslassöffnungen, wobei ein Abstand zwischen einem ersten Paar der Auslassöffnungen relativ zu einem durchschnittlichen Abstand zwischen den Auslassöffnungen insgesamt vergrößert ist, und wobei der Injektoreinlass auf den vergrößerten Raum zwischen dem ersten Paar von Auslassöffnungen ausgerichtet ist.In some examples, the one or more outlet ports are a plurality of outlet ports, wherein a distance between a first pair of the outlet ports is increased relative to an average distance between the outlet ports overall, and the injector inlet is limited to the increased space between the first pair of outlet ports is aligned.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Mischeranordnung bereitgestellt, die die Mischvorrichtung und eine strömungsleitende Platte umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie stromabwärts des Bypasskanals positioniert wird, wobei die strömungsleitende Platte einen Strömungsdeflektor umfasst und wobei der Bypasskanal und die eine oder mehreren Auslassöffnungen dem Strömungsdeflektor zugewandt sind.According to one aspect of the invention, a mixer assembly is provided that includes the mixing device and a flow-directing plate that is configured to be positioned downstream of the bypass duct, wherein the flow-directing plate includes a flow deflector, and wherein the bypass duct and the one or more outlet ports Flow deflector facing.
In einigen Beispielen umfasst die strömungsleitende Platte eine Vielzahl von Öffnungen in einer Peripherie des Strömungsablenkers.In some examples, the flow directing plate includes a plurality of openings in a periphery of the flow deflector.
In einigen Beispielen umfassen die Öffnungen Lamellenöffnungen, die so konfiguriert sind, dass sie die Strömung in einen Raum leiten, der durch den Strömungsdeflektor verdeckt wird.In some examples, the openings include louvered openings configured to direct the flow into a space obscured by the flow deflector.
In einigen Beispielen hat die Mischeranordnung ein Substratgehäuse, das so angeordnet ist, dass es die Mischvorrichtung und ein oder mehrere Substrate aufnehmen kann.In some examples, the mixer assembly has a substrate housing arranged to receive the mixing device and one or more substrates.
In einigen Beispielen umfasst die Mischeranordnung einen sekundären Bypasskanal, der zwischen dem Substratgehäuse und einem Außenumfang der Mischvorrichtung ausgebildet ist, wobei die eine oder die mehreren Auslassöffnungen von dem sekundären Bypasskanal abgewandt sind und wobei der sekundäre Bypasskanal eine kleinere Querschnittsfläche als der erste Bypasskanal aufweist.In some examples, the mixer assembly includes a secondary bypass channel formed between the substrate housing and an outer periphery of the mixing device, wherein the one or more outlet ports face away from the secondary bypass channel, and wherein the secondary bypass channel has a smaller cross-sectional area than the first bypass channel.
In einigen Beispielen ist die Mischvorrichtung so konfiguriert, dass sie einen oder mehrere Sensoren aufnimmt und den einen oder die mehreren Sensoren in einem mit dem sekundären Bypasskanal verbundenen Strömungsweg positioniert.In some examples, the mixing device is configured to receive one or more sensors and to position the one or more sensors in a flow path connected to the secondary bypass passage.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Abgassystem bereitgestellt, das die Mischeranordnung umfasst.According to one aspect of the invention, an exhaust system is provided that includes the mixer assembly.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das die Abgasanlage umfasst.According to one aspect of the invention, a vehicle is provided that includes the exhaust system.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Mischeranordnung zum Mischen eines eingespritzten Fluids mit einem Abgasausstoß eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, wobei die Mischeranordnung umfasst:
- ein Gehäuse, das einen Abgasdurchgang mit einer Längsachse definiert, entlang der das Abgas durch das Gehäuse strömt; und
- eine Axialdrall-Mischvorrichtung, wobei die Axialdrall-Mischvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine axiale Zirkulation um die Längsachse erzeugt, um zumindest einen Teil des Abgases mit einem Fluid zu mischen.
- a housing defining an exhaust gas passage having a longitudinal axis along which exhaust gas flows through the housing; and
- an axial swirl mixing device, the axial swirl mixing device being configured to provide axial circulation around the longitudinal generated axis to mix at least a portion of the exhaust gas with a fluid.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig voneinander oder in jeder Kombination, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fällt, verwendet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in jeder Weise und/oder Kombination, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fällt, kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, auch wenn dieser ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.It is expressly intended within the scope of this application that the various aspects, embodiments, examples and alternatives set forth in the preceding paragraphs, in the claims and/or in the following description and drawings, and in particular the individual features thereof, are independent of one another or in any combination falling within the scope of the appended claims. That is, any embodiment and/or feature of an embodiment may be combined in any manner and/or combination that falls within the scope of the appended claims, provided these features are not incompatible. Applicant reserves the right to amend any originally filed claim or to file a new claim accordingly, including the right to amend an originally filed claim to depend on another claim and/or to incorporate a feature of another claim, even if it was not originally claimed in this way.
Figurenlistecharacter list
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
-
1 zeigt ein Beispiel für ein Fahrzeug; -
2 zeigt ein Beispiel für eine Mischvorrichtung; -
3 zeigt ein Beispiel für eine Mischvorrichtung, die die Richtung der Abgase zeigt; -
4 zeigt eine Detailansicht einer beispielhaften Einlassöffnung für eine Mischvorrichtung; -
5 zeigt ein Beispiel für eine Mischvorrichtung und eine strömungsleitende Platte; -
6 zeigt ein Beispiel für eine Auslassseite einer Mischvorrichtung; -
7 zeigt ein Beispiel für eine strömungsleitende Platte; -
8 zeigt ein Beispiel für eine Mischvorrichtung; -
9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schnitts einer beispielhaften Mischvorrichtung; und -
10 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung einer zweiten Einlassöffnung.
-
1 shows an example of a vehicle; -
2 shows an example of a mixing device; -
3 shows an example of a mixing device showing the direction of the exhaust gases; -
4 shows a detailed view of an exemplary inlet opening for a mixing device; -
5 Figure 12 shows an example of a mixing device and a flow directing plate; -
6 shows an example of an outlet side of a mixing device; -
7 shows an example of a flow-guiding plate; -
8th shows an example of a mixing device; -
9 Figure 12 shows a cross-sectional view of a section of an exemplary mixing device; and -
10 shows an example of the design of a second inlet opening.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die Abgasanlage 14 umfasst eine oder mehrere Abgasnachbehandlungseinrichtungen und einen oder mehrere Schalldämpfer, die direkt oder über Abgasrohre miteinander verbunden sind. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen sind in Gehäusen untergebracht, die allgemein als Kanalsysteme bezeichnet werden. Die
Die Mischeranordnung 16 umfasst ein Gehäuse 100. Das Gehäuse 100 umfasst mindestens eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und eine Mischvorrichtung 300, wie hier beschrieben.
Das dargestellte Gehäuse 100 umfasst einen stromaufwärts gelegenen Einlassabschnitt 102, der zur Aufnahme von Abgas konfiguriert ist und eine relativ kleine Querschnittsfläche aufweist. Das Gehäuse 100 umfasst einen zentralen Abschnitt 104 (Durchgang), durch den das Abgas strömt und der eine relativ große, relativ konstante Querschnittsfläche aufweist. Das Gehäuse 100 umfasst einen stromabwärts gelegenen Auslassabschnitt 106, durch den das Abgas austritt und der eine relativ kleine Querschnittsfläche aufweist. Der Auslassabschnitt 106 und der Einlassabschnitt 102 befinden sich an gegenüberliegenden Enden des Mittelabschnitts 104.The illustrated
Die Geometrie des Abgassystems 14 wird anhand der folgenden Abmessungen beschrieben.
Der Einlassabschnitt 102 des Gehäuses 100 ist so konfiguriert, dass er an einer stromaufwärts gelegenen Komponente des Abgassystems 14 befestigt werden kann, beispielsweise an einem Auslass eines Turboladers (nicht dargestellt). Der Auslassabschnitt 106 des Gehäuses 100 ist so konfiguriert, dass er an einer stromabwärts gelegenen Komponente des Abgassystems 14 angebracht werden kann, beispielsweise an einem Abgasrohr (ebenfalls nicht dargestellt).The
In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen kann der Einlassabschnitt 102 und/oder der Auslassabschnitt 106 von der L-Achse in x- und/oder y-Richtung in einer asymmetrischen Konfiguration versetzt sein. Ebenso können der Einlassabschnitt 102 und/oder der Auslassabschnitt 106 in unterschiedliche Richtungen weisen. Daher kann die Strömung, die durch den zentralen Abschnitt 104 des Gehäuses 100 fließt, ungleichmäßig über den Querschnitt des zentralen Abschnitts 104 verteilt sein.
Das Gehäuse 100 könnte aus Stahl oder einem anderen geeignet hitzebeständigen Material bestehen.
Im vorliegenden Beispiel, aber nicht notwendigerweise in allen Beispielen, ist das Gehäuse 100 ein Substratgehäuse 100, wobei die weiteren Komponenten innerhalb des Gehäuses 100 mindestens ein Substrat (Abgasnachbehandlungseinrichtung) umfassen.
Das stromaufwärts gelegene Substrat 200 kann in einem nicht einschränkenden Beispiel als magere NOx-Falle und/oder als Oxidationskatalysator für Kraftstoff (z. B. Diesel) konfiguriert sein.The
Das stromabwärts gelegene Substrat 500 kann als SCR-Substrat und optional auch als Rußfilter konfiguriert werden (nicht einschränkendes Beispiel). Das nachgeschaltete Substrat 500 wird hier als SCR-Substrat bezeichnet, obwohl es in anderen Beispielen für eine andere Form der Abgasnachbehandlung verwendet werden könnte. Die SCR-Reaktion erfordert die Einspritzung eines Reduktionsmittels in das Abgas stromaufwärts des SCR-Substrats 500. Das Reduktionsmittel kann aus Harnstoff, Ammoniak oder anderen Äquivalenten bestehen. In einer Implementierung besteht das Reduktionsmittel aus einer wässrigen Harnstofflösung, die üblicherweise als Dieselabgasflüssigkeit vermarktet wird.The
Die Mischvorrichtung 300 vermischt das Reduktionsmittelfluid mit dem Abgas, so dass ein nahezu homogenes Gemisch entsteht, das in das SCR-Substrat 500 gelangt. Die
Die Mischvorrichtung 300 befindet sich im mittleren Abschnitt 104 des Gehäuses 100, stromaufwärts des SCR-Substrats 500. In
In
Wie noch zu erläutern sein wird, können die Mischvorrichtung 300 und die strömungsleitende Platte 400 das eingespritzte Reduktionsmittelfluid mit dem Abgas möglichst gleichmäßig und auf kürzestem Wege vermischen, so dass im Wesentlichen das gesamte Volumen des SCR-Substrats 500 für die Reduktionsreaktion genutzt werden kann.As will be explained below, the
Im gezeigten Beispiel ermöglichen es die Mischvorrichtung 300 und die strömungsleitende Platte 400, das Reduktionsmittelfluid weniger als 100 mm, z. B. weniger als 45 mm, stromaufwärts des SCR-Substrats 500 einzuspritzen und dabei eine gute Mischung zu erzielen. Dies bietet mehrere Vorteile, die im Folgenden erläutert werden.In the example shown, the
Erstens kann die Baugruppe 16 in ein Gehäuse 100 von angemessener Größe passen, indem die beiden Substrate 200, 500 etwas weiter voneinander entfernt werden, um Platz für die Mischvorrichtung 300 und die strömungsleitende Platte 400 zu schaffen. Andere Teile des Fahrzeugs 10 müssen daher nicht verändert werden, was andernfalls ein Umrüsten erfordern würde.First, the
Zweitens kann das SCR-Substrat 500 in dem Gehäuse 100 in der Nähe des Motors 12 untergebracht werden. An dieser Stelle hat das Abgas eine hohe Reynolds-Zahl, was die Durchmischung erleichtert. Die Abgastemperatur ist höher und die Abgastemperatur kann schneller erreicht werden.Second, the
Drittens muss die Einspritzdüse 600 für das Reduktionsmittel (
Viertens bedeutet die Nähe der Reduktionsmittel-Einspritzdüse 600 zum SCR-Substrat 500, dass Geräte, die durch das Reduktionsmittel beschädigt werden könnten, nicht zwischen der Reduktionsmittel-Einspritzdüse 600 und dem SCR-Substrat 500 liegen müssen. Sensoren, insbesondere solche, die empfindlich auf direkten Kontakt mit Flüssigkeit reagieren, können aus dem Weg geräumt werden, um einen direkten Kontakt mit dem Reduktionsmittel zu vermeiden; ebenso kann eine Abgasrückführungsöffnung aus dem Weg geräumt werden, damit das Reduktionsmittel nicht in den Motor 12 eingesaugt wird.Fourth, the proximity of the
Obwohl nicht dargestellt, können weitere Komponenten des Abgassystems stromabwärts des Gehäuses 100 vorgesehen sein. Zu den stromabwärts gelegenen Komponenten kann beispielsweise ein weiteres Substrat gehören, das ebenfalls für SCR konfiguriert sein kann. Das weitere Substrat kann mit Reduktionsmittel aus einer separaten, speziellen Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung versorgt werden. Das weitere Substrat kann mit einem eigenen, separaten Gehäuse ausgestattet sein. Das weitere Substrat kann größer sein als das SCR-Substrat 500 im Gehäuse 100. Daher kann ein Abgassystem 14 gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung zwei SCR-Baugruppen und zwei entsprechende Einspritzdüsen für das Reduktionsmittel aufweisen. Das dargestellte kleinere SCR-Substrat 500 ist so konfiguriert, dass es sich aufheizt und die Reaktion schnell einsetzt, während der Motor 12 relativ kalt ist und die Abgasemissionen am höchsten sind, bevor das weitere Substrat wirksam wird. In anderen Ausführungsformen könnte die SCR mit nur einem Substrat durchgeführt werden.Although not shown, other components of the exhaust system may be provided downstream of
Die Mischvorrichtung 300 und die strömungsleitende Platte 400 der vorliegenden Beispiele sind für das dargestellte kleinere Substrat 500 vorgesehen, was angesichts des begrenzten Platzangebots besonders vorteilhaft ist. Sie könnten jedoch zusätzlich oder alternativ auch für das größere nachgeschaltete SCR-Substrat verwendet werden.The
Wie in den
Wie dargestellt, können die Sensoren stromaufwärts der Mischvorrichtung 300 angeordnet sein, wo sie vor dem Reduktionsmittel geschützt sind. Temperatursensoren können sich stromaufwärts der Mischvorrichtung 300 befinden, um saubere Messwerte zu ermöglichen. Ein Sensoraufnahmeabschnitt 108A befindet sich am Einlassabschnitt 102. Ein weiterer Sensoraufnahmeabschnitt 108B befindet sich am Auslassabschnitt 106, nachdem das Reduktionsmittel verbraucht wurde. Ein weiterer Sensoraufnahmeabschnitt 108C für einen Satz von Sensoren 702, 704, 706 befindet sich im mittleren Abschnitt 104 des Gehäuses, zwischen dem stromaufwärts gelegenen Substrat 200 und vor der Einspritzvorrichtung für das Reduktionsmittel 600 und der Mischvorrichtung 300. Die Sensoren 702, 704, 706 können z. B. einen Stickoxidsensor, einen Sauerstoffsensor und/oder einen Temperatursensor umfassen.As illustrated, the sensors may be located upstream of the
Wie in
Die Mischvorrichtung 300 wird nun ausführlicher beschrieben. Die Mischvorrichtung 300 ist so geformt, dass eine gute Durchmischung des Reduktionsmittels gewährleistet ist, ohne dass eine große Mischlänge in der L-Achse erforderlich ist.The
Wie in
In den Figuren, aber nicht notwendigerweise in allen Beispielen, ist die Mischkammer 306 in der x-y-Ebene schleifenförmig, was eine axiale Zirkulation C des Gemischs um die Längsachse L ermöglicht. Dadurch erhöht sich die effektive Mischlänge, ohne dass sich die Mischkammer 306 weit in der L-Achse erstrecken muss.In the figures, but not necessarily in all examples, the mixing
Wie in den
Der in den Figuren gezeigte Toroid würde als Ring-Toroid betrachtet werden, da er ein zentrales Loch (Hohlraum) aufweist. Durch diese zentrale Bypass-Öffnung 304 kann der Hauptgasstrom mit einem minimalen Gegendruck durch den Toroid geleitet werden. Die strömungsleitende Platte 400 blockiert das umgeleitete Abgas und zwingt einen Teil des Gasstroms in einen ringförmigen Bereich, in den das Reduktionsmittel eingespritzt wird. Die Auslassöffnungen des Toroids sind strategisch so angeordnet, dass verdampftes und zersetztes Reduktionsmittel in den umgeleiteten Gasstrom eingespritzt wird. Die Position der Auslassöffnungen des Toroids wird durch Simulationen der Reduktionsmittelverteilung an der Einlassseite des SCRF-Substrats bestimmt.The toroid shown in the figures would be considered a ring toroid since it has a central hole (cavity). This
In einer alternativen Ausführung mit höherem Gegendruck könnte das zentrale Loch blind sein und der Bypasskanal 304 könnte an anderer Stelle liegen.In an alternative embodiment with higher back pressure, the center hole could be blind and the
Die L-Achse verläuft durch die Mitte des Bypasskanals 304. Die Mischkammer 306 kann, muss aber nicht rotationssymmetrisch um die L-Achse sein. Die dargestellte Mischvorrichtung 300 hat eine rechteckige Torusform, aber nur, weil der x-y-Querschnitt des Beispielgehäuses 100 rechteckig ist - andere Formen sind möglich.The L axis runs through the center of the
Obwohl das Innere der Mischkammer 306 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, wie in
Wie in den Figuren zu sehen ist, benötigt die Mischvorrichtung 300 nur wenig Bauraum entlang der L-Achse im Inneren des Gehäuses 100.As can be seen in the figures, the
Die Mischvorrichtung 300 ist so geformt, dass sie in einer im Wesentlichen senkrechten, nicht gekippten Ausrichtung in das Gehäuse 100 passt, so dass eine Äquatorialebene E-E (
Die Mischvorrichtung 300 kann mit Hilfe von Techniken wie dem Pressen in die Ringform gebracht werden. Bei solchen Techniken wird das Schweißen vermieden, um die Befestigung am Gehäuse 100 zu erleichtern und eine bessere Anpassung an die Wärmeausdehnung und -kontraktion zu ermöglichen.The
In einem Ausführungsbeispiel kann die Form durch Einklemmen oder anderweitiges Anbringen eines Paars gepresster schleifenförmiger Bleche 316A, 316B (
Jede Platte 316A, 316B kann ferner eine innere Passfläche 322A, 322B am inneren Umfang des Halbrohrs und eine äußere Passfläche 318A, 318B am äußeren Umfang des Halbrohrs aufweisen. Unter Zusammenfügen versteht man einen kontinuierlichen Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche, bei dem eine Verbindung hergestellt werden kann. Durch das Herstellungsverfahren wird die innere Gegenfläche 322A des ersten Blechs 316A mit der inneren Gegenfläche 322B des zweiten Blechs 316B verbunden, und die äußere Gegenfläche 318A des ersten Blechs 316B wird mit der äußeren Gegenfläche 318B des zweiten Blechs 316B verbunden.Each
Wie in
Wie in den
In den Figuren befindet sich der sekundäre Bypasskanal 310 an einer radial distalen Stelle vom Zentrum der Mischvorrichtung 300 entfernt. Der sekundäre Bypasskanal 310 kann zwischen dem Gehäuse 100 und dem Außenumfang der Mischvorrichtung 300 ausgebildet sein.In the figures, the
Der sekundäre Bypasskanal 310 kann proximal zum Sensoraufnahmeabschnitt 108C des zentralen Abschnitts 104 des Gehäuses 100 angeordnet sein, so dass die Köpfe eines oder mehrerer Sensoren 702, 704, 706 in dem Abschnitt 108C im Strömungsweg des sekundären Bypasskanals 310 positioniert sind.The
Der sekundäre Bypasskanal 310 kann durch Einführen einer Diskontinuität in die äußeren Passflächen 318A, 318B der Platten 316A, 316B erzeugt werden. Die Diskontinuität bedeutet, dass sich die äußeren Anschlussflächen 318A, 318B nicht über den gesamten Umfang des schleifenförmigen Mischkanals erstrecken. Die Diskontinuität ist eine Lücke, durch die ein Teil der Abgase direkt hindurchströmen kann, wodurch der sekundäre Bypasskanal 310 entsteht. Die gleiche Diskontinuität kann in dem distalen Gegenflansch 320A, 320B vorgesehen werden.The
Vorteilhafterweise kann die Mischkammer 306 in der Nähe des sekundären Bypasskanals 310 ungefähr die gleiche Querschnittsfläche wie der Rest der Mischkammer 306 haben, ohne lokal verengt zu sein. Wie in den
Die Einlassöffnungen 302 und die Auslassöffnungen 308 der Mischvorrichtung 300 werden nun ausführlicher beschrieben.The
In den Figuren, aber nicht notwendigerweise in allen Beispielen, sind die Einlassöffnungen 302 mit Lamellen versehen, wobei die Lamellen ein Strömungsleitmittel sind, das eine axiale Strömungszirkulation C in einer konfigurierten Richtung im oder gegen den Uhrzeigersinn bewirkt. Es versteht sich von selbst, dass auch andere passive oder aktive Strömungsleiteinrichtungen vorgesehen werden können.In the figures, but not necessarily in all examples, the
Ein Lüftungsschlitz ist eine Leitfläche, die die Ausrichtung der Öffnungsebene der Einlassöffnung 302 wirksam verändert. Die in die Einlassöffnung eintretende Strömung wird im Allgemeinen aufgrund des Druckfelds um die Vorder- und Hinterkante der Öffnung in eine Richtung gelenkt, die senkrecht zur Ebene der Öffnung der Einlassöffnung 302 steht.A louver is a baffle that effectively changes the orientation of the opening plane of the
Die in
Der abgebildete Lüftungsschlitz hat eine männliche Form, bei der die Haube 303 außerhalb der Mischkammer 306 liegt und eine Vorderkante bildet, auf die die einströmende Strömung zuerst trifft. Alternativ kann der Lüftungsschlitz auch eine weibliche Form haben, die in die Mischkammer 306 hineinragt, wie in
Die Hauben 303 können durch Pressverfahren geformt werden, ohne dass eine zusätzliche Fertigung erforderlich ist. Unter Bezugnahme auf das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren und auf
Eine mit einer Haube versehene Einlassöffnung 302 kann gebildet werden, indem ein Schlitz 324 oder ein ähnliches Loch in der gewünschten Ausrichtung in das Blech 316B gestochen wird und die Hauben 303 durch lokale Verformung des Blechs 316B auf der gewünschten Seite des Schlitzes 324 gebildet werden (je nachdem, ob die Strömungszirkulation C im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgt). Das Durchstechen und Formen könnte einem einzigen Werkzeugschlag entsprechen. Die durchstochenen Schlitze 324 können, wie in
Der ringförmige Abstand Δφi zwischen den Einlassöffnungen 302A-302H in der Reihe kann wie dargestellt konstant oder variabel sein. Die Reihe der Einlassöffnungen 302 erstreckt sich optional nicht über den gesamten Umfang des Toroids. Daher haben die erste Einlassöffnung 302A und die letzte Einlassöffnung 302H der Reihe einen größeren toroidalen Abstand als der Abstand zwischen den anderen Einlassöffnungen 302B-302G. Dieser vergrößerte Leerraum kann sich in der Nähe des Sensoraufnahmeabschnitts 108C des mittleren Abschnitts 104 des Gehäuses 100 befinden, um sicherzustellen, dass ein Rückfluss von Flüssigkeit aus den Einlassöffnungen 302 die Sensoren 702, 704, 706 nicht erreicht.The annular spacing Δφi between
Die Lamellen können relativ zueinander abgewinkelt sein, um ein Muster im oder gegen den Uhrzeigersinn zu bilden, das der Krümmung der Schleife folgt, so dass jede mit Lamellen versehene Einlassöffnung 302 die Strömung in die gewünschte Richtung im oder gegen den Uhrzeigersinn umlenkt. Die Einlassöffnung wird zur Erzeugung einer spiralförmigen Strömung im Ring verwendet, um Reduktionsmittel und Gas zu mischen.The louvers may be angled relative to one another to form a clockwise or counterclockwise pattern that follows the curvature of the loop so that each
Wie in
Sobald der erste Teil P1 des Abgases durch die Einlassöffnungen 302 eingetreten ist, zirkuliert das Abgas und vermischt sich mit dem Reduktionsmittel, das direkt in die Mischkammer 306 gesprüht wird. Die Art und Weise, wie das Reduktionsmittel in die Mischkammer 306 gesprüht wird, ist am besten in den
Der Injektoreinlass 312 ist eine beliebige geeignete Einrichtung in der Mischvorrichtung 300, die es dem Injektor 600 für das Reduktionsmittel ermöglicht, in die Mischkammer 306 zu sprühen. In den Figuren umfasst der Injektoreinlass 312 eine Öffnung zur Aufnahme eines Sprühmusters aus dem Reduktionsmittel-Fluidinjektor 600. Der Injektoreinlass 312 kann von der L-Achse entfernt sein und mit dem entsprechenden Injektoraufnahmeabschnitt 110 im Gehäuse 100 fluchten. Der Injektoreinlass 312 kann sich am distalen Ende einer verzweigten Kammer 313 befinden, wobei die verzweigte Kammer 313 ein proximales Ende hat, das in die torusförmige Hauptmischkammer 306 übergeht.The
Wie dargestellt, kann die verzweigte Kammer 313 mit dem Injektoreinlass 312 so ausgerichtet sein, dass das Reduktionsmittel strömungsmäßig in die Kammer 306 gesprüht wird, und zwar in der konfigurierten Richtung der Abgaszirkulation C (im oder gegen den Uhrzeigersinn). Dies verbessert die Durchmischung und die Verdampfung, da das Sprühen gegen die Strömungsrichtung die Zirkulation C verringern kann. In den Figuren erstreckt sich die verzweigte Kammer 313 in einer Richtung, die teilweise tangential zur Mischkammer 306 und teilweise radial nach innen verläuft. Die tangentiale Erstreckung kann im oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt sein.As shown, branched
Der dargestellte Injektoreinlass 312 kann ringförmig vor der ersten Einlassöffnung 302A der Reihe von Einlassöffnungen 302 angeordnet sein, so dass die Reduktionsmitteltröpfchen an möglichst vielen der Einlassöffnungen 302 und Auslassöffnungen 308 vorbeikommen. Dadurch hat das Reduktionsmittel Zeit, gleichmäßig zu verdampfen und sich mit den Abgasen im Toroid zu vermischen, bevor es aus den Auslassöffnungen 308 austritt.The illustrated
Die eingespritzten Reduktionsmitteltröpfchen bilden einen Teil des zirkulierenden Stroms in der Mischkammer 306. Die Tröpfchen verdampfen in dem zirkulierenden Abgasstrom. Größere Tröpfchen werden zur distalen Wand der Mischkammer 306 befördert, wo sie zurückgehalten werden, bis sie verdampfen. Dies ist sinnvoll, da größere Tropfen für die SCR weniger wirksam sind. The injected reductant droplets form part of the circulating flow in the mixing
Das Gemisch kann mindestens eine halbe Umdrehung durch die Mischkammer 306 oder auch mehr machen. Dieser Umlauf des Gemischs um den Umfang der Mischvorrichtung 300 gibt dem Reduktionsmittel Zeit, zu verdampfen, Ammoniak zu erzeugen und sich gründlich zu vermischen, so dass keine zusätzliche Abgasrohrlänge erforderlich ist. Das verdampfte Gemisch tritt dann durch die Auslassöffnungen 308 der Mischvorrichtung 300 aus.The mixture can make at least a half revolution through the mixing
Die Auslassöffnungen 308 werden nun definiert.The
Wie die Einlassöffnungen 302 können auch die Auslassöffnungen 308 aus einer Vielzahl von Öffnungen in der Mischvorrichtung 300 bestehen. Es gibt jedoch eine Reihe von Unterschieden zwischen den Einlassöffnungen 302 und den Auslassöffnungen 308.Like the
Insbesondere sind die Auslassöffnungen 308 nicht in dieselbe polare Richtung wie die Einlassöffnungen 302 gerichtet. Die Auslassöffnungen 308 sind in den
In den dargestellten Beispielen sind die Auslassöffnungen 308 proximal zum Bypasskanal 304 angeordnet. Wie in
Die Positionierung der Auslassöffnungen 308 in der Nähe des Bypasskanals 304 stellt sicher, dass die größeren Tröpfchen des Reduktionsmittels laut CFD-Simulationen distal von den Auslassöffnungen 308 entfernt verteilt werden. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die größeren Tröpfchen durch die Auslassöffnungen 308 gelangen.The positioning of the
Ein weiterer Unterschied zwischen den Auslassöffnungen 308 und den Einlassöffnungen 302 besteht darin, dass die Auslassöffnungen 308 eine andere (z. B. kleinere) Größe haben können als die Einlassöffnungen 302, um die stromabwärts gerichtete Verteilung des Reduktionsmittels zu steuern. Another difference between the
Die Gesamtfläche der Auslassöffnungen steuert die Verdampfungszeit für das Reduktionsmittel, da das Gemisch vor dem Austritt weiter in der Mischvorrichtung 300 zirkuliert.The total area of the outlet openings controls the vaporization time for the reductant as the mixture continues to circulate in the
In den
Wie dargestellt, kann die Mischvorrichtung 300 mehr Auslassöffnungen 308 als Einlassöffnungen 302 umfassen. Das dargestellte Beispiel umfasst 18 Auslassöffnungen 308A-308R, obwohl auch eine andere Anzahl von Auslassöffnungen 308 vorgesehen werden könnte.As illustrated, the
Der ringförmige Abstand Δφo zwischen den Auslassöffnungen 308 in der Reihe kann konstant sein, wie in
Der Injektoreinlass 312 kann weiter von der ersten Auslassöffnung 308A der Reihe entfernt sein als die letzte Auslassöffnung 308R der Reihe, so dass das Reduktionsmittelfluid einen weiteren Weg zurücklegen und sich weiter mischen muss, bevor die erste Auslassöffnung 308A erreicht wird.The
In einem alternativen Beispiel erstreckt sich die Reihe der Auslassöffnungen 308 um die gesamte Mischkammer 306 herum, einschließlich in der Nähe des Injektoreinlasses 312. Die Auslassöffnung(en) in der Nähe des Injektoreinlasses 312 kann/können jedoch poloidal verlagert werden, so dass sie außerhalb des Sprühmusters des Reduktionsmittel-Fluidinjektors 600 liegen.In an alternative example, the row of
Ein weiterer Unterschied zu den Einlassöffnungen 302 besteht darin, dass die Auslassöffnungen 308 im dargestellten Beispiel nicht mit Lüftungsschlitzen versehen sind. Je nach Ausführung könnten für die Auslassöffnungen 308 Lüftungsschlitze verwendet werden.Another difference from the
Im Folgenden wird die strömungsleitende Platte 400 näher beschrieben. Ihr Zweck ist es, das in den SCR eintretende Gemisch so homogen wie möglich zu machen. Ein Beispiel ist in
Ein zentraler Bereich der strömungsführenden Platte 400 umfasst einen Strömungsdeflektor 404. Der Strömungsabweiser 404 ist auf den Bypasskanal 304 der Mischvorrichtung 300 ausgerichtet. Der Strömungsabweiser 404 ist ein Bereich der strömungsführenden Platte 400, der eine feste Oberfläche ohne Öffnungen und daher ohne Porosität oder zumindest mit sehr geringer Porosität im Vergleich zu einem peripheren Bereich der strömungsführenden Platte 400 ist, der Öffnungen 402, 406 aufweist. Der Bypasskanal 304 ist dem Strömungsleitblech 404 zugewandt und die Auslassöffnungen 308 der Mischvorrichtung 300 sind im Wesentlichen dem Strömungsleitblech 404 zugewandt. In den Figuren sind die Auslassöffnungen 308 nach innen zur Mitte (L-Achse) des Bypasskanals 304 hin abgewinkelt.A central area of the flow-guiding
Die Strömungsumlenkung 404 bewirkt, dass der zweite Teil P2 des aus dem Bypasskanal 304 austretenden Abgases von der L-Achse weg und in Richtung des Randbereichs der strömungsführenden Platte 400 umgeleitet wird, wo sich die Öffnungen 402, 406 befinden.The
Das umgeleitete Abgas strömt auf seinem Weg zu den Öffnungen 402, 406 durch einen verengten Raum zwischen der Mischvorrichtung 300 und der strömungsführenden Platte 400. Die Einschnürung bildet eine Venturi-Düse mit einem entsprechenden Druckabfall. Die Auslassöffnungen 308 der Mischvorrichtung 300 sind auf diese lokale Einschnürung ausgerichtet. Dies führt vorteilhafterweise zu einem niedrigen Druck an den Auslassöffnungen 308, um den Widerstand gegen das aus der Mischvorrichtung 300 austretende Gemisch zu verringern und die axiale Zirkulation und damit die Vermischung von Reduktionsmittel und Abgasen in der Mischvorrichtung 300 weiter zu fördern.The diverted exhaust gas flows through a restricted space between the mixing
Das aus der Mischvorrichtung 300 austretende Gemisch trifft auf die mit relativ hoher Geschwindigkeit umgelenkte Strömung und wird unmittelbar in den Randbereich der strömungsführenden Platte 400 umgelenkt. Da die Mischvorrichtung 300 über eine große Anzahl verteilter Auslassöffnungen 308 verfügen kann, wird das Gemisch annähernd gleichmäßig im umgeleiteten Bypass-Abgas P2 verteilt. Diese Geometrie trägt dazu bei, dass ein homogenes Gemisch in das SCR-Substrat 500 gelangt.The mixture emerging from the
Die oben beschriebene Geometrie ist auch nützlich, um das Abgas gleichmäßig über den Querschnitt des Gehäuses 100 zu verteilen, z. B. wenn der in das Gehäuse 100 eintretende Strom aufgrund eines versetzten Einlassabschnitts 102, der nicht mit der L-Achse ausgerichtet ist, ungleichmäßig verteilt ist.The geometry described above is also useful for distributing the exhaust gas evenly across the cross-section of the
Es ist anzumerken, dass das Strömungsleitblech 404 einen „toten Winkel“ hinter der strömungsführenden Platte 400 erzeugt, in dem das SCR-Substrat 500 eine reduzierte Strömung erhalten kann. Um zu vermeiden, dass ein Teil des SCR-Substrats 500 geblendet wird, können zumindest einige der Öffnungen 406 der strömungsführenden Platte 400 richtungsändernde Öffnungen sein. Bei den richtungsändernden Öffnungen 406 kann es sich z. B. um Lamellenöffnungen handeln.It is noted that the
Die Lamellen 407 der strömungsführenden Platte 400 können eine ähnliche Geometrie aufweisen wie die Lamellen 303 der Einlassöffnungen 302 der Mischvorrichtung 300, beispielsweise eine hohle Paraboloidform oder ähnliches. Die Lamellen können so ausgerichtet sein, dass sie das Abgas in den Raum direkt hinter dem Strömungsleitblech 404 umleiten, um den toten Winkel zu verringern. Das heißt, die Lamellen lenken die Abgase zurück in den zentralen Bereich, in Richtung der L-Achse.The
Der erste Satz von Öffnungen 406 mit Lamellen ist in einem ersten Abschnitt (z. B. der ersten Hälfte) der strömungsführenden Platte 400 von
Die zweite Gruppe von Öffnungen 402 kann kleiner sein und/oder zumindest einige der zweiten Gruppe von Öffnungen 402 können ein Perforationsmuster bilden. Das Perforationsmuster kann eine regelmäßige Anordnung sein. Das Perforationsmuster kann sich an einem anderen Abschnitt (z. B. der anderen Hälfte) der strömungsführenden Platte 400 befinden. Ein Perforationsmuster trägt dazu bei, die Bildung heißer Stellen auf dem SCR-Substrat 500 zu vermeiden.The second group of
Es ist verständlich, dass eine kleine Teilmenge einer oder mehrerer Öffnungen aus dem ersten oder zweiten Satz von Öffnungen 402, 406 in dem Abschnitt der strömungsführenden Platte 400 angeordnet sein kann, der mit der anderen Art von Öffnung verbunden ist.
Es wird deutlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung verlassen wird.It will be apparent that various changes and modifications can be made in the present invention without departing from the scope of the present application.
Die Mischvorrichtung 300 und optional das Strömungsleitblech 400 könnten als nachrüstbarer Bausatz für ein bestehendes Gehäuse 100 bereitgestellt werden.The
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorangegangenen Abschnitten unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele beschrieben worden sind, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Änderungen an den gegebenen Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom beanspruchten Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen.Although embodiments of the present invention have been described in the preceding sections with reference to various examples, it should be understood that changes may be made in the examples provided without departing from the scope of the invention as claimed.
Obwohl die obigen Ausführungsbeispiele für das Mischen einer wässrigen Harnstofflösung mit Abgasen vorgesehen sind, könnte das Fluid beispielsweise ein anderes Fluid sein, das für das Mischen mit Abgasen vorgesehen ist. Beispielsweise könnte das Fluid ein Gas sein, wie Sauerstoff für einen Oxidationskatalysator oder einen Oxidations-Reduktionskatalysator. In einem anderen Beispiel könnte das Fluid ein Brennstoff für einen sekundären Verbrennungsprozess sein, wie z. B. ein Brennstoffbrenner zum Anzünden eines Partikelfilters.For example, although the above embodiments are intended for mixing an aqueous urea solution with exhaust gases, the fluid could be another fluid intended for mixing with exhaust gases. For example, the fluid could be a gas, such as oxygen for an oxidation catalyst or an oxidation-reduction catalyst. In another example, the fluid could be fuel for a secondary combustion process, such as combustion. B. a fuel burner for igniting a particulate filter.
Die Mischvorrichtung 300 und/oder die strömungsleitende Platte 400 können in einem Gehäuse 100 untergebracht sein, das von einem Gehäuse mit dem Substrat 500 getrennt ist.The
Obwohl sich die obigen Beispiele auf einen Toroid, eine toroidale Richtung und eine poloidale Richtung beziehen, kann die Mischkammer 306 in anderen Beispielen eine andere Schleifenform haben. Die poloidalen und toroidalen Richtungen können im Zusammenhang mit anderen Schleifenformen genannt werden.Although the above examples refer to a toroid, a toroidal direction, and a poloidal direction, in other examples, the mixing
Obwohl sich die obigen Beispiele auf eine Mischkammer 306 beziehen, die eine kompakte geschlossene Schleife bildet, könnte die Kammer in anderen Beispielen einer spiralförmigen Bahn oder einer anderen Bahn folgen, die sich weiter stromabwärts erstreckt.Although the above examples refer to a
Die in der vorangegangenen Beschreibung beschriebenen Merkmale können auch in anderen als den ausdrücklich beschriebenen Kombinationen verwendet werden.The features described in the preceding description can also be used in combinations other than those expressly described.
Obwohl Funktionen unter Bezugnahme auf bestimmte Merkmale beschrieben wurden, können diese Funktionen auch durch andere Merkmale ausgeführt werden, unabhängig davon, ob diese beschrieben sind oder nicht.Although functions have been described with reference to particular features, these functions may be performed by other features, whether described or not.
Obwohl Merkmale unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können diese Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein, unabhängig davon, ob sie beschrieben sind oder nicht.Although features have been described with reference to particular embodiments, these features may be present in other embodiments as well, whether described or not.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung versucht wurde, die Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale der Erfindung zu lenken, die als besonders wichtig erachtet werden, sollte verstanden werden, dass der Anmelder sich das Recht vorbehält, Schutz in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede Kombination von Merkmalen zu beanspruchen, die hierin erwähnt und/oder in den Zeichnungen gezeigt werden, unabhängig davon, ob darauf besonderer Nachdruck gelegt wurde oder nicht.Although the foregoing description has attempted to draw attention to those features of the invention deemed to be of particular importance, it should be understood that the applicant reserves the right to grant protection in respect of any patentable feature or combination of features which are mentioned herein and/or shown in the drawings, whether or not particular emphasis is placed on them.
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