DE102022132125A1 - Exhaust gas treatment arrangement - Google Patents
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Abstract
Eine Abgasbehandlungsanordnung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, umfasst wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit (68) und stromabwärts der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit (68), eine Abgasbehandlungsbaugruppe (62), wobei die wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit (68) und die Abgasbehandlungsbaugruppe (62) in Richtung einer Strömungspfad-Längsachse (L2) eines die wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit (68) und die Abgasbehandlungsbaugruppe (62) umfassenden Strömungspfads (14) axial aufeinanderfolgend angeordnet sind, eine Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe (78) zum Einleiten von Kohlenwasserstoff (K) in in dem Strömungspfad (14) strömendes Abgas (A), wobei die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe (78) in dem Strömungspfad (14) im Wesentlichen axial zwischen der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit (68) und der Abgasbehandlungsbaugruppe (62) ein im Wesentlichen plattenartiges stromaufwärtiges Mischvolumen-Begrenzungselement (80) und stromabwärts des stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements (80) ein im Wesentlichen plattenartiges stromabwärtiges Mischvolumen-Begrenzungselement (82) umfasst, wobei zwischen dem stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement (80) und dem stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement (82) ein Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen (92) gebildet ist, wobei die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe (78) eine Kohlenwasserstoff-Abgabeeinheit (116) zum Abgeben von Kohlenwasserstoff (K) in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen (92) umfasst.An exhaust gas treatment arrangement for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprises at least one first exhaust gas treatment unit (68) and downstream of the at least one first exhaust gas treatment unit (68), an exhaust gas treatment assembly (62), wherein the at least one first exhaust gas treatment unit (68) and the exhaust gas treatment assembly (62) are arranged axially one after the other in the direction of a flow path longitudinal axis (L2) of a flow path (14) comprising the at least one first exhaust gas treatment unit (68) and the exhaust gas treatment assembly (62), a hydrocarbon inlet assembly (78) for introducing hydrocarbon (K) into exhaust gas (A) flowing in the flow path (14), wherein the hydrocarbon inlet assembly (78) in the flow path (14) comprises a substantially plate-like upstream mixing volume limiting element (80) and downstream of the upstream mixing volume limiting element (80) comprises a substantially plate-like downstream mixing volume limiting element (82), wherein an exhaust gas/hydrocarbon mixing volume (92) is formed between the upstream mixing volume limiting element (80) and the downstream mixing volume limiting element (82), wherein the hydrocarbon inlet assembly (78) comprises a hydrocarbon delivery unit (116) for delivering hydrocarbon (K) into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume (92).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungsanordnung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine.The present invention relates to an exhaust gas treatment arrangement for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine.
Zum Erreichen der zulässigen Abgaswerte der von Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, ausgestoßenen Abgase ist es beispielsweise bekannt, ein Reaktionsmittel, wie zum Beispiel eine Harnstoff/Wasser-Lösung, in das Abgas einzuspritzen, um in einer insbesondere als SCR-Katalysatoreinheit ausgebildeten Abgasbehandlungseinheit den Stickoxidanteil zu senken. Auch ist es bekannt, verschiedene Arten von Katalysatoren, wie zum Beispiel SCR-Katalysatoreinheiten und Oxidationskatalysatoreinheiten, in einer derartigen Abgasbehandlungsanordnung zu kombinieren, um eine möglichst effiziente Minderung des Schadstoffanteils in dem zur Umgebung ausgestoßenen Abgas zu erreichen.In order to achieve the permissible exhaust gas values of the exhaust gases emitted by internal combustion engines, in particular diesel internal combustion engines, it is known, for example, to inject a reactant, such as a urea/water solution, into the exhaust gas in order to reduce the nitrogen oxide content in an exhaust gas treatment unit designed in particular as an SCR catalyst unit. It is also known to combine different types of catalysts, such as SCR catalyst units and oxidation catalyst units, in such an exhaust gas treatment arrangement in order to achieve the most efficient possible reduction in the pollutant content in the exhaust gas emitted into the environment.
Für die in verschiedenen Systembereichen einer derartigen Abgasbehandlungsanordnung durchzuführenden katalytischen Reaktionen ist es erforderlich, dass die hierfür wirksamen Katalysatormaterialien eine ausreichend hohe Temperatur aufweisen. Da insbesondere in Startphasen des Arbeitsbetriebs einer Brennkraftmaschine oder bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen die im Abgas transportierte Wärme oftmals nicht ausreichend ist, um eine für die durchzuführenden katalytischen Reaktionen ausreichend hohe Temperatur schnell zu erreichen bzw. zuverlässig aufrecht zu erhalten, ist es beispielsweise bekannt, elektrisch betriebene Abgasheizer in eine Abgasanlage zu integrieren, um auf das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas oder ein anderes in die Abgasanlage eingeleitetes Gas stromaufwärts eines oder mehrerer katalytisch wirksamer Systembereiche Wärme zu übertragen, die dann durch das Abgas bzw. Gas zu dem bzw. den katalytisch wirksamen Systembereichen transportiert und auf diese übertragen wird.For the catalytic reactions to be carried out in various system areas of such an exhaust gas treatment arrangement, it is necessary that the catalyst materials effective for this have a sufficiently high temperature. Since, particularly in the start-up phases of the operating mode of an internal combustion engine or at comparatively low ambient temperatures, the heat transported in the exhaust gas is often not sufficient to quickly reach or reliably maintain a sufficiently high temperature for the catalytic reactions to be carried out, it is known, for example, to integrate electrically operated exhaust gas heaters into an exhaust system in order to transfer heat to the exhaust gas emitted by an internal combustion engine or another gas introduced into the exhaust system upstream of one or more catalytically effective system areas, which heat is then transported by the exhaust gas or gas to the catalytically effective system area(s) and transferred to them.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasbehandlungsanordnung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, vorzusehen, mit welcher bei baulich einfacher und kompakter Ausgestaltung eine zuverlässige Erwärmung von zur Abgasbehandlung vorgesehenen Systembereichen gewährleistet werden kann.It is the object of the present invention to provide an exhaust gas treatment arrangement for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, with which a reliable heating of system areas intended for exhaust gas treatment can be ensured with a structurally simple and compact design.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Abgasbehandlungsanordnung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit und stromabwärts der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit, eine Abgasbehandlungsbaugruppe, wobei die wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit und die Abgasbehandlungsbaugruppe in Richtung einer Strömungspfad-Längsachse eines die wenigstens eine erste Abgasbehandlungseinheit und die Abgasbehandlungsbaugruppe umfassenden Strömungspfads axial aufeinander folgend angeordnet sind, eine Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe zum Einleiten von Kohlenwasserstoff in in dem Strömungspfad strömendes Abgas, wobei die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe in dem Strömungspfad im Wesentlichen axial zwischen der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit und der Abgasbehandlungsbaugruppe ein im Wesentlichen plattenartiges stromaufwärtiges Mischvolumen-Begrenzungselement und stromabwärts des stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements ein im Wesentlichen plattenartiges stromabwärtiges Mischvolumen-Begrenzungselement umfasst, wobei zwischen dem stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement und dem stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement ein Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen gebildet ist, wobei die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe eine Kohlenwasserstoff-Abgabeeinheit zum Abgeben von Kohlenwasserstoff in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen umfasst.According to the invention, this object is achieved by an exhaust gas treatment arrangement for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising at least one first exhaust gas treatment unit and, downstream of the at least one first exhaust gas treatment unit, an exhaust gas treatment assembly, wherein the at least one first exhaust gas treatment unit and the exhaust gas treatment assembly are arranged axially one after the other in the direction of a flow path longitudinal axis of a flow path comprising the at least one first exhaust gas treatment unit and the exhaust gas treatment assembly, a hydrocarbon inlet assembly for introducing hydrocarbon into exhaust gas flowing in the flow path, wherein the hydrocarbon inlet assembly in the flow path comprises a substantially plate-like upstream mixing volume limiting element substantially axially between the at least one first exhaust gas treatment unit and the exhaust gas treatment assembly and a substantially plate-like downstream mixing volume limiting element downstream of the upstream mixing volume limiting element, wherein between the upstream mixing volume limiting element and the downstream mixing volume limiting element, an exhaust gas/hydrocarbon mixing volume is formed, wherein the hydrocarbon inlet assembly comprises a hydrocarbon discharge unit for discharging hydrocarbon into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume.
Durch das Bereitstellen der erfindungsgemäß aufgebauten Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe wird die Möglichkeit geschaffen, bei seiner Oxidation Wärme freisetzenden und somit zur Erwärmung von zur Abgasbehandlung vorgesehenen Systembereichen beitragenden Kohlenwasserstoff, also beispielsweise den auch einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoff, in den Abgasstrom einzuleiten und effizient mit Abgas zu durchmischen. Hierzu trägt insbesondere bei, dass mit dem Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen im Strömungspfad ein definierter Raumbereich bereitgestellt ist, in welchen stromaufwärts der Abgasbehandlungsbaugruppe Abgas und Kohlenwasserstoff zur Durchmischung eingeleitet werden.By providing the hydrocarbon inlet assembly constructed according to the invention, it is possible to introduce hydrocarbons that release heat during their oxidation and thus contribute to the heating of system areas intended for exhaust gas treatment, for example the fuel that is also supplied to an internal combustion engine, into the exhaust gas flow and to mix them efficiently with exhaust gas. This is particularly helped by the fact that the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume in the flow path provides a defined spatial area into which exhaust gas and hydrocarbon are introduced for mixing upstream of the exhaust gas treatment assembly.
Für eine gleichmäßige Einleitung von Kohlenwasserstoff in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen kann die Kohlenwasserstoff-Abgabeeinheit zum Abgeben von Kohlenwasserstoff in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen mit einer zur Strömungspfad-Längsachse im Wesentlichen orthogonalen Haupt-Abgaberichtung angeordnet sein.For a uniform introduction of hydrocarbon into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume, the hydrocarbon delivery unit for delivering hydrocarbon into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume can be arranged with a main delivery direction that is substantially orthogonal to the flow path longitudinal axis.
Um die Geometrie des Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen näherungsweise an die Geometrie des in diesen im Allgemeinen im Form eines Sprühkegels eingespritzten Kohlenwasserstoffs anzupassen, wird vorgeschlagen, das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen eine von einem ersten Mischvolumen-Endbereich zu einem dem ersten Mischvolumen-Endbereich bezüglich der Strömungspfad-Längsachse im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden zweiten Mischvolumen-Endbereich vorzugsweise im Wesentlichen konstant zunehmende Mischvolumenbreite aufweist, oder/und dass das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen eine von dem ersten Mischvolumen-Endbereich zu dem zweiten Mischvolumen-Endbereich in Richtung der Strömungspfad-Längsachse vorzugsweise im Wesentlichen konstant zunehmende Mischvolumentiefe aufweist.In order to approximately adapt the geometry of the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume to the geometry of the hydrocarbon injected into it, generally in the form of a spray cone, it is proposed to Hydrogen mixing volume has a mixing volume width which preferably increases substantially constantly from a first mixing volume end region to a second mixing volume end region which is substantially diametrically opposite the first mixing volume end region with respect to the flow path longitudinal axis, and/or that the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume has a mixing volume depth which preferably increases substantially constantly from the first mixing volume end region to the second mixing volume end region in the direction of the flow path longitudinal axis.
Insbesondere kann hierfür vorgesehen sein, dass die Kohlenwasserstoff-Abgabeeinheit zur Abgabe von Kohlenwasserstoff in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen am ersten Mischvolumen-Endbereich oder/und in Richtung einer vorzugsweise zur Strömungspfad-Längsachse im Wesentlichen orthogonalen Mischvolumen-Längsachse angeordnet ist, wobei bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein kann, dass die Mischvolumenbreite mit einem einem Kohlenwasserstoff-Öffnungswinkel des in Form eines Sprühkegels in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen abgegebenen Kohlenwasserstoffs entsprechenden Mischvolumen-Öffnungswinkel zunimmt.In particular, it can be provided for this purpose that the hydrocarbon delivery unit for delivering hydrocarbon into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume is arranged at the first mixing volume end region and/or in the direction of a mixing volume longitudinal axis that is preferably substantially orthogonal to the flow path longitudinal axis, wherein in a particularly advantageous embodiment it can be provided that the mixing volume width increases with a mixing volume opening angle corresponding to a hydrocarbon opening angle of the hydrocarbon delivered in the form of a spray cone into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume.
Um das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen mit lediglich zwei Bauteilen bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass das stromaufwärtige Mischvolumen-Begrenzungselement einen das Abgas/Kohlenstoff-Mischvolumen in Richtung stromaufwärts begrenzenden stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich und bezüglich einer Mischvolumen-Längsachse beidseits des stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereichs einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit dem stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement umfasst, und dass das stromabwärtige Mischvolumen-Begrenzungselement einen das Abgas/Kohlenstoff-Mischvolumen in Richtung stromabwärts begrenzenden stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich und bezüglich der Mischvolumen-Längsachse beidseits des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereichs einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit dem stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement umfasst.In order to be able to provide the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume with only two components, it is proposed that the upstream mixing volume limiting element comprises an upstream mixing volume limiting region which limits the exhaust gas/carbon mixing volume in the upstream direction and, with respect to a mixing volume longitudinal axis, on both sides of the upstream mixing volume limiting region, a connecting region for connection to the downstream mixing volume limiting element, and that the downstream mixing volume limiting element comprises a downstream mixing volume limiting region which limits the exhaust gas/carbon mixing volume in the downstream direction and, with respect to the mixing volume longitudinal axis, on both sides of the downstream mixing volume limiting region, a connecting region for connection to the upstream mixing volume limiting element.
Dabei kann der stromaufwärtige Mischvolumen-Begrenzungsbereich einen in Richtung stromaufwärts orientierten stromaufwärtigen Auswölbungsbereich umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der stromabwärtige Mischvolumen-Begrenzungsbereich einen in Richtung stromabwärts orientierten stromabwärtigen Auswölbungsbereich umfassen.The upstream mixing volume boundary region can comprise an upstream bulge region oriented in the upstream direction. Alternatively or additionally, the downstream mixing volume boundary region can comprise a downstream bulge region oriented in the downstream direction.
Für eine in Richtung der Strömungspfad-Längsachse kompakte Bauart bei gleichwohl vergleichsweise großem Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen kann vorgesehen sein, dass der stromaufwärtige Auswölbungsbereich einen im Wesentlichen ebenen und zu den Verbindungsbereichen des stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements in Richtung der Strömungspfad-Längsachse versetzten stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich und bezüglich der Mischvolumen-Längsachse beidseits des stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereichs einen diesen mit einem jeweiligen Verbindungsbereich verbindenden Übergangsbereich umfasst, oder/und dass der stromabwärtige Auswölbungsbereich einen im Wesentlichen ebenen und zu den Verbindungsbereichen des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements in Richtung der Strömungspfad-Längsachse versetzten stromabwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich und bezüglich der Mischvolumen-Längsachse beidseits des stromabwärtigen Auswölbungs-Zentralbereichs einen diesen mit einem jeweiligen Verbindungsbereich verbindenden Übergangsbereich umfasst.For a design that is compact in the direction of the flow path longitudinal axis while still having a comparatively large exhaust gas/hydrocarbon mixing volume, it can be provided that the upstream bulge region comprises an essentially flat upstream bulge central region that is offset from the connecting regions of the upstream mixing volume limiting element in the direction of the flow path longitudinal axis and, with respect to the mixing volume longitudinal axis, on both sides of the upstream bulge central region, a transition region connecting this to a respective connecting region, or/and that the downstream bulge region comprises an essentially flat downstream bulge central region that is offset from the connecting regions of the downstream mixing volume limiting element in the direction of the flow path longitudinal axis and, with respect to the mixing volume longitudinal axis, on both sides of the downstream bulge central region, a transition region connecting this to a respective connecting region.
Für eine definierte Anlage der beiden Mischvolumen-Begrenzungselemente aneinander kann jeder Verbindungsbereich des stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements eine an einem Verbindungsbereich des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements anliegende, vorzugsweise zur Strömungspfad-Längsachse im Wesentlichen orthogonale Begrenzungselement-Anlagefläche aufweisen. Dies bedeutet, dass die Verbindungsbereiche der Mischvolumen-Begrenzungselemente sich im Wesentlichen in einer zur Strömungspfad-Längsachse näherungsweise orthogonalen Ebene erstrecken können.For a defined contact of the two mixing volume limiting elements with one another, each connecting region of the upstream mixing volume limiting element can have a limiting element contact surface that rests against a connecting region of the downstream mixing volume limiting element and is preferably substantially orthogonal to the longitudinal axis of the flow path. This means that the connecting regions of the mixing volume limiting elements can extend substantially in a plane that is approximately orthogonal to the longitudinal axis of the flow path.
Um einerseits eine Verdämmung des Strömungspfads so weit als möglich zu vermeiden, andererseits die Durchmischung von Abgas und Kohlenwasserstoff weiter zu unterstützen, wird vorgeschlagen, dass in den Verbindungsbereichen des stromaufwärtigen-Mischvolumen-Begrenzungselements und den Verbindungsbereichen des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements Strömungspfad-Durchtrittsöffnungen für den Durchtritt von den Strömungspfad axial zwischen der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit und der Abgasbehandlungsbaugruppe außerhalb des Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumens durchströmendem Abgas vorgesehen sind.In order to avoid blocking the flow path as much as possible on the one hand and to further support the mixing of exhaust gas and hydrocarbon on the other hand, it is proposed that flow path passage openings are provided in the connecting regions of the upstream mixing volume limiting element and the connecting regions of the downstream mixing volume limiting element for the passage of exhaust gas flowing through the flow path axially between the at least one first exhaust gas treatment unit and the exhaust gas treatment assembly outside the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume.
Zum Eintritt von Abgas in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen kann in dem stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich eine Mehrzahl von Mischvolumen-Eintrittsöffnungen vorgesehen sein. Um das im Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen generierte Gemisch aus diesem Mischvolumen in Richtung zur Abgasbehandlungsbaugruppe ableiten zu können, kann in dem stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich eine Mehrzahl von Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen vorgesehen sein.For the entry of exhaust gas into the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume, a plurality of mixing volume inlet openings can be provided in the upstream mixing volume limitation area. In order to remove the mixture generated in the exhaust gas/hydrocarbon mixing volume from this In order to be able to divert the mixing volume in the direction of the exhaust gas treatment assembly, a plurality of mixing volume main outlet openings can be provided in the downstream mixing volume limitation region.
Dabei kann für eine effiziente Ausnutzung der jeweiligen Strömungsquerschnitte ein Großteil der, vorzugsweise im Wesentlichen alle Mischvolumen-Eintrittsöffnungen in dem stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich vorgesehen sein oder/und ein Großteil der, vorzugsweise im Wesentlichen alle Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen in dem stromabwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich vorgesehen sein.In this case, for efficient utilization of the respective flow cross-sections, a large part of the, preferably substantially all, mixing volume inlet openings can be provided in the upstream bulge central region and/or a large part of the, preferably substantially all, mixing volume main outlet openings can be provided in the downstream bulge central region.
Zum Erreichen gleichförmiger Strömungsverhältnisse an den Mischvolumen-Begrenzungselementen kann vorgesehen sein, dass:
- - im Wesentlichen alle Mischvolumen-Eintrittsöffnungen zueinander im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform oder/und Querschnittsgröße aufweisen, oder/und
- - im Wesentlichen alle Mischvolumen-Eintrittsöffnungen am stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich mit im Wesentlichen gleicher Verteilungsdichte angeordnet sind, oder/und
- - im Wesentlichen alle Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen zueinander im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform oder/und Querschnittsgröße aufweisen, oder/und
- - im Wesentlichen alle Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen am stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich mit im Wesentlichen gleicher Verteilungsdichte angeordnet sind, oder/und
- - im Wesentlichen alle Mischvolumen-Eintrittsöffnungen und Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen zueinander im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform oder/und Querschnittsgröße aufweisen.
- - essentially all mixing volume inlet openings have essentially the same cross-sectional shape and/or cross-sectional size, and/or
- - essentially all mixing volume inlet openings are arranged at the upstream mixing volume boundary area with essentially the same distribution density, or/and
- - essentially all mixing volume main outlet openings have essentially the same cross-sectional shape and/or cross-sectional size, and/or
- - essentially all mixing volume main outlet openings are arranged at the downstream mixing volume boundary area with essentially the same distribution density, or/and
- - essentially all mixing volume inlet openings and mixing volume main outlet openings have essentially the same cross-sectional shape and/or cross-sectional size.
Um im stromabwärtigen Bereich der Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe einen möglichst geringen Strömungswiderstand zu erreichen, kann in dem stromabwärtigen Auswölbungsbereich in einem Übergangsbereich zu wenigstens einem, vorzugsweise jedem Verbindungsbereich des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements wenigstens eine Mischvolumen-Nebenaustrittsöffnung vorgesehen sein.In order to achieve the lowest possible flow resistance in the downstream region of the hydrocarbon inlet assembly, at least one mixing volume secondary outlet opening can be provided in the downstream bulge region in a transition region to at least one, preferably each connection region of the downstream mixing volume limiting element.
Um diesen Effekt möglichst effizient nutzen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass in wenigstens einem Übergangsbereich eine Mehrzahl von im Wesentlichen in Richtung einer Mischvolumen-Längsachse aufeinander folgend angeordneten Mischvolumen-Nebenaustrittsöffnungen vorgesehen ist, oder/und dass in wenigstens einem Übergangsbereich wenigstens eine im Wesentlichen in Richtung der Mischvolumen-Längsachse langgestreckte Mischvolumen-Nebenaustrittsöffnung vorgesehen ist.In order to be able to use this effect as efficiently as possible, it is further proposed that a plurality of mixing volume secondary outlet openings arranged essentially in succession in the direction of a mixing volume longitudinal axis are provided in at least one transition region, and/or that at least one mixing volume secondary outlet opening elongated essentially in the direction of the mixing volume longitudinal axis is provided in at least one transition region.
Zur weiteren Minderung des in dem von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas enthaltenen Schadstoffanteils kann stromabwärts der Abgasbehandlungsbaugruppe wenigstens eine zweite Abgasbehandlungseinheit angeordnet sein.To further reduce the proportion of pollutants contained in the exhaust gas emitted by an internal combustion engine, at least one second exhaust gas treatment unit can be arranged downstream of the exhaust gas treatment assembly.
Um in der wenigstens einen zweiten Abgasbehandlungseinheit eine katalytische Reinigungsreaktion effizient durchführen zu können, kann stromabwärts der Abgasbehandlungsbaugruppe und stromaufwärts der wenigstens einen zweiten Abgasbehandlungseinheit eine Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke mit einem im Wesentlichen in Richtung einer Mischstrecken-Längsachse langgestreckten Mischkanal und einer Reaktionsmittel-Abgabeeinheit zum Abgeben von Reaktionsmittel in den Mischkanal vorgesehen sein.In order to be able to carry out a catalytic cleaning reaction efficiently in the at least one second exhaust gas treatment unit, an exhaust gas/reactant mixing section with a mixing channel that is elongated essentially in the direction of a mixing section longitudinal axis and a reactant delivery unit for delivering reactant into the mixing channel can be provided downstream of the exhaust gas treatment assembly and upstream of the at least one second exhaust gas treatment unit.
Für eine kompakte Ausgestaltung der Abgasbehandlungsanordnung wird vorgeschlagen, dass die Mischstrecken-Längsachse im Wesentlichen parallel zur Strömungspfad-Längsachse ist, oder/und dass der Strömungspfad und die Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke einander in axialer Richtung im Wesentlichen vollständig überlappen, so dass ein Eintrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke in Richtung der Mischstrecken-Längsachse im Wesentlichen im gleichen axialen Bereich positioniert ist, wie ein Austrittsbereich der Abgasbehandlungsbaugruppe und ein Austrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke in Richtung der Mischstrecken-Längsachse im Wesentlichen im gleichen axialen Bereich positioniert ist, wie ein Eintrittsbereich der wenigstens einen ersten Abgasbehandlungseinheit.For a compact design of the exhaust gas treatment arrangement, it is proposed that the mixing section longitudinal axis is substantially parallel to the flow path longitudinal axis, and/or that the flow path and the exhaust gas/reactant mixing section substantially completely overlap one another in the axial direction, so that an inlet region of the exhaust gas/reactant mixing section is positioned in the direction of the mixing section longitudinal axis substantially in the same axial region as an outlet region of the exhaust gas treatment assembly and an outlet region of the exhaust gas/reactant mixing section is positioned in the direction of the mixing section longitudinal axis substantially in the same axial region as an inlet region of the at least one first exhaust gas treatment unit.
Eine effiziente Ausnutzung des für die Abgasbehandlungsanordnung bereitgestellten Bauvolumens kann erreicht werden, wenn eine Abgas-Hauptströmungsrichtung im Mischkanal im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtet ist zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung im Strömungspfad.Efficient utilization of the construction volume provided for the exhaust gas treatment arrangement can be achieved if a main exhaust gas flow direction in the mixing channel is substantially opposite to a main exhaust gas flow direction in the flow path.
Weiter kann hierfür die wenigstens eine zweite Abgasbehandlungseinheit in Richtung einer zur Strömungspfad-Längsachse im Wesentlichen parallelen Abgasbehandlungseinheit-Längsachse langgestreckt sein und im Wesentlichen in Richtung der Abgasbehandlungseinheit-Längsachse durchströmbar sein, und die wenigstens eine zweite Abgasbehandlungseinheit und die Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke können einander in axialer Richtung im Wesentlichen vollständig überlappen, so dass der Eintrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke in Richtung der Mischstrecken-Längsachse im Wesentlichen im gleichen axialen Bereich positioniert ist, wie ein Austrittsbereich der wenigstens einen zweiten Abgasbehandlungseinheit und der Austrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke in Richtung der Mischstrecken-Längsachse im Wesentlichen im gleichen axialen Bereich positioniert ist, wie ein Eintrittsbereich der wenigstens einen zweiten Abgasbehandlungseinheit.Furthermore, the at least one second exhaust gas treatment unit can be elongated in the direction of an exhaust gas treatment unit longitudinal axis that is substantially parallel to the flow path longitudinal axis and can be flowed through substantially in the direction of the exhaust gas treatment unit longitudinal axis, and the at least one second The exhaust gas treatment unit and the exhaust gas/reactant mixing section can overlap one another substantially completely in the axial direction, so that the inlet region of the exhaust gas/reactant mixing section is positioned in the direction of the mixing section longitudinal axis substantially in the same axial region as an outlet region of the at least one second exhaust gas treatment unit and the outlet region of the exhaust gas/reactant mixing section is positioned in the direction of the mixing section longitudinal axis substantially in the same axial region as an inlet region of the at least one second exhaust gas treatment unit.
Zum Bereitstellen einer Strömungsverbindung kann der Eintrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke über ein erstes Strömungsumlenkgehäuse mit dem Austrittsbereich der Abgasbehandlungsbaugruppe verbunden sein, und der Austrittsbereich der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke kann über ein zweites Strömungsumlenkgehäuse mit dem Eintrittsbereich der wenigstens einen zweiten Abgasbehandlungseinheit verbunden sein.To provide a flow connection, the inlet region of the exhaust gas/reactant mixing section can be connected to the outlet region of the exhaust gas treatment assembly via a first flow deflection housing, and the outlet region of the exhaust gas/reactant mixing section can be connected to the inlet region of the at least one second exhaust gas treatment unit via a second flow deflection housing.
Für eine Erhöhung der Abgasbehandlungseffizienz bei kompakter Bauart können wenigstens zwei zueinander parallel durchströmbare zweite Abgasbehandlungseinheiten quer zur Abgasbehandlungseinheit-Längsachse nebeneinander und einander in Richtung der Abgasbehandlungseinheit-Längsachse im Wesentlichen vollständig überlappend vorgesehen sein.In order to increase the exhaust gas treatment efficiency with a compact design, at least two second exhaust gas treatment units through which flow can take place in parallel can be provided transversely to the exhaust gas treatment unit longitudinal axis next to one another and essentially completely overlapping one another in the direction of the exhaust gas treatment unit longitudinal axis.
Wenigstens eine Abgasbehandlungseinheit kann wenigstens eine SCR-Katalysatoreinheit oder/und wenigstens eine Ammoniaksperrkatalysatoreinheit umfassen. Weiter kann die Abgasbehandlungsbaugruppe eine Oxidationskatalysatoreinheit umfassen.At least one exhaust gas treatment unit can comprise at least one SCR catalyst unit and/or at least one ammonia barrier catalyst unit. The exhaust gas treatment assembly can further comprise an oxidation catalyst unit.
Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäß aufgebaute Abgasbehandlungsanordnung.The invention further relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising at least one exhaust gas treatment arrangement constructed according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
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1 eine teilweise offen dargestellte Seitenansicht einer Abgasbehandlungseinheit für eine Brennkraftmaschine; -
2 in prinzipartiger und abgewickelter Darstellung die in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden und einander im Wesentlichen axial überlappenden Systembereiche der Abgasbehandlungsanordnung der1 ; -
3 eine Prinzip-Querschnittansicht der Abgasbehandlungsanordnung der1 , geschnitten längs einer Linie III-III in1 ; -
4 in ihrer Darstellung a) eine Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe, betrachtet an ihrer stromabwärtigen Seite, und in ihrer Darstellung b) die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe betrachtet an ihrer stromaufwärtigen Seite; -
5 eine perspektivische Ansicht von aneinander anliegenden Mischvolumen-Begrenzungselementen der Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe der4 ; -
6 eine Seitenansicht der Mischvolumen-Begrenzungselemente, betrachtet in Blickrichtung VI in5 ; -
7 eine Seitenansicht der Mischvolumen-Begrenzungselemente, betrachtet in Blickrichtung VII in5 ; -
8 eine Draufsicht auf ein stromaufwärtigen des Mischvolumen-Begrenzungselement; -
9 eine Draufsicht auf ein stromabwärtiges Mischvolumen-Begrenzungselement.
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1 a partially open side view of an exhaust gas treatment unit for an internal combustion engine; -
2 in a schematic and developed representation, the system areas of the exhaust gas treatment arrangement of the1 ; -
3 a principle cross-sectional view of the exhaust gas treatment arrangement of the1 , cut along a line III-III in1 ; -
4 in its representation (a) a hydrocarbon inlet assembly viewed from its downstream side, and in its representation (b) the hydrocarbon inlet assembly viewed from its upstream side; -
5 a perspective view of adjacent mixing volume limiting elements of the hydrocarbon inlet assembly of the4 ; -
6 a side view of the mixing volume limiting elements, viewed in direction VI in5 ; -
7 a side view of the mixing volume limiting elements, viewed in direction VII in5 ; -
8th a plan view of an upstream mixing volume limiting element; -
9 a plan view of a downstream mixing volume limiting element.
In
Die Abgasbehandlungsanordnung 10 umfasst einen allgemein mit 14 bezeichneten und in Richtung einer Strömungspfad-Längsachse L2 langgestreckten Strömungspfad mit einem einstückigen oder aus mehreren Teilen zusammengesetzten, im Wesentlichen rohrartigen Strömungspfadgehäuse 16. An einem stromaufwärtigen Endbereich 18 des Strömungspfads 14 schließt ein Einleitgehäuse 20 an das Strömungspfadgehäuse 16 an. Über das Einleitgehäuse 20 wird von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas A in die Abgasbehandlungsanordnung 10 bzw. den Strömungspfad 14 eingeleitet. In einem stromabwärtigen Endbereich 22 des Strömungspfads 14 schließt ein erstes Umlenkgehäuse 24 an das Strömungspfadgehäuse 16 an. Im ersten Umlenkgehäuse 24 wird das den Strömungspfad 14 durchströmende bzw. aus diesem austretende Abgas A um etwa 180° umgelenkt und in eine Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 eingeleitet. Die Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 umfasst in einem rohrartigen Mischstreckengehäuse 28 einen in Richtung einer Mischstrecken-Längsachse L3 langgestreckten Mischkanal 30. An einem stromaufwärtigen Endbereich 32 der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 ist, beispielsweise getragen am ersten Umlenkgehäuse 24, eine allgemein auch als Injektor bezeichnete Reaktionsmittel-Abgabeeinheit 34 vorgesehen, durch welche ein Reaktionsmittel R, beispielsweise eine Harnstoff/Wasser-Lösung, in den Mischkanal 30 eingespritzt wird. Zum Unterstützen der Durchmischung von Abgas A und Reaktionsmittel R kann in dem Mischstreckengehäuse 28 ein beispielsweise eine Mehrzahl von Ablenkschaufeln oder dergleichen umfassender Mischer 36 angeordnet sein.The exhaust
In einem stromabwärtigen Endbereich 37 der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 schließt das Mischstreckengehäuse 28 an ein zweites Umlenkgehäuse 38 an. Im zweiten Umlenkgehäuse 38 findet erneut eine Umlenkung des Abgasstroms um etwa 180° statt. Über das zweite Umlenkgehäuse 38 wird das Abgas im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel in zwei zueinander parallel durchströmbare zweite Abgasbehandlungseinheiten 40, 42 eingeleitet. Jede der zweiten Abgasbehandlungseinheiten 40, 42 umfasst ein rohrartiges und in Richtung einer jeweiligen Abgasbehandlungseinheit-Längsachse L4, L5 langgestrecktes Abgasbehandlungseinheitgehäuse 44, 46. Ein jeweiliger stromaufwärtiger Endbereich der Abgasbehandlungseinheitgehäuse 44, 46 stellt einen jeweiligen Eintrittsbereich 48, 50 der zweiten Abgasbehandlungseinheiten 40, 42 bereit, und ein jeweiliger stromabwärtiger Endbereich der Abgasbehandlungseinheitgehäuse 44, 46 stellt einen jeweiligen Austrittsbereich 52, 54 der zweiten Abgasbehandlungseinheiten 40, 42 bereit. Diese sind zu einem Ableitgehäuse 56 offen, über welches das in der Abgasbehandlungsanordnung 10 behandelte Abgas A die Abgasbehandlungsanordnung 10 zu weiteren Systembereichen der Abgasanlage 12, beispielsweise einem oder mehreren Schalldämpfer oder dergleichen, verlässt.In a
Die
Die im Strömungspfad 14 bzw. im Strömungspfadgehäuse 16 angeordnete erste Abgasbehandlungseinheit 68 umfasst im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel in Strömungsrichtung bzw. axial in Richtung der Strömungspfad-Längsachse L2 aufeinander folgend eine SCR-Katalysatoreinheit 70 und eine Ammoniaksperrkatalysatoreinheit 72. Das über das Einleitgehäuse 20 in den Strömungspfad 14 eingeleitete Abgas A durchströmt die beiden Katalysatoreinheiten 70, 72 der ersten Abgasbehandlungseinheit 68 im Wesentlichen in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 im Strömungspfad 14, wobei die Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 im Strömungspfad 14 im Wesentlichen parallel zur Strömungspfad-Längsachse L2 orientiert ist. Selbstverständlich können von dieser Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 abweichende Strömungsrichtungskomponenten vorhanden sein, beispielsweise in Bereichen, in welchen Verwirbelungen oder Turbulenzen auftreten. In der Abgasanlage 12 kann stromaufwärts der Abgasbehandlungsanordnung 10 bzw. der SCR-Katalysatoreinheit 70 eine weitere Reaktionsmittel-Abgabeeinheit angeordnet sein, um stromaufwärts der SCR-Katalysatoreinheit 70 ein Reaktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoff/WasserLösung, in den Abgasstrom einzuleiten.In the embodiment shown, the first exhaust
Stromabwärts der beiden Katalysatoreinheiten 70, 72 der ersten Abgasbehandlungseinheit 68 sind in Strömungsrichtung aufeinander folgend eine Partikelfiltereinheit 74 und ein Oxidationskatalysator 76, insbesondere Diesel-Oxidationskatalysatoreinheit, der Abgasbehandlungsbaugruppe 62 angeordnet. Das den Strömungspfad 14 durchströmende Abgas A strömt im Wesentlichen in der Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 zunächst durch die Partikelfiltereinheit 74 und dann die Oxidationskatalysatoreinheit 76, bevor es durch das erste Umlenkgehäuse 24 in Richtung zur Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 umgelenkt wird.Downstream of the two
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei der Abgasbehandlungsanordnung 10 sowohl die erste Abgasbehandlungseinheit 68, als auch die Abgasbehandlungsbaugruppe 62 anders aufgebaut sein können, als im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel. So könnte beispielsweise die erste Abgasbehandlungseinheit 68 nur die SCR-Katalysatoreinheit 70 umfassen. Die Abgasbehandlungsbaugruppe 62 könnte beispielsweise nur die Oxidationskatalysatoreinheit 76 umfassen.It should be noted that in the exhaust
Die Abgasbehandlungsanordnung 10 umfasst im Strömungspfad 14 axial zwischen der ersten Abgasbehandlungseinheit 68 und der Abgasbehandlungsbaugruppe 62 eine allgemein mit 78 bezeichnete Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe. Die in
Das in dem Strömungspfad 14 in Richtung stromaufwärts, also der ersten Abgasbehandlungseinheit 68 zugewandt positionierte stromaufwärtige Mischvolumen-Begrenzungselement 80 umfasst einen im Wesentlichen einen stromaufwärtigen Auswölbungsbereich 85 umfassenden stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich 84. Gleichermaßen umfasst das stromabwärtige Mischvolumen-Begrenzungselement 82 einen einen stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich 86 bereitstellenden stromabwärtigen Auswölbungsbereich 88. Der stromaufwärtige Auswölbungsbereich 85 ist mit einem zur Strömungspfad-Längsachse L2 näherungsweise, jedoch nicht exakt orthogonalen, im Wesentlichen planaren, ggf. leicht gekrümmten stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich 90 ausgebildet, der beidseits bezüglich einer Mischvolumen-Längsachse L6 eines zwischen den beiden Mischvolumen-Begrenzungselementen 80, 82 begrenzten Mischvolumens 92 in einem jeweiligen Übergangsbereich 94, 96 in einem zur Strömungspfad-Längsachse L2 im Wesentlichen orthogonal sich erstreckenden, im Wesentlichen planar ausgebildeten Verbindungsbereich 98, 100 übergeht.The upstream mixing
Gleichermaßen ist das stromaufwärtige Mischvolumen-Begrenzungselement 92 in seinem stromabwärtigen Auswölbungsbereich 86 mit einem näherungsweise planaren, zur Strömungspfad-Längsachse L2 näherungsweise, aber nicht exakt orthogonal orientierten stromabwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich 102 und beidseits bezüglich der Mischvolumen-Längsachse L6 jeweils einem Übergangsbereich 104, 106 zu einem jeweiligen im Wesentlichen eben ausgebildeten, zur Strömungspfad-Längsachse L2 im Wesentlichen orthogonal orientierten Verbindungsbereich 108, 110 ausgebildet.Likewise, the upstream mixing
Die beiden Mischvolumen-Begrenzungselemente 80, 82 liegen mit ihren jeweils im Wesentlichen planaren und zur Strömungspfad-Längsachse L2 im Wesentlichen orthogonal orientierten Verbindungsbereichen 98, 100, 108, 110 aneinander an. Hierzu weisen die Verbindungsbereiche 98, 100, 108, 110 einander jeweils zugewandte, planare und zur Strömungspfad-Längsachse L2 im Wesentlichen orthogonale Anlageflächen auf. Im Bereich dieser Anlageflächen oder/und in ihren Außenumfangsbereichen können die beiden Mischvolumen-Begrenzungselemente 80, 82 durch Materialschluss, beispielsweise Verschweißen oder Verlöten, miteinander fest verbunden sein. Auch ist es möglich, dass die mit ihren Verbindungsbereichen 98, 100, 108, 110 aneinander anliegenden Mischvolumen-Begrenzungselemente 80, 82 in ihrem Außenumfangsbereich zusammen oder separat an eine Innenoberfläche des Umfangswandungselements 79 bzw. des Strömungspfadgehäuses 16 materialschlüssig angebunden sind und dadurch bezüglich einander definiert gehalten sind.The two mixing
Das zwischen den beiden Mischvolumen-Begrenzungselementen 80, 82 begrenzte Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 ist in Richtung der Mischvolumen-Längsachse L6, ausgehend von einem ersten Mischvolumen-Endbereich 112, bis zu einem dem ersten Mischvolumen-Endbereich 112 bezüglich der Strömungspfad-Längsachse L2 im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden zweiten Mischvolumen-Endbereich 114 mit einer zunehmenden Mischvolumenbreite B im Wesentlichen orthogonal zur Strömungspfad-Längsachse L2 und einer zunehmenden Tiefe T in Richtung der Strömungspfad-Längsachse L2 ausgebildet. Dabei kann insbesondere die Zunahme der Mischvolumenbreite B derart gestaltet sein, dass ein Mischvolumen-Öffnungswinkel WM im Wesentlichen einem Kohlenwasserstoff-Öffnungswinkel WK entspricht, welcher den Öffnungswinkel des in Form eines Sprühkegels am ersten Mischvolumen-Endbereich 112 in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 vermittels einer Kohlenwasserstoff-Abgabeeinheit 116 in einer Haupt-Abgaberichtung H2 eingespritzten Kohlenwasserstoffs K entspricht. Die Haupt-Abgaberichtung H2 kann dabei im Wesentlichen einer Längsmittenachse des Kohlenwasserstoff-Sprühkegels bzw. auch der Erstreckungsrichtung der Mischvolumen-Längsachse L6 entsprechen.The exhaust gas/
Um das die erste Abgasbehandlungseinheit 68 durchströmende Abgas A bzw. einen Teil dieses Abgases A in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 einleiten zu können, sind in dem stromaufwärtigen Mischvolumen-Begrenzungsbereich 84, insbesondere im stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich 90, mehrere Mischvolumen-Eintrittsöffnungen 118 ausgebildet. Die Mischvolumen-Eintrittsöffnungen 118 können zueinander eine gleiche Querschnittsgeometrie oder/und Querschnittsgröße aufweisen und können über den stromaufwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich 90 mit im Wesentlichen gleicher Dichte verteilt angeordnet sein.In order to be able to introduce the exhaust gas A flowing through the first exhaust
Um das in dem Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 gebildete Gemisch aus Abgas A und Kohlenwasserstoff K in Richtung zur Abgasbehandlungsbaugruppe 62 weiterleiten zu können, sind im stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselement 82, insbesondere im stromabwärtigen Auswölbungs-Zentralbereich 102, mehrere Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen 120 vorgesehen. Auch diese weisen zueinander im Wesentlichen gleiche Querschnittsabmessungen oder/und Querschnittsformen auf und sind mit im Wesentlichen gleichmäßiger Öffnungsdichte verteilt. Beispielsweise kann dabei ein durch alle Mischvolumen-Eintrittsöffnungen 118 bereitgestellter Eintrittsöffnungsquerschnitt näherungsweise einem durch alle Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen 120 bereitgestellten Öffnungsquerschnitt entsprechen.In order to be able to pass the mixture of exhaust gas A and hydrocarbon K formed in the exhaust gas/
Um das im Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 gebildete Gemisch aus Kohlenwasserstoff K und Abgas A verbessert bzw. gleichmäßiger in Richtung zur Abgasbehandlungsbaugruppe 62 abgeben zu können, sind in den Übergangsbereichen 106, 104 des stromabwärtigen Mischvolumen-Begrenzungselements 82 bzw. des stromabwärtigen Auswölbungsbereichs 88 desselben mehrere näherungsweise in Richtung der Mischvolumen-Längsachse L6 aufeinander folgende und in dieser Richtung auch langgestreckte Mischvolumen-Nebenaustrittsöffnungen 122 vorgesehen.In order to be able to release the mixture of hydrocarbon K and exhaust gas A formed in the exhaust gas/
Um eine übermäßige Verdämmung durch die beiden Mischvolumen-Begrenzungselemente 80, 82 zu vermeiden, sind in den aneinander anliegenden und ggf. auch miteinander verbundenen Verbindungsbereichen 98, 100, 108, 110 jeweils mehre Strömungspfad-Durchtrittsöffnungen 124 ausgebildet. Durch die Strömungspfad-Durchtrittsöffnungen 124 kann aus der ersten Abgasbehandlungseinheit 68 austretendes und nicht in das Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 eintretendes Abgas A hindurch strömen und sich stromabwärts der beiden Mischvolumen-Begrenzungselemente 80, 82 mit dem über die Mischvolumen-Hauptaustrittsöffnungen 120 und die Mischvolumen-Nebenaustrittsöffnungen 122 austretenden Gemisch aus Kohlenwasserstoff K und Abgas A vermischen. Dadurch wird eine sehr gleichmäßige Anströmung der Abgasbehandlungsbaugruppe 62 mit diesem Gemisch erreicht, was weiter dadurch verbessert werden kann, dass am stromaufwärtigen Bereich der Abgasbehandlungsbaugruppe 62 ein plattenartiges Strömungsverteilungselement 126 vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von über dessen Querschnitt im Wesentlichen gleichmäßig verteilten Durchtrittsöffnungen aufweist.In order to avoid excessive blockage by the two mixing
In dem zwischen den beiden Mischvolumen-Begrenzungselementen 80, 82 bereitgestellten Abgas/Kohlenwasserstoff-Mischvolumen 92 wird effizient und gleichmäßig eine Durchmischung von Kohlenwasserstoff K und Abgas erreicht, so dass das mit Kohlenwasserstoff K durchsetzte Abgas A in Richtung zur Abgasbehandlungsbaugruppe 62, insbesondere zur Oxidationskatalysatoreinheit 74, derselben weiterströmt.In the exhaust gas/
Durch Oxidation des im Abgas A transportierten Kohlenwasserstoffs K in der Oxidationskatalysatoreinheit 76 wird Wärme freigesetzt, welche einerseits zu einer Erwärmung der Oxidationskatalysatoreinheit 76 beiträgt und somit dafür sorgt, dass diese schnell auf eine für die katalytische Reaktion erforderliche Betriebstemperatur gebracht wird bzw. effizient bei dieser Temperatur gehalten wird. Andererseits kann ein Teil dieser Wärme durch das die Oxidationskatalysatoreinheit 76 durchströmende Abgas in Richtung zu den nachfolgenden Systembereichen, insbesondere der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 und den zweiten Abgasbehandlungseinheiten 40, 42, getragen werden. In der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke 26 kann dies zu einer verstärkten Verdampfung des in flüssiger Form eingespritzten Reaktionsmittels R beitragen. In den zweiten Abgasbehandlungseinheiten 40, 42 können jeweilige SCR-Katalysatoreinheiten 128, 130 derselben effizient erwärmt werden und schneller auf die für die SCR-Reaktion erforderliche Temperatur gebracht werden bzw. auf dieser Temperatur gehalten werden.Oxidation of the hydrocarbon K transported in the exhaust gas A in the
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau einer Abgasbehandlungsanordnung wird einerseits durch die Beimengung von Kohlenwasserstoff in den Abgasstrom und andererseits durch eine effiziente Durchmischung des Kohlenwasserstoffs mit dem in der Abgasbehandlungsanordnung strömenden Abgas dafür gesorgt, dass durch Oxidation des Kohlenwasserstoffs über eine große Fläche verteilt im Wesentlichen gleichförmig Wärme freigesetzt werden kann, welche zur Erwärmung verschiedener zur Durchführung katalytischer Reaktionen vorgesehener Systembereiche der Abgasbehandlungsanordnung 10 nutzbar ist. Durch die Integration der Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe in den Strömungspfad in der vorangehend beschriebenen Art und Weise wird eine kompakte Ausgestaltung der Abgasbehandlungsanordnung erreicht bzw. beibehalten, bei welcher das Strömungsprinzip gewährleistet ist, das die Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 in dem auch die Kohlenwasserstoff-Einleitbaugruppe umfassenden Strömungspfad im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtet ist zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung H4 in der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke, während eine Abgas-Hauptströmungsrichtung H5 in den zweiten Abgasbehandlungseinheiten zur Abgas-Hauptströmungsrichtung H1 im Strömungspfad gleichgerichtet, zur Abgas-Hauptströmungsrichtung H4 in der Abgas/Reaktionsmittel-Mischstrecke jedoch entgegengesetzt gerichtet ist. Damit kann gewährleistet werden, dass bei axial sehr kompakter Bauart aufgrund der Einleitung von Kohlenwasserstoff und aufgrund der effizienten Durchmischung des Kohlenwasserstoffs mit dem Abgas die gesetzlichen Grenzwerte für Schadstoffanteile im Abgas unter verschiedensten Betriebsumständen einer Brennkraftmaschine bzw. der Abgasanlage erreicht bzw. beibehalten werden können.With the construction of an exhaust gas treatment arrangement according to the invention, on the one hand by adding hydrocarbon to the exhaust gas flow and on the other hand by efficiently mixing the hydrocarbon with the exhaust gas flowing in the exhaust gas treatment arrangement, it is ensured that heat can be released essentially uniformly over a large area by oxidation of the hydrocarbon, which heat can be used to heat various system areas of the exhaust
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DE102019117459A1 (en) | 2019-06-28 | 2020-12-31 | Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG | mixer |
WO2021203154A1 (en) | 2020-04-08 | 2021-10-14 | Avl List Gmbh | Motor vehicle with an exhaust gas aftertreatment system comprising at least two scr catalysts, and method for operating such a motor vehicle |
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2022
- 2022-12-05 DE DE102022132125.8A patent/DE102022132125A1/en active Pending
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