DE112011101199T5 - Ring-shaped reducing agent mixer - Google Patents

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Abstract

Ein Motorabgas-Nachbehandlungssystem mit einem Ring, angeordnet in einer Abgasleitung und der Ring unterstützt bei der Einführung und Umwandlung eines Reduktionsmittels eingeführt durch einen Injektor.An engine exhaust aftertreatment system having a ring disposed in an exhaust conduit and the ring assists in the introduction and conversion of a reductant introduced through an injector.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Motorabgas-Nachbehandlungssysteme und insbesondere auf Abgasnachbehandlungssysteme, die Reduktionsmittel (auch als Reduktants oder Reduktor bezeichnet) für NOx-Reduktionstechnologien verwenden.The present disclosure relates to engine exhaust aftertreatment systems, and more particularly to exhaust aftertreatment systems that use reductant (also referred to as reductant or reductant) for NOx reduction technologies.

Hintergrundbackground

Selektive katalytische Reduktions(SCR)-Systeme können bei der Abgasbehandlung oder in einem Nachbehandlungssystem für ein Leistungssystem verwendet werden, um Stickoxid(NOx oder NO)-Emissionen zu reduzieren, die vom Abgas eines Motors kommen. SCR-Systeme verwenden Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnsäure, die in den Abgasstrom eingeführt werden.Selective catalytic reduction (SCR) systems may be used in exhaust treatment or in a power system after-treatment system to reduce nitrogen oxide (NOx or NO) emissions from engine exhaust. SCR systems use reducing agents, such as uric acid, that are introduced into the exhaust stream.

US Patent 7 581 387 offenbart ein Mischsystem einschließlich Mischschaufeln zum Mischen von Harnstoff mit dem Abgasstrom. U.S. Patent 7,581,387 discloses a mixing system including mixing blades for mixing urea with the exhaust stream.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Offenbarung sieht ein Motorabgas-Nachbehandlungssystem vor, welches einen Injektor oder eine Einspritzvorrichtung aufweist, und zwar konfiguriert zum Einführen eines Reduktionsmittels in eine Abgasleitung und ferner wird ein Ring in dem Abgasstrom angeordnet.The present disclosure provides an engine exhaust aftertreatment system having an injector or injector configured to introduce a reductant into an exhaust conduit, and further, a ring is disposed in the exhaust stream.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine schematische Ansicht eines Leistungssystems einschließlich eines Motors und eines Nachbehandlungssystems mit einem Mischer. 1 Figure 3 is a schematic view of a power system including an engine and a post-treatment system with a mixer.

2 ist eine Vorderansicht des Mischers. 2 is a front view of the mixer.

3 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Mischers. 3 is a front view of another embodiment of the mixer.

4 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Mischers. 4 is a front view of another embodiment of the mixer.

5 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Mischers. 5 is a front view of another embodiment of the mixer.

6 ist eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Mischers. 6 is a front view of another embodiment of the mixer.

7 ist eine schematische Ansicht eines zweischenkligen Nachbehandlungssystems unter Einschluss des Mischers. 7 is a schematic view of a two-legged aftertreatment system including the mixer.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Ein Leistungssystem 10, vgl. 1, weist einen Motor 12 und ein Nachbehandlungssystem 14 auf, um einen Abgasstrom 16, produziert durch den Motor 12, zu behandeln. Der Motor 12 kann weiter nicht gezeigte Merkmale umfassen, wie beispielsweise Steuervorrichtungen, Brennstoffsysteme, Luftsysteme, Kühlsysteme, periphere Geräte, Antriebsstrangkomponenten, Turbocharger, Abgasrezirkulationssysteme usw.A performance system 10 , see. 1 , has a motor 12 and an aftertreatment system 14 on to an exhaust flow 16 , produced by the engine 12 , to treat. The motor 12 may further include features not shown, such as control devices, fuel systems, air systems, cooling systems, peripheral devices, powertrain components, turbochargers, exhaust gas recirculation systems, etc.

Der Motor 12 kann irgendeine Bauart eines Motors sein (interne Verbrennungsmaschine, Gas, Diesel, gasförmiger Kraftstoff, Erdgas, Propan usw.) und kann irgendeine Größe besitzen, und zwar mit irgendeiner Anzahl von Zylindern oder in irgendeiner Konfiguration („V”, „in Reihe”, radial, usw.). Der Motor kann verwendet werden, um irgendeine Maschine oder andere Vorrichtung anzutreiben einschließlich auf einer Straße zu verwendende Lastwagen oder Fahrzeuge, wie im Gelände zu verwendende Lastwagen oder Maschinen, Erdbewegungsgeräte, Generatoren, Raumanwendungen, Lokomotivenanwendungen, Seefahrtanwendungen, Pumpen, stationäre Ausrüstungen oder andere Anwendungen, die eine Motorleistung verwenden.The motor 12 may be any type of engine (internal combustion engine, gas, diesel, gaseous fuel, natural gas, propane, etc.) and may be of any size, with any number of cylinders or in any configuration ("V", "in-line", radial, etc.). The engine may be used to power any machine or other device, including trucks or vehicles to be used on-road, such as off-highway trucks or machines, earthmoving equipment, generators, space applications, locomotive applications, marine applications, pumps, stationary equipment, or other applications. which use a motor power.

Das Nachbehandlungssystem 14 weist eine Abgasleitung 18 auf und ferner ein selektives katalytisches Reduktions(SCR)-System 20. Das SCR-System 20 umfasst einen SCR-Katalysator 22, eine Mischleitung 24, einen Mischer 26 und ein Reduktionsmittelvorsorgungssystem 28.The aftertreatment system 14 has an exhaust pipe 18 and further a selective catalytic reduction (SCR) system 20 , The SCR system 20 includes an SCR catalyst 22 , a mixed line 24 , a mixer 26 and a reductant supply system 28 ,

Der SCR-Katalysator 22 weist ein Katalysatormaterial auf, und zwar angeordnet auf einem Substrat. Das Substrat kann bestehen aus Cordierit, Siliziumcarbid, andere Keramikstoffe oder Metal. Das Substrat kann eine Vielzahl hindurch gehender Kanäle aufweisen und kann eine Honigwabenstruktur bilden.The SCR catalyst 22 has a catalyst material disposed on a substrate. The substrate may be made of cordierite, silicon carbide, other ceramics or metal. The substrate may have a plurality of passing channels and may form a honeycomb structure.

Das Reduktionsmittelversorgungssystem 28 kann ein Reduktionsmittel 30 aufweisen, eine Reduktionsmittelquelle 32, eine Pumpe 34, ein Ventil 36, eine Reduktionsmittelleitung 38 und eine Einspritzvorrichtung (Injektor) 40. Das Reduktionsmittel 30 wird über die Pumpe 34 von der Reduktionsmittelquelle 32 abgezogen und zur Einspritzvorrichtung 40 geliefert, und zwar gesteuert über das Ventil 36. Die Strömung des Reduktionsmittels 30 kann auch durch den Betrieb der Pumpe 34 gesteuert werden.The reductant supply system 28 can be a reducing agent 30 have a reducing agent source 32 , a pump 34 , a valve 36 , a reducing agent line 38 and an injection device (injector) 40 , The reducing agent 30 is over the pump 34 from the reducing agent source 32 withdrawn and to the injector 40 delivered, controlled by the valve 36 , The flow of the reducing agent 30 may also be due to the operation of the pump 34 to be controlled.

Die Mischleitung 24 ist der Abschnitt der Abgasleitung 18, wo das Reduktionsmittel 30 eingeführt wird. Die Mischleitung 24 weist eine Innenwand 25 und eine Außenwand 27 auf. Die Mischleitung 24 wird auch durch eine innere Breite 29 definiert.The mixed line 24 is the section of the exhaust pipe 18 where the reducing agent 30 is introduced. The mixed line 24 has an inner wall 25 and an outer wall 27 on. The mixed line 24 is also characterized by an inner width 29 Are defined.

Das Reduktionsmittelversorgungssystem 28 kann auch ein thermisches Managementsystem aufweisen, um gefrorenes Reduktionsmittel 30 aufzutauen, um zu verhindern, dass Reduktionsmittel 30 gefriert oder um zu verhindern, dass Reduktionsmittel 30 überhitzt wird. Komponenten des Reduktionsmittelversorgungssystems 28 können auch isoliert sein, um die Überhitzung des Reduktionsmittels 30 zu verhindern. Das Reduktionsmittelversorgungssystem 28 kann auch ein Luftunterstützungssystem aufweisen, um komprimierte Luft einzuführen, um die Bildung von kleinen Tröpfchen in dem Reduktionsspray 44 zu unterstützen. Das Luftunterstützungssystem kann auch dazu verwendet werden, um die Reduktionsmittelleitungen 38 und andere Reduktionsmittelversorgungssystem 28-Komponenten von Reduktionsmittel 30 zu spülen, wenn keine Benutzung vorliegt. The reductant supply system 28 may also include a thermal management system for frozen reductant 30 Thaw to prevent reducing agent 30 freezes or to prevent reducing agent 30 is overheated. Components of the reducing agent supply system 28 may also be isolated to overheat the reducing agent 30 to prevent. The reductant supply system 28 may also include an air assist system to introduce compressed air to prevent the formation of small droplets in the reduction spray 44 to support. The air assist system may also be used to route the reductant lines 38 and other reductant supply system 28 -Components of reducing agent 30 to rinse if not in use.

Das Reduktionsmittel 30 kommt von einer Düse oder einer Injektorspitze 42 des Injektors 40 zur Bildung eines Reduktionsmittelsprays 44 oder wird in anderer Weise in den Abgasstrom 16 oder den SCR-Katalysator 22 eingeführt. Die Position der Injektorspitze 42 kann derart sein, dass der Reduktionsmittelspray 44 direkt nach unten auf die Mittellinie der Mischleitung 24 und dem Mischer 26 gerichtet wird.The reducing agent 30 comes from a nozzle or an injector tip 42 of the injector 40 to form a reducing agent spray 44 or is otherwise in the exhaust stream 16 or the SCR catalyst 22 introduced. The position of the injector tip 42 may be such that the reducing agent spray 44 straight down to the centerline of the mixing pipe 24 and the mixer 26 is directed.

Das Nachbehandlungssystem 14 kann auch einen Dieseloxydationskatalysator (DOC) 46 aufweisen, ferner einen Dieselteilchenfilter (DPF = diesel particulate filter) 48 und einen Reinigungskatalysator 50 aufweisen. Der DOC 46 und der DPF 48 können in dem gleichen Kanister sich befinden wie dies gezeigt ist, oder sie können getrennt sein. Der SCR-Katalysator 22 und der Reinigungskatalysator 50 können auch in dem gleichen Kanister, wie gezeigt, sich befinden oder getrennt sein.The aftertreatment system 14 Can also use a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 46 and a diesel particulate filter (DPF) 48 and a cleaning catalyst 50 exhibit. The DOC 46 and the DPF 48 may be in the same canister as shown, or they may be separate. The SCR catalyst 22 and the purification catalyst 50 may also be in the same canister as shown, located or separated.

Das Nachbehandlungssystem 14 ist konfiguriert zur Entfernung, zur Sammlung oder zur Umwandlung unerwünschter Bestandteile aus dem Abgasstrom 16. Der DOC 46 oxydiert Kohlenmonoxid (CO) und nicht verbrannte Hydrokohlenstoffe (HC) in Kohlendioxid (CO2). Der DPF 48 sammelt teilchenförmiges Material oder Ruß- oder Rußniederschlag (soot). Der SCR-Katalysator 22 ist konfiguriert zur Reduktion einer Menge des NOx in dem Abgasstrom 16 bei Anwesenheit des Reduktionsmittels 30.The aftertreatment system 14 is configured to remove, collect, or convert unwanted components from the exhaust stream 16 , The DOC 46 oxidizes carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC) into carbon dioxide (CO2). The DPF 48 collects particulate matter or soot or soot (soot). The SCR catalyst 22 is configured to reduce an amount of NOx in the exhaust stream 16 in the presence of the reducing agent 30 ,

Eine Wärmequelle 52 kann auch vorgesehen sein, um den Ruß aus dem DPF 48 zu entfernen, thermisch den SCR-Katalysator 22 zu managen, ferner den DOC 46 oder den Katalysator 50 zu reinigen, um Schwefel aus dem SCR-Katalysator 22 zu entfernen oder um Abscheidungen des Reduktionsmittels 30 zu entfernen, die sich gebildet haben. Die Wärmequelle 52 kann einen Brenner umfassen, ein Kohlenwasserstoffdosiersystem zur Schaffung einer exothermen Reaktion auf dem DOC 46, ein elektrisches Heizelement, eine Mikrowellenvorrichtung oder eine andere Wärmequelle. Die Wärmequelle 52 kann auch verkörpert werden durch den Betrieb des Motors 12 bei Bedingungen zur Erzeugung eines erhöhten Abgasstroms 16 hinsichtlich der Temperaturen. Die Wärmequelle 52 kann auch ein Backpressure- oder Rückdruck- bzw. Gegendruckventil verkörpern oder eine andere Einschränkung in dem Abgas, um zu bewirken, dass der Abgasstrom 16 erhöhte Temperaturen erreicht.A heat source 52 can also be provided to remove the soot from the DPF 48 thermally remove the SCR catalyst 22 to manage, and the DOC 46 or the catalyst 50 to purify sulfur from the SCR catalyst 22 to remove or deposits of the reducing agent 30 to remove that have formed. The heat source 52 may include a burner, a hydrocarbon dosing system to provide an exothermic reaction on the DOC 46 , an electric heating element, a microwave device or another heat source. The heat source 52 can also be embodied by the operation of the engine 12 at conditions for generating an increased exhaust gas flow 16 in terms of temperatures. The heat source 52 may also embody a backpressure or backpressure valve or other restriction in the exhaust gas to cause the exhaust flow 16 reached elevated temperatures.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel tritt der Abgasstrom 16 aus dem Motor 12 aus, läuft an der Wärmequelle 52 vorbei oder durch diese hindurch und läuft durch den DOC 46, den DPF 48 und läuft sodann durch das SCR-System 20 und läuft sodann durch den Reinigungskatalysator 50 über die Abgasleitung 18.In the illustrated embodiment, the exhaust gas flow occurs 16 out of the engine 12 off, runs on the heat source 52 over or through them and runs through the DOC 46 , the DPF 48 and then passes through the SCR system 20 and then passes through the purifying catalyst 50 over the exhaust pipe 18 ,

Andere Abgasbehandlungsvorrichtungen können auch stromaufwärts, stromabwärts oder innerhalb des SCR-Systems 20 angeordnet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das SCR-System 20 stromabwärts gegenüber dem DPF 48 und der DOC 46 liegt stromaufwärts gegenüber dem DPF 48. Die Wärmequelle 52 befindet sich stromaufwärts gegenüber dem DOC 46. Der Reinigungskatalysator 50 befindet sich stromabwärts gegenüber dem SCR-System 20. In anderen Ausführungsbeispielen können diese Vorrichtungen in einer Verschiedenheit von Ordnungen angeordnet werden oder können kombiniert werden miteinander. In einem Ausführungsbeispiel kann der SCR-Katalysator 22 mit dem DPF 48 kombiniert werden, und zwar mit Katalysatormaterial, abgeschieden auf dem DPF 48.Other exhaust treatment devices may also be upstream, downstream or within the SCR system 20 be arranged. In the illustrated embodiment, the SCR system is located 20 downstream from the DPF 48 and the DOC 46 lies upstream of the DPF 48 , The heat source 52 is upstream of the DOC 46 , The cleaning catalyst 50 is located downstream of the SCR system 20 , In other embodiments, these devices may be arranged in a variety of orders or may be combined with each other. In one embodiment, the SCR catalyst 22 with the DPF 48 combined with catalyst material deposited on the DPF 48 ,

Obwohl andere Reduktionsmittel 30 möglich sind, ist Harnstoff die üblichste Quelle eines Reduktionsmittels 30. Das Harnstoffreduktionsmittel 30 zerlegt sich oder hydrolysiert sich in Ammoniak (NH3) und wird sodann absorbiert oder in anderer Weise in dem SCR-Katalysator 22 gespeichert. Die Mischleitung 24 kann lang sein, um die Mischung zu unterstützen oder selbst die Verteilung des Reduktionsmittels 30 in dem Abgasstrom 16, um so eine Verweilzeit für das Harnstoffreduktionsmittel 30 zur Umwandlung in NH3 vorzusehen. Das NH3 wird in dem SCR-Katalysator 22 durch eine Reduktion von NOx in Stickstoffgas (N2) verbraucht.Although other reducing agents 30 are possible, urea is the most common source of a reducing agent 30 , The urea reducing agent 30 decomposes or hydrolyzes in ammonia (NH3) and is then absorbed or otherwise in the SCR catalyst 22 saved. The mixed line 24 may be long to aid in the mixing or even the distribution of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 to give a residence time for the urea reducing agent 30 for conversion to NH3. The NH3 becomes in the SCR catalyst 22 consumed by a reduction of NOx in nitrogen gas (N2).

Der Reinigungskatalysator 50 kann einen Ammoniakoxidations-Katalysator (AMOR) verkörpern. Der Reinigungskatalysator 50 ist derart konfiguriert, dass er NH3, das am SCR-Katalysator 22 vorbeiläuft oder hindurchbricht, einfangen kann, speichern kann, oxydieren kann, reduzieren kann und/oder umwandeln kann. Dieser Reinigungskatalysator 50 kann auch derart konfiguriert sein, dass er andere vorhandene Bestandteile einfängt, speichert, oxydiert, reduziert und/oder umwandelt.The cleaning catalyst 50 may be an ammonia oxidation catalyst (AMOR). The cleaning catalyst 50 is configured to contain NH3, that on the SCR catalyst 22 passes through or can trap, trap, store, oxidize, reduce, and / or convert. This cleaning catalyst 50 may also be configured to trap, store, oxidize, reduce, and / or convert other existing constituents.

Die Steuer- und Abfühlsysteme können auch umfasst sein, um den Motor 12, die Heizquelle 52, das Reduktionsmittelversorgungssystem 28 und die anderen Komponenten in dem Leistungssystem 10 oder seinem Anwendungsfall zu steuern. The control and sensing systems may also be included to the engine 12 , the heat source 52 , the reductant supply system 28 and the other components in the power system 10 or to control its use case.

Der Mischer 26 umfasst ein umschließendes oder umkreisendes Glied oder einen Ring 54. Der Ring 54 ist, wie gezeigt, eben und zwar mit einer toroidförmigen Gestalt und mit einem rechteckigen Querschnitt, wie eine Scheibe. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Ring 54 unterschiedliche Querschnitte besitzen und zwar einschließlich des kreisförmigen.The mixer 26 includes an enclosing or orbiting member or ring 54 , The ring 54 is, as shown, even with a toroidal shape and with a rectangular cross section, like a disc. In other embodiments, the ring 54 have different cross sections, including the circular.

Der Ring 54 umfasst eine Stirnflächenoberfläche 55, eine Innenoberfläche 56 und eine Außenoberfläche 57. Der Ring 54 wird durch eine Dicke 58 in der Richtung der Strömung des Abgasstromes 16 definiert, ferner durch einen Innendurchmesser 60, einen Außendurchmesser 61 und eine Ringbreite 62. Die Ringbreite 62 ist die Breite des den Ring 54 formenden Gliedes und ist die Hälfte der Differenz zwischen dem Innendurchmesser 60 und dem Außendurchmesser 61. Der Innendurchmesser 60 des Rings 54 definiert eine Mittelöffnung 64.The ring 54 includes an end surface 55 , an inner surface 56 and an outer surface 57 , The ring 54 is through a thickness 58 in the direction of the flow of the exhaust stream 16 defined, further by an inner diameter 60 , an outer diameter 61 and a ring width 62 , The ring width 62 is the width of the ring 54 forming member and is half the difference between the inner diameter 60 and the outside diameter 61 , The inner diameter 60 of the ring 54 defines a central opening 64 ,

Da der Ring 54 eben oder planar ist, können die Oberflächen des Ringes konstant über die Dicke 58 hinweg sein und die gleiche wie Stirnflächenoberfläche 55. Eine Querebene 65 läuft durch den Mischer und schneidet durch die Mischleitung 24. Die Transversal- oder Querebene 65 umfasst eine Familie von dazu parallelen Ebenen. Die Querebene 65 kann entlang der Stirnflächenoberfläche 55 liegen oder kann sich durch einen anderen Teil des Mischers 26 erstrecken. Die Querebene 65 kann senkrecht zu der Strömung des Abgases 16 verlaufen, wie gezeigt. Die Querebene 65 kann auch senkrecht zu der Innenwand 25 der Mischleitung 24 verlaufen. In anderen Ausführungsbeispielen könnte die Querebene 65 unter einen Verschiedenheit von Winkeln gegenüber der Strömung des Abgases 16 und der Innenwand 25 angeordnet sein.Because the ring 54 planar or planar, the surfaces of the ring can be constant across the thickness 58 be away and the same as face surface 55 , A transverse plane 65 passes through the mixer and cuts through the mixing line 24 , The transverse or transverse plane 65 includes a family of parallel planes. The transverse plane 65 can along the face surface 55 lie or can pass through another part of the mixer 26 extend. The transverse plane 65 can be perpendicular to the flow of exhaust gas 16 run as shown. The transverse plane 65 can also be perpendicular to the inner wall 25 the mixed line 24 run. In other embodiments, the transverse plane could 65 under a variety of angles to the flow of exhaust gas 16 and the inner wall 25 be arranged.

Obwohl der Ring 54 als toroidförmig und kreisförmig beschrieben und gezeigt ist und ferner als einen „Durchmesser” aufweisend, könnte der Ring 54 auch rechteckig, oktogonal, dreieckig sein oder irgendeine andere Form aufweisen. Die Form des Rings 54 kann dem Innenumfang der Mischleitung 24 folgen und demgemäß angepasst sein mindestens an einen Teil der Form der Mischleitung 24, wo er untergebracht ist. Der Ring 54 kann auch eine unterschiedliche Form besitzen als die Mischleitung 24 und kann derart bemessen sein, dass er in die Mischleitung 24 passt (beispielsweise kann der Ring 54 eine quadratische Form besitzen, die in eine kreisförmige Mischleitung 24 passt). Die Ringbreite 52 kann konstant sein, braucht aber nicht konstant sein. Die Außenform des Rings 54 kann auch unterschiedlich sein von der Innenform (beispielsweise kann die Außenform kreisförmig sein, während die Innenform und die Mittelöffnung 64 rechteckig sind).Although the ring 54 described and shown as a toroidal and circular and further having a "diameter", the ring could 54 rectangular, octagonal, triangular, or any other shape. The shape of the ring 54 can be the inner circumference of the mixing pipe 24 follow and be adapted accordingly at least to a part of the shape of the mixing pipe 24 where he is housed. The ring 54 can also have a different shape than the mixed line 24 and may be sized to enter the mixing duct 24 fits (for example, the ring 54 have a square shape, which in a circular mixing line 24 fits). The ring width 52 can be constant but does not need to be constant. The outer shape of the ring 54 may also be different from the inner mold (for example, the outer shape may be circular while the inner mold and the central opening 64 are rectangular).

Der Mischer 26 kann auch Abstandselemente 66 aufweisen, die den Ring 54 von der Innenwand 25 der Mischleitung 24 trennen. Die Abstandselemente 66 können auch dazu dienen, den Ring 54 anzubringen.The mixer 26 can also spacers 66 have the ring 54 from the inner wall 25 the mixed line 24 separate. The spacers 66 can also serve the ring 54 to install.

Die Trennung zwischen der Außenoberfläche 57 des Rings 54 und der Innenwand 25 definiert einen Spalt 68. Der Spalt 68 kann ringförmig sein oder kann eine unterschiedliche Gestalt besitzen. Der Spalt 68 kann eine Spaltbreite 70 aufweisen. Die Spaltbreite 70 kann, muss aber nicht konstant um den Ring 54 herum verlaufen. In einigen Ausführungsbeispielen existiert kein Spalt 68 an einigen Teilen des Rings 54.The separation between the outer surface 57 of the ring 54 and the inner wall 25 defines a gap 68 , The gap 68 may be annular or may have a different shape. The gap 68 can have a gap width 70 exhibit. The gap width 70 may, but does not have to be constant around the ring 54 run around. In some embodiments, there is no gap 68 at some parts of the ring 54 ,

Im Folgenden werden einige dimensionsmäßige Aspekte des Mischers 26 angegeben. Diese Dimensionsaspekte können abhängig von einer großen Anzahl von Variablen sein, die sich verändern können zwischen den unterschiedlichen Leistungssystemen 10. Beispielsweise können die richtigen Mischer 26-Dimensionen abhängig sein von den Abgasströmungs 16-Raten, der Mischleitungs 24-Größe, dem Zyklus des Motors 12 und den Gegendruckerfordernissen des Motors 12, der Tropfengröße des Reduktionssprays 44 und der Geschwindigkeit des Reduktionssprays 44. Um diese Variablen zu berücksichtigen, werden die unten definierten Dimensionen in Verhältnissen und Bereichen ausgedrückt angegeben.The following are some dimensional aspects of the mixer 26 specified. These dimensional aspects can be dependent on a large number of variables that can vary between the different performance systems 10 , For example, the right mixers 26 Dimensions depend on the exhaust gas flow 16 Rates, the mixed line 24 Size, the cycle of the engine 12 and the backpressure requirements of the engine 12 , the drop size of the reduction spray 44 and the speed of the reduction spray 44 , To account for these variables, the dimensions defined below are expressed in terms of ratios and ranges.

Die Spaltbreite 70 kann annähernd 1/8 Zoll sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Spaltbreite 70 zwischen 1/16 und ¼ eines Zolls liegen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Spaltbreite 70 zwischen 1/16 und ½ Zoll liegen.The gap width 70 can be approximately 1/8 inch. In other embodiments, the gap width 70 between 1/16 and 1/4 of an inch. In other embodiments, the gap width 70 between 1/16 and ½ inches.

Die Größe der Spaltbreite 70 kann auch eine Funktion der inneren Breite 29 sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die Fläche des Spaltes 68 entlang der Querebene 65 annähernd 1,3% der Fläche der Mischleitung entlang der Querebene 65. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Fläche des Spaltes 68 entlang der Querebene 65 zwischen 0,5% und 5%, zwischen 0,1% und 10% oder zwischen 0,7% und 2% der Fläche der Mischleitung entlang der Querebene 65.The size of the gap width 70 can also be a function of inner width 29 be. In one embodiment, the area of the gap is 68 along the transverse plane 65 approximately 1.3% of the area of the mixing pipe along the transverse plane 65 , In other embodiments, the area of the gap is 68 along the transverse plane 65 between 0.5% and 5%, between 0.1% and 10%, or between 0.7% and 2% of the area of the mixing duct along the transverse plane 65 ,

Die Ringbreite 62 kann annähernd 2 Zoll betragen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ringbreite 62 zwischen 1 und 3 Zoll liegen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Ringbreite 62 zwischen 0,5 und 5 Zoll liegen.The ring width 62 can be approximately 2 inches. In other embodiments, the ring width 62 between 1 and 3 inches. In further embodiments, the ring width 62 between 0.5 and 5 inches.

Die Größe der Ringbreite 62 kann auch eine Funktion der inneren Breite 29 sein. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Ringbreite 62 annähernd 10% der Innenbreite 29. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ringbreite 62 zwischen 5% und 15% oder zwischen 2% und 25% der Innenbreite 29 liegen. The size of the ring width 62 can also be a function of inner width 29 be. In one embodiment, the ring width is 62 approximately 10% of the inside width 29 , In other embodiments, the ring width 62 between 5% and 15% or between 2% and 25% of the inside width 29 lie.

Die Spaltbreite 70 und Ringbreite 62 können auch derart gewählt werden, dass eine gegebene Größe der Mittelöffnung 64 erreicht wird, und zwar als eine Funktion der Innenbreite 29. In einem Ausführungsbeispiel ist die Fläche der Mittelöffnung 64 entlang der Querebene 65 annähernd 62% der Fläche der Mischleitung 24 entlang der Querebene 65. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Fläche der Mittelöffnung 64 entlang der Querebene 65 zwischen 50% und 70%, zwischen 40% und 80%, zwischen 30% und 80% oder zwischen 20% und 90%, und zwar von der Fläche der Mischleitung 24 entlang der Querebene 65.The gap width 70 and ring width 62 can also be chosen such that a given size of the central opening 64 is achieved, as a function of the inner width 29 , In one embodiment, the area of the central opening 64 along the transverse plane 65 approximately 62% of the area of the mixing line 24 along the transverse plane 65 , In other embodiments, the area of the central opening 64 along the transverse plane 65 between 50% and 70%, between 40% and 80%, between 30% and 80% or between 20% and 90%, of the area of the mixed line 24 along the transverse plane 65 ,

Der Ring 54 kann aus Metallblech aufgebaut sein und daher eine relativ kleine Dicke 58 besitzen, obwohl er eine Verschiedenheit von Größen aufweisen könnte. In einem Ausführungsbeispiel kann die Dicke kleiner als 1 Zoll sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Dicke kleiner als ¼ Zoll sein. Die Dicke 58 kann auch kleiner sein als die Ringbereite 62.The ring 54 can be constructed of sheet metal and therefore a relatively small thickness 58 although he may have a variety of sizes. In one embodiment, the thickness may be less than 1 inch. In another embodiment, the thickness may be less than 1/4 inch. The fat 58 can also be smaller than the Ringbereite 62 ,

Die 26 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des Mischers 26 mit verschiedenen Merkmalen wie unten beschrieben. Der Mischer 26 kann irgendeine Kombination von Merkmalen, die hier beschrieben sind, aufweisen. Die 2 zeigt den Ring 54 als eine solide bzw. massive Oberfläche. Die 2 zeigt auch, dass die Abstandselemente 66 als Punktschweißungen 72 gebildet sein können, die den Ring 54 von der Innenwand 25 trennen und an diese anbringen oder mit dieser verbinden.The 2 - 6 show various embodiments of the mixer 26 with different characteristics as described below. The mixer 26 may have any combination of features described herein. The 2 shows the ring 54 as a solid or solid surface. The 2 also shows that the spacers 66 as spot welds 72 can be formed, which the ring 54 from the inner wall 25 disconnect and attach or connect to this.

3 zeigt, dass der Ring 54 eine oder mehrere Öffnungen 73 durch die Stirnflächenoberfläche 55 aufweisen kann. Die Öffnungen 73 können an unterschiedlichen Stellen auf dem Ring 54 angeordnet sein und können eine Verschiedenheit von Mustern bilden. 3 zeigt auch, dass die Abstandselemente 66 durch Ansätze 74 gebildet sein können, die sich von der Außenoberfläche 57 des Rings 54 erstrecken. Ein entfernt gelegenes Ende der Ansätze 74 kann dann an die Mischleitung 24 angeschweißt sein, eingesetzt sein in die Mischleitung 24 oder in anderer Weise mit der Mischleitung 24 verbunden sein, um den Ring 54 mit der Innenwand 25 zu verbinden, daran anzubringen oder zu trennen, um so den Spalt 68 zu bilden. 3 shows that the ring 54 one or more openings 73 through the face surface 55 can have. The openings 73 can be at different places on the ring 54 can be arranged and can form a variety of patterns. 3 also shows that the spacers 66 through approaches 74 can be formed, extending from the outer surface 57 of the ring 54 extend. A distant end of the approaches 74 can then contact the mixing line 24 be welded, be inserted into the mixing line 24 or otherwise with the mixing line 24 be connected to the ring 54 with the inner wall 25 to join, attach or disconnect, so the gap 68 to build.

4 zeigt den Mischer 26 mit Mittelstrukturen 76, die sich in die Mittelöffnung 64 erstrecken. Diese Mittelstrukturen 76 können sich von der Innenoberfläche 56 des Rings 54 aus erstrecken oder von einer anderen Stelle oder von einem anderen Körper. Die Mittelstrukturen 76 können große Glieder, kleine Metalldrähte oder eine Masche von Drähten verwenden. 4 shows the mixer 26 with center structures 76 that are in the middle opening 64 extend. These middle structures 76 can be different from the inside surface 56 of the ring 54 extend from or from another body or from another body. The middle structures 76 can use large links, small metal wires or a mesh of wires.

5 zeigt, dass Prallplatten 78 dem Mischer 26 hinzugefügt werden können. Die Prallplatten 78 umfassen Prallöffnungen 80 und ein Ablenkmittel 82. Die Ablenkmittel 82 sind unter einem Winkel von mehr als 90° gegenüber dem Abgasstrom 16 angeordnet, um dadurch den Abgasstrom 16 durch die Prallöffnungen 80 mit einem Winkel zu leiten. Die Prallplatten 78 können durch Biegen eines Ausschnitts 84 oder durch Stanzen einer Muschelelements 86 gebildet werden. 6 zeigt, dass Ablenkmittel (Deflektoren) 82 auch von den Abstandselementen 66 oder den zentralen Strukturen 76 gebildet werden können. 5 shows that baffles 78 the mixer 26 can be added. The baffles 78 include baffles 80 and a deflecting means 82 , The deflection means 82 are at an angle of more than 90 ° to the exhaust flow 16 arranged to thereby the exhaust gas flow 16 through the baffles 80 to guide at an angle. The baffles 78 can by bending a section 84 or by punching a shell element 86 be formed. 6 shows that deflection means (deflectors) 82 also from the spacer elements 66 or the central structures 76 can be formed.

1 zeigt die Anordnung des Mischers 26 in der Mischleitung 24. Der Mischer 26 ist innerhalb der Innenwand 25 angeordnet, und zwar mit einem Mischerabstand 88 von der Einspritzspitze oder -düse 42. Der Mischerabstand 88 kann derart gewählt sein, dass die Größe des Reduktionssprays 44 relativ erweitert an die Größe der Mittelöffnung 64 dann ist, wenn der Spray 44 den Ring 54 erreicht. 1 shows the arrangement of the mixer 26 in the mixing pipe 24 , The mixer 26 is inside the inner wall 25 arranged, with a mixer distance 88 from the injection tip or nozzle 42 , The mixer distance 88 may be selected such that the size of the reduction spray 44 relatively expanded to the size of the central opening 64 then, if the spray 44 The ring 54 reached.

7 zeigt, dass der Mischer 26 in einem zweischenkligen Nachbehandlungssystem 90 verwendet werden kann. Das zweischenklige Nachbehandlungssystem 90 weist erste und zweite SCR-Schenkel 91 und 92 auf, und zwar zur Aufnahme des Abgasstroms 16 und des Reduktionsmittels 30 von dem Reduktionsmittelversorgungssystem 28. 7 shows that the mixer 26 in a two-step aftertreatment system 90 can be used. The two-legged aftertreatment system 90 has first and second SCR legs 91 and 92 on, and indeed for receiving the exhaust stream 16 and the reducing agent 30 from the reductant supply system 28 ,

Der Abgasstrom 16 von der Mischleitung 24 wird aufgespaltet oder unterteilt in einen Unterteilungsabschnitt 93 der Abgasleitung 18. Der Unterteilungsabschnitt 93 kann an einem Teilabstand 94 stromabwärts gegenüber dem Mischer 26 angeordnet sein. Der Teilabstand 94 kann länger sein als der Mischerabstand 88. In einem Ausführungsbeispiel ist der Teilabstand eine Funktion der Innenbreite 29. Der Teilabstand 94 kann annähernd das 1,2-fache der Innenbreite 29 sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Teilabstand oder Teilungsabstand 94 mehr als das 1,2-fache sein, zwischen dem 1- und 2-fachen liegen oder zwischen dem 1- und 3-fachen der inneren Breite 29.The exhaust gas flow 16 from the mixing pipe 24 is split or subdivided into a subdivision section 93 the exhaust pipe 18 , The subdivision section 93 can at a pitch 94 downstream of the mixer 26 be arranged. The part distance 94 can be longer than the mixer distance 88 , In one embodiment, the pitch is a function of the inside width 29 , The part distance 94 can be approximately 1.2 times the inside width 29 be. In other embodiments, the pitch or pitch may be 94 more than 1.2 times, between 1 and 2 times or between 1 and 3 times the inner width 29 ,

Das zweischenklige Nachbehandlungssystem 90 kann auch erste und zweite Eintrittsschenkel 95 und 96 aufweisen, und zwar zur Lieferung des Abgasstromes 16 zu dem Reduktionsmittelversorgungssystem 28. Der Abgasstrom 16 von dem ersten und zweiten Eintrittschenkel 95 und 96 wird aufgespaltet oder unterteilt in einem Kombinierung- oder Kombinationsabschnitt 97 der Abgasleitung 18.The two-legged aftertreatment system 90 can also have first and second entry legs 95 and 96 have, for the delivery of the exhaust stream 16 to the reductant supply system 28 , The exhaust gas flow 16 from the first and second entrance legs 95 and 96 becomes split or subdivided in a combination or combination section 97 the exhaust pipe 18 ,

Der erste und zweite Eintrittschenkel 95 und 96 ist dargestellt als das DPF 48 und den DOC 46 aufweisend, muss aber keines von beiden aufweisen oder kann noch andere Komponenten aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel sind erste und zweite Eintrittsschenkel 95, 96 ohne DPF 48 vorgesehen. Der erste und zweite Eintrittsschenkel 95, 96 ist ebenfalls wie gezeigt angeordnet, und zwar unter rechten Winkeln bezüglich den ersten und zweiten SCR-Schenkeln 91, 92, wobei aber auch andere Winkel vorgesehen sein können oder eine lineare Anordnung. Das zweischenklige Nachbehandlungssystem 90 kann auch in einer Kastenstruktur enthalten sein mit Innenwänden, die die Strömung des Abgases unterteilen.The first and second entrance legs 95 and 96 is shown as the DPF 48 and the DOC 46 having, but need have neither of them or may have other components. In one embodiment, first and second entry legs 95 . 96 without DPF 48 intended. The first and second entrance leg 95 . 96 is also arranged as shown, at right angles with respect to the first and second SCR legs 91 . 92 , but also other angles can be provided or a linear arrangement. The two-legged aftertreatment system 90 may also be contained in a box structure with inner walls that divide the flow of exhaust gas.

Die Komponenten des Mischers 26 können aus Stahl oder irgendeinem anderen einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein. Der Mischer 26 kann auch mit Materialien beschichtet sein, die bei der Umwandlung oder Hydrolyse des Reduktionsmittels 30 in NH3 assistieren.The components of the mixer 26 can be made of steel or any other of a variety of materials. The mixer 26 may also be coated with materials used in the conversion or hydrolysis of the reducing agent 30 assist in NH3.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Der Mischer 26 hilft oder assistiert bei der gleichmäßigen Verteilung oder Mischung des Reduktionsmittels 30 in dem Abgasstrom 16, fördert die Umwandlung des Reduktionsmittels 30 in NH3 und verhindert die Bildung von Abscheidungen. Der Mischer 26 sollte preiswert, klein und einen minimalen Rückdruck erzeugend sein. Diese Merkmale stehen jedoch oftmals in Konflikt miteinander. Beispielsweise können große und komplexe Strukturen effektiv sein für die gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels 30 in den Abgasstrom 16 und zur Förderung der Umwandlung des Reduktionsmittels 30 in NH3, wobei diese aber nicht billig sind, zu viel Raum einnehmen und oftmals einen großen Gegendruck erzeugen.The mixer 26 Helps or assists in the even distribution or mixing of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 , promotes the conversion of the reducing agent 30 in NH3 and prevents the formation of deposits. The mixer 26 should be inexpensive, small and generating a minimum back pressure. However, these features often conflict with each other. For example, large and complex structures can be effective for even distribution of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 and to promote the conversion of the reducing agent 30 in NH3, but these are not cheap, take up too much space and often create a large back pressure.

Gleichmäßig verteiltes Reduktionsmittel 30 im Abgasstrom 16 verbessert die Effizienz des SCR-Systems 20 durch gleichmäßige Einführung von NH3 zu allen Kanälen des SCR-Katalysators und daher kann eine größere Umwandlungsgröße oder -menge auftreten. Die gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels 30 im Abgasstrom 16 kann auch die Menge an Reduktionsmittel 30 reduzieren, die benötigt wird, um eine größere Effizienz zu erreichen. Die gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels 30 in dem Abgasstrom 16 kann auch verhindern, dass zuviel NH3 in einigen Gebieten des SCR-Katalysators auftritt, was einen NH3-Schlupf bewirken kann.Uniformly distributed reducing agent 30 in the exhaust stream 16 improves the efficiency of the SCR system 20 by uniform introduction of NH3 to all channels of the SCR catalyst, and therefore, a larger conversion amount or amount may occur. The uniform distribution of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 can also reduce the amount of reducing agent 30 which is needed to achieve greater efficiency. The uniform distribution of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 can also prevent too much NH3 from occurring in some areas of the SCR catalyst, which can cause NH3 slip.

Abscheidungen können sich dann bilden, wenn das Reduktionsmittel 30 nicht schnell in NH3 zerlegt wird und dicke Schichten an Reduktionsmittel 30 sammeln sich. Diese Schichten können sich aufbauen, wenn mehr Reduktionsmittel 30 eingesprüht wird oder gesammelt wird, was einen Kühleffekt haben kann, der die Zerlegung in NH3 verhindert. Infolgedessen sublimiert sich das Reduktionsmittel 30 in Kristalle oder wandelt sich in anderer Weise in feste oder solide Zusammensetzungen um, um eine Abscheidung zu bilden. Die Abscheidungszusammensetzung kann bestehen aus Biuret (NH2CONHCONH2) oder Cyanursäure ((NHCO)3) oder eine andere Zusammensetzung abhängig von den Temperaturen und anderen Bedingungen. Diese Abscheidungen können sich in Gebieten oder auch Oberflächen bilden, wo der Reduktionsmittelspray 44 auftrifft, sich absetzt oder stagniert.Deposits can form when the reducing agent 30 is not rapidly decomposed into NH3 and thick layers of reducing agent 30 collect themselves. These layers can build up when more reducing agents 30 is sprayed or collected, which may have a cooling effect that prevents decomposition into NH3. As a result, the reducing agent sublimes 30 in crystals or otherwise transforms into solid or solid compositions to form a deposit. The deposition composition may consist of biuret (NH 2 CONHCONH 2) or cyanuric acid ((NHCO) 3) or another composition depending on the temperatures and other conditions. These deposits can form in areas or even surfaces where the reducing agent spray 44 hits, settles or stagnates.

Diese Abscheidungen können negative Auswirkungen beim Betrieb des Leistungssystems 10 haben. Die Abscheidungen können die Strömung des Abgasstromes 16 verhindern, was höheren Gegendruck bewirkt und eine Verminderung der Leistungsfähigkeit und Effizienz von Motor 12 und Nachbehandlungssystem 14. Die Abscheidungen können die Strömung und die Mischung des Reduktionsmittels 30 in dem Abgasstrom 16 unterbrechen, wodurch die Zerlegung in NH3 reduziert wird und die NOx-Reduktionseffizienz vermindert wird. Die Bildung von Abscheidungen verbraucht auch Reduktionsmittel 30, macht die Steuerung der Einspritzung schwieriger und reduziert potenzieller Weise die NOx-Reduktionseffizienz. Die Abscheidungen können auch die Komponenten des SCR-Systems 20 korrodieren und degradieren.These deposits can negatively impact the operation of the power system 10 to have. The deposits can change the flow of the exhaust stream 16 prevent what causes higher backpressure and a reduction in engine efficiency and efficiency 12 and aftertreatment system 14 , The deposits may be the flow and the mixture of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 which reduces decomposition into NH3 and reduces NOx reduction efficiency. The formation of deposits also consumes reducing agents 30 , makes control of injection more difficult and potentially reduces NOx reduction efficiency. The deposits can also be the components of the SCR system 20 corrode and degrade.

Die Begrenzung des Rück- oder Gegendruckanstiegs ist auch wichtig. Hoher Gegendruck kann die Leistungsfähigkeit des Motors 12 schädigen. Ein hoher Gegendruck kann auch dazu führen, dass sich Abscheidungen bilden und das Abgas leckt.Limiting back pressure or back pressure increase is also important. High back pressure can increase engine efficiency 12 damage. A high backpressure can also cause deposits to form and the exhaust gas to leak.

Der Ring 54 kann einen begrenzten Gegendruck schaffen, während noch immer ein hohes Ausmaß des Mischens des Reduktionsmittels 30 in den Abgasstrom 16 erreicht wird. Die große Größe der Mittelöffnung 64 begrenzt Einschränkungen und schafft auch ein Tumbling oder Taumeln des Abgasstroms 16, was effektiv bei der Mischung des Reduktionsmittels 30 in den Abgasstrom 16 ist. Viele andere Mischerkonstruktionen erreichen die Mischung durch Verwirbeln oder durch Schaffen hoher Niveaus an Turbulenz. Diese Mischer besitzen Strukturen, die kompliziert und groß sind und die Tendenz besitzen, teuer zu sein und einen Gegendruck zu erzeugen. Im Gegensatz dazu wird das durch den Ring 54 erzeugte Tumbling bzw. Taumeln als effektiv erkannt beim Mischen, wobei es auch billig zu produzieren ist und keine große Gegendruckgröße wie andere Mischer erzeugt. Die ebene Form des Rings 54 erleichtert seine Herstellung durch Schneiden einfachen Blechmaterials, was billig ist. Darüber hinaus erfordern komplizierte Mischer kompliziertere Schnitte, Biegungen und Schweißungen, was teuer ist.The ring 54 can provide a limited back pressure while still allowing a high degree of mixing of the reductant 30 in the exhaust stream 16 is reached. The big size of the center opening 64 Limits limitations and also creates a tumbling or tumbling of the exhaust stream 16 , which is effective in mixing the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 is. Many other mixer designs achieve mixing by vortexing or creating high levels of turbulence. These mixers have structures that are complicated and large and that tend to be expensive and create a back pressure. In contrast, that is through the ring 54 generated tumbling or tumbling recognized as effective in mixing, and it is also cheap to produce and does not produce large backpressure like other mixers. The flat shape of the ring 54 facilitates its manufacture by cutting simple Sheet metal, which is cheap. In addition, complicated mixers require more complicated cuts, bends and welds, which is expensive.

Der Spalt 68 kann dazu verwendet werden, um zu gestatten, dass der Abgasstrom 16 vorbeifließt, wobei noch immer der oben beschriebene Tumbling- oder Taumeleffekt erreicht wird. Diese Nebenströmung verhindert die stagnierende Ansammlung von Reduktionsmittel 30, das ansonsten Abscheidungen bilden würde. Die Neben- oder Beiströmung hilft auch bei der Reduktion des Gegen- oder Rückdrucks. Wenn der Spalt 68 zu groß wäre, so würde der oben beschriebene Tumbling- oder Taumeleffekt verhindert, da eine signifikante Strömung einfach um den Ring 54 herum geht an Stelle durch die Mittelöffnung 64 zu taumeln. Wenn der Spalt 68 zu klein wäre, so kann die Nebenströmung nicht ausreichen, um Abscheidungen zu verhindern und signifikante Reduktionen beim Gegendruck zu erzeugen.The gap 68 can be used to allow the exhaust flow 16 flows past, while still the above-described tumbling or tumbling effect is achieved. This secondary flow prevents the stagnant accumulation of reducing agent 30 that would otherwise form deposits. The secondary or secondary flow also helps to reduce the back pressure or back pressure. If the gap 68 would be too large, so the tumbling or tumbling effect described above would be prevented because a significant flow just around the ring 54 around goes through the middle opening 64 to stumble. If the gap 68 Too small, then the secondary flow may not be sufficient to prevent deposits and to produce significant reductions in the back pressure.

Der Spalt 68 kann entlang des Umfangs sein entlang der Außenoberfläche 57 des Rings 54 angeordnet sein, da dies der Ort ist, wo sich das Reduktionsmittel sammeln würde. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Spalt 68 nur am Boden des Rings 24 vorgesehen sein, wo das Reduktionsmittel 30 sich ansonsten ansammeln würde.The gap 68 may be along the circumference along the outer surface 57 of the ring 54 be located, since this is the place where the reducing agent would collect. In some embodiments, the gap 68 only at the bottom of the ring 24 be provided where the reducing agent 30 otherwise accumulate.

Der Mischerabstand 88 des Mischers 26 von der Einspritz- oder Injektorspitze 42 kann die Bildung der Abscheidungen beeinflussen und die Mischeffektivität. Wenn der Mischerabstand 88 zu kurz ist, dann wird der Reduktionsmittelspray 44 in einem kleinen Volumen konzentriert, da der Spray sich nicht erweitert hat. Demgemäß kann der Reduktionsmittelspray 44 nur durch die echte Mitte der Mittelöffnung 64 verlaufen. Da der Spray 44 in einem kleinen Volumen konzentriert wäre und nur durch die Mittel der Mittelöffnung verläuft, kann der oben beschriebene Tumbling- oder Taumeleffekt nicht effektiv sein und die Mischung des Reduktionsmittels 30 in den Abgasstrom 16 kann nicht in dem gewünschten Ausmaß erfolgen. Wenn der Mischabstand 88 zu lang ist, dann wird der Reduktionsmittelspray 44 sich auf ein größeres Volumen expandiert haben und kann auf den Ring 54 oder die Innenwand 25 auftreffen vor der Umwandlung in NH3. Dieses Auftreffen kann Abscheidungen hervorrufen, wie es oben beschrieben wurde.The mixer distance 88 of the mixer 26 from the injector or injector tip 42 can influence the formation of the deposits and the mixing effectiveness. When the mixer distance 88 is too short, then the reducing agent spray 44 concentrated in a small volume because the spray did not expand. Accordingly, the reducing agent spray 44 only through the true center of the central opening 64 run. Because the spray 44 concentrated in a small volume and passing only through the center opening means, the tumbling or tumbling effect described above may not be effective and the mixture of the reducing agent 30 in the exhaust stream 16 can not be done to the extent desired. If the mixing distance 88 is too long, then the reducing agent spray 44 may have expanded to a larger volume and may be on the ring 54 or the inner wall 25 impinge before conversion to NH3. This impact can cause deposits as described above.

Die verwendeten Öffnungen 73 können helfen, den Gegendruck zu reduzieren und können auch das Gewicht reduzieren. Die Öffnungen 73 können auch verwendet werden, um Nebenströmungs- und Abflussgebiete zu erzeugen, wo Reduktionsmittel 30 sich ansammelt, wodurch Abscheidungen verhindert werden.The used openings 73 can help to reduce back pressure and can also reduce weight. The openings 73 can also be used to generate by-pass and run-off areas where reducing agents 30 accumulates, preventing deposits.

Die Mittelstrukturen 76 können mithelfen, den Reduktionsspray 44 aufzubrechen und zu atomisieren, wodurch die Umwandlung in NH3 unterstützt wird. Die Mittelstrukturen 76 können Turbulenz in den Abgasströmen 16 einführen, die bei der Umwandlung zu NH3 hilfreich sein kann. Die Mittelstrukturen 76 formen keine Abscheidungen, da sie in einer Region auftreten, die hohe Strömungsraten und hohe Temperaturen aufweist. Die Mittelstrukturen 76 können auch die Starrheit erhöhen und die bauliche Festigkeit des Mischers 26.The middle structures 76 can help, the reduction spray 44 break down and atomize, supporting the conversion to NH3. The middle structures 76 can cause turbulence in the exhaust gas streams 16 which may be helpful in converting to NH3. The middle structures 76 do not form deposits because they occur in a region that has high flow rates and high temperatures. The middle structures 76 can also increase the rigidity and the structural strength of the mixer 26 ,

Die Prallplatten 78 können verwendet werden, um eine Wirbelbildung einzuführen, und zwar zusätzlich zu dem Tumbling- oder Taumeleffekt, und zwar in dem Abgasstrom 16 für eine zusätzliche Mischung. In einigen Ausführungsbeispielen erzeugen die Prallplatten 78 entgegenrotierende Wirbel. Wie die Öffnungen 73 können auch die Prallplatten 78 helfen, den Gegendruck zu reduzieren und können auch das Gewicht vermindern. Die Prallplatten 78 können auch verwendet werden, um die Neben- oder Beiströmung zu erzeugen und Gebiete schaffen, wo sich Reduktionsmittel 30 ansammelt, wodurch Abscheidungen verhindert werden.The baffles 78 may be used to induce vortex formation, in addition to the tumbling or tumbling effect, in the exhaust stream 16 for an extra mix. In some embodiments, the baffles produce 78 counter-rotating vortices. Like the openings 73 can also use the baffles 78 help to reduce the back pressure and can also reduce the weight. The baffles 78 can also be used to create the by-pass and create areas where reducing agents 30 accumulates, whereby deposits are prevented.

Der Mischer 26 kann auch geeignet sein für das Dualschenkel-Nachbehandlungssystem 90. Dualschenkel-Nachbehandlungssysteme 90 werden oftmals mit großen Motorsystemen verwendet. Die Dualschenkel-Nachbehandlungssysteme 90 gestatten die Verwendung kleinerer Nachbehandlungssubstrate. Da diese Substrate oftmals komplizierte Keramikkörper sind, können sie wirtschaftlich in kleineren Größen hergestellt werden. Die kleineren Größen können auch die Verpackungsoptionen verbessern und die Strömungsmittelverteilung über die Stirnfläche der Substrate verbessern.The mixer 26 may also be suitable for the dual leg aftertreatment system 90 , Dual leg aftertreatment systems 90 are often used with large engine systems. The dual-leg aftertreatment systems 90 allow the use of smaller aftertreatment substrates. Since these substrates are often complex ceramic bodies, they can be produced economically in smaller sizes. The smaller sizes can also improve packaging options and improve fluid distribution across the face of the substrates.

Da der Mischer 26 begrenzten Gegendruck einführt, kann er gleichförmig die Strömungen des Abgasstroms 16 von den ersten und zweiten Eintrittsschenkeln 95 und 96 kombinieren. Der durch den Mischer 26 erzeugte Tumbling- oder Taumeleffekt kann auch dabei helfen, die Strömungen in den ersten und zweiten Abgasschenkeln 91 und 92 des Abgasstromes 16 aufzuteilen. Mischer, die stark von der Wirbelbildung und Turbulenz abhängen, können eine vorgespannte Strömung erzeugen zu entweder den ersten oder den zweiten Austrittsschenkeln 91 und 92.Because the mixer 26 Introduces limited back pressure, it can uniformly the flows of the exhaust stream 16 from the first and second entry legs 95 and 96 combine. The one by the mixer 26 The tumbling or tumbling effect generated may also help to control the flows in the first and second exhaust legs 91 and 92 the exhaust stream 16 divide. Mixers that are highly dependent on vortex formation and turbulence can create a biased flow to either the first or second exit legs 91 and 92 ,

Der Teilungsabstand 94 kann die gleichmäßige Unterteilung der Strömung des Abgasstroms 16 in die ersten und zweiten Austrittsschenkeln 91 und 92 beeinflussen und die Bildung von Abscheidungen verhindern.The pitch 94 can the uniform subdivision of the flow of exhaust gas flow 16 in the first and second exit legs 91 and 92 influence and prevent the formation of deposits.

Der Unterteilungsabstand 94 kann die gleichmäßige Unterteilung der Strömung des Abgasstroms 16 in die ersten und zweiten Austrittsschenkel 91 und 92 verhindern. Wenn der Unterteilungsabstand 94 zu kurz ist, dann kann das Reduktionsmittel 30 nicht Zeit haben, um in NH3 sich umzuwandeln und der Tumblingeffekt von dem Mischer 26 kann groß sein. Eine schlechte Umwandlung in NH3 vor dem Unterteilungsabschnitt 93 kann die Abscheidungen bewirken, wenn das Reduktionsmittel auf die Wände auftrifft. Das große Tumbling kann eine Vorspannung hervorrufen, und zwar zu den ersten und zweiten Austrittsschenkeln 91 und 92. Wenn der Unterteilungsabstand zu lang ist, so kann dies zu Verpackungsherausforderungen des Dualschenkel-Nachbehandlungssystems 90 führen und kann bewirken, dass Wärme verloren geht, die benötigt wird, um den SCR-Katalysator 22 zu aktivieren und die Bildung von Abscheidungen zu verhindern.The subdivision distance 94 can the uniform subdivision of the flow of exhaust gas flow 16 in the first and second exit legs 91 and 92 prevent. If the subdivision distance 94 is too short, then the reducing agent 30 not time have to convert to NH3 and the tumbling effect of the mixer 26 can be big. A bad conversion to NH3 before the subdivision section 93 may cause the deposits when the reducing agent impinges on the walls. The large tumbling can create a bias to the first and second exit legs 91 and 92 , If the pitch is too long, packaging challenges of the dual leg aftertreatment system may arise 90 cause and can cause heat is lost, which is needed to the SCR catalyst 22 to activate and prevent the formation of deposits.

Der Mischer 26 wurde oben beschrieben bei der Unterstützung der Einführung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom und es wurde auch ins Auge gefasst, dass der Mischer 26 dazu verwendet werden könnte, die Einführung von irgendeiner Verschiedenheit von Substanzen in irgendeine Verschiedenheit von Strömungen durchzuführen. Obwohl die offenbarten Ausführungsbeispiele, wie sie hier beschrieben sind, verkörpert werden können, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann bei Betrachtung der Beschreibung und der Durchführung der Offenbarung zugänglich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als beispielhaft angesehen werden und der wahre Bereich der Erfindung durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.The mixer 26 has been described above in supporting the introduction of a reducing agent into an exhaust stream and it has also been envisaged that the mixer 26 could be used to carry out the introduction of any variety of substances into any variety of flows. Although the disclosed embodiments as described herein may be embodied without departing from the scope of the claims, those skilled in the art will recognize that various modifications and variations can be made. Other embodiments will be apparent to those skilled in the art upon consideration of the specification and practice of the disclosure. It is intended that the specification and examples be regarded as exemplary and that the true scope of the invention be defined by the claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Ein Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14), welches folgendes aufweist: Einen Injektor (40) konfiguriert zum Einführen eines Reduktionsmittels (30) in eine Abgasleitung (24) eines Motors (12) und ein Ring (54) angeordnet in der Abgasleitung (24)An engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) comprising: an injector ( 40 ) configured to introduce a reducing agent ( 30 ) in an exhaust pipe ( 24 ) of an engine ( 12 ) and a ring ( 54 ) arranged in the exhaust pipe ( 24 ) Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 1, wobei der Ring (54) eben bzw. planar ist.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to claim 1, wherein the ring ( 54 ) is planar. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach Ansprüchen 1–2, wobei der Ring (54) toroidförmig ist und einen rechteckigen Querschnitt besitzt.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to claims 1-2, wherein the ring ( 54 ) is toroidal and has a rectangular cross-section. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Ring (54) eine Mittelöffnung (64) definiert und zwar mit einer Fläche entlang einer Querebene (65) der Abgasleitung (24), die zwischen 50% und 70% der Fläche der Querebene (65) innerhalb der Abgasleitung (24) ist.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to any one of claims 1-3, wherein the ring ( 54 ) a central opening ( 64 ) defined with an area along a transverse plane ( 65 ) of the exhaust pipe ( 24 ) between 50% and 70% of the area of the transverse plane ( 65 ) within the exhaust pipe ( 24 ). Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der Ring (54) einen Spalt (68) definiert, der sich um den Umfang des Rings (54), gebildet durch Abstandselemente (66), erstreckt, wobei die Abstandselemente (66) sich zwischen einer Außenoberfläche (57) des Rings und einer Innenwand (25) der Abgasleitung 24 erstrecken.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to any one of claims 1-4, wherein the ring ( 54 ) a gap ( 68 ) defined around the circumference of the ring ( 54 ) formed by spacers ( 66 ), wherein the spacer elements ( 66 ) between an outer surface ( 57 ) of the ring and an inner wall ( 25 ) of the exhaust pipe 24 extend. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 5, wobei der Spalt (68) eine Breite (70) besitzt, die zwischen 1/16 und ½ Zoll liegt.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to claim 5, wherein the gap ( 68 ) a width ( 70 ), which is between 1/16 and ½ inches. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach Anspruch 5, wobei der Spalt (68) eine Fläche besitzt und zwar entlang der Querebene (65) der Abgasleitung (24), die zwischen 0,5% und 5% der Fläche der Querebene (65) innerhalb der Abgasleitung (24) liegt.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to claim 5, wherein the gap ( 68 ) has an area along the transverse plane ( 65 ) of the exhaust pipe ( 24 ) between 0.5% and 5% of the area of the transverse plane ( 65 ) within the exhaust pipe ( 24 ) lies. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der Ring (54) mit einem Abstand (88) gegenüber dem Injektor (40) angeordnet ist, so dass ein Spray oder Strahl (44) des Reduktionsmittels (30) nicht größer ist als eine Mittelöffnung (64), wenn der Spray oder Strahl (44) den Ring (54) erreicht.Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to any one of claims 1-7, wherein the ring ( 54 ) with a distance ( 88 ) opposite the injector ( 40 ) is arranged so that a spray or jet ( 44 ) of the reducing agent ( 30 ) is not larger than a central opening ( 64 ), if the spray or jet ( 44 ) The ring ( 54 ) reached. Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Abgasleitung (24) in zwei oder mehr Schenkel (91, 92) aufgeteilt ist und zwar stromabwärts gegenüber dem Ring (54) mit einem Abstand (94) vom Ring (54), der größer ist als eine Breite (29) der Abgasleitung (24).Engine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to any one of claims 1-8, wherein the exhaust pipe ( 24 ) in two or more legs ( 91 . 92 ) is divided downstream of the ring ( 54 ) with a distance ( 94 ) from the ring ( 54 ), which is greater than a width ( 29 ) of the exhaust pipe ( 24 ). Motorabgas-Nachbehandlungssystem (14) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei der Ring (54) eine Vielzahl von Öffnungen (73) aufweist, Deflektoren (82) und Mittelstrukturen (76), die sich von einer Mittelöffnung (64) im Ring (54) erstreckenEngine exhaust aftertreatment system ( 14 ) according to any one of claims 1-9, wherein the ring ( 54 ) a plurality of openings ( 73 ), deflectors ( 82 ) and central structures ( 76 ) extending from a central opening ( 64 ) in the ring ( 54 )
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