DE112011103519T5

DE112011103519T5 - Abgasstrom-Wirbelbrecher

Info

Publication number: DE112011103519T5
Application number: DE112011103519T
Authority: DE
Inventors: Ryan A. Floyd; Christopher J. Kleinfeld; Manoj K. Sampath; Michael L. Shovels; Rik S. Baert; Erik van den Tillaart; Joseph G. Ralph; James J. Reynolds, Iii; Larry J. Geer; Robert P. M. Cloudt; Johannes P. M. Smeulers
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: JP2013543561A; CN103210192A; DE112011103519B4; US20120090305A1; BR112013009374A2; WO2012054437A3; US8438839B2; KR20130055688A; KR101512362B1; JP5746355B2; CN103210192B; WO2012054437A2

Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem zur Reduktion von Emissionen aus einem Motor beinhaltet eine Abgasleitung, die dafür eingerichtet ist, einen Abgasstrom von einem Motor zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung zu führen. Eine Einspritzdüse spritzt durch eine Öffnung in der Leitung ein Reagens in den Abgasstrom ein. Ein Wirbelbrecher beinhaltet eine Halterung mit einer zylindrischen Hülse, die sich durch die Öffnung erstreckt, sowie ein aufgeweitetes Rohr, das in der zylindrischen Hülse angeordnet und an dieser befestigt ist. Ein Fenster erstreckt sich durch einen prozessaufwärtigen Abschnitt der zylindrischen Hülse und legt das aufgeweitete Rohr für den Abgasstrom frei. Die Hülse beinhaltet eine prozessabwärtige Öffnung in Fluidverbindung mit dem Fenster.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Einspritzsysteme und insbesondere betrifft sie ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines Reagens in einen Abgasstrom von einem Motor.
Stand der Technik
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen betreffs der vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt dem Stand der Technik angehören.
Magermixmotoren stellen eine verbesserte Kraftstoffeffizienz bereit, indem sie mit einer Menge an Sauerstoff arbeiten, die über die für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffes notwendige Menge hinausgeht. Derartige Motoren werden als „mager” laufend oder als „Magermixmotor” bezeichnet. Diese Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird jedoch durch unerwünschte Schadstoffemissionen aufgehoben, insbesondere in Form von Stickoxiden (NOx).
Ein Verfahren zur Reduktion von NOx-Emissionen aus Magermix-Verbrennungsmotoren ist als selektive katalytische Reduktion (SCR) bekannt. Die SCR beinhaltet, wenn sie zum Beispiel verwendet wird, um NOx-Emissionen von einem Dieselmotor zu reduzieren, das Einspritzen eines atomisierten Reagens in den Abgasstrom des Motors im Verhältnis zu einem oder mehreren ausgewählten Motorbetriebsparametern, wie beispielsweise Abgastemperatur, Motordrehzahl oder Motorlast, gemessen anhand von Motorkraftstoff-Durchfluss, Turboladedruck oder Abgas-NOx-Massendurchfluss. Das Reagens-Abgas-Gemisch wird durch einen Reaktor geleitet, der einen Katalysator enthält, wie zum Beispiel Aktivkohle oder Metalle, wie beispielsweise Platin, Vanadium oder Wolfram, die in der Lage sind, die NOx-Konzentration in Gegenwart des Reagens zu reduzieren.
Eine wässrige Harnstofflösung ist bekanntermaßen ein wirksames Reagens in SCR-Systemen für Dieselmotoren. Die Verwendung einer derartigen wässrigen Harnstofflösung oder anderer Reagenzien kann jedoch Nachteile mit sich bringen. Harnstoff ist hoch-korrosiv und greift mechanische Komponenten des SCR-Systems an, wie beispielsweise die Einspritzdüsen, die verwendet werden, um das Harnstoffgemisch in den Abgasstrom einzuspritzen. Außerdem neigt Harnstoff bei längerem Einwirken hoher Temperaturen, wie sie in Dieselabgassystemen zu finden sind, zum Verfestigen. Verfestigter Harnstoff kann sich in den engen Durchtrittswegen ansammeln und durch Mündungsöffnungen, die typischerweise in Einspritzdüsen zu finden sind, austreten. Verfestigter Harnstoff kann bewegliche Teile der Einspritzdüse verschmutzen und jegliche Öffnungen zusetzen, was die Einspritzdüse unverwendbar macht. Verfestigter Harnstoff kann außerdem Gegendruck- und Emissionsreduktionsprobleme in einem System verursachen. Dies tritt auf, da das Reagens eine Ablagerung erzeugt statt das NOx zu reduzieren.
Verschiedene gegenwärtige Einspritzsysteme beinhalten Montageanordnungen, welche die Einspritzdüse mit einem zuvor bestimmten Abstand von der Abgasleitung entfernt positionieren. Einige Einspritzdüsen-Montageanordnungen können als „Einlegevorbau”- oder „Abstands”-Stil bezeichnet werden. Diese Montageanordnung kann Rückführungswirbel und Kaltstellen an oder nahe der Einspritzdüsen-Montagestelle und der Reagenseintrittsmündung mit sich bringen. Während des Harnstoffeinspritzens können die Rückführungswirbel und die reduzierte Temperatur im Montagebereich zu einer Reagensablagerung führen, die den Montagebereich zusetzen und in den Abgasstrom ragen kann.
Des Weiteren können sich im Katalysator Reagensablagerungen bilden, wenn das Reagensgemisch nicht fein atomisiert ist, die die Arbeit des Katalysators hemmen und dadurch die Effektivität des SCR-Systems reduzieren. Hohe Einspritzdrücke sind ein Weg, um das Problem unzureichender Atomisierung des Harnstoffgemischs zu minimieren. Hohe Einspritzdrücke führen jedoch oft zu einer überhöhten Eindringtiefe der Sprühfahne aus der Einspritzdüse in den Abgasstrom, was das Auftreffen der Fahne auf die Innenfläche der Abgasleitung gegenüber der Einspritzdüse bewirkt. Die überhöhte Eindringtiefe führt zu einer ineffizienten Nutzung des Harnstoffgemischs und verkleinert den Bereich, in dem das Fahrzeug mit reduzierten NOx-Emissionen betrieben werden kann. Von einem Fahrzeug kann nur eine begrenzte Menge eines Reagens mitgeführt werden und das Mitgeführte sollte effizient verwendet werden, um die Fahrzeugreichweite zu maximieren und die Notwendigkeit des Nachfüllens des Reagens zu reduzieren.
Des Weiteren können Reagenzien schlechte Schmiermittel sein. Diese Eigenschaft beeinflusst bewegliche Teile in der Einspritzdüse nachteilig und erfordert, dass zwischen zueinander beweglichen Teilen in einer Einspritzdüse spezielle Passungen, Abstandsmaße und Toleranzen verwendet werden. Einige Reagenzien weisen einen starken Hang zum Austreten auf. Diese Eigenschaft beeinflusst Passflächen negativ, was an vielen Stellen verstärkte Dichtungsressourcen erfordert.
Es kann von Vorteil sein, Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um ein Reagens in den Abgasstrom eines Magermixmotors einzuspritzen, um die Reagensablagerung zu minimieren und die Lebensdauer der Komponenten der Einspritzdüse zu verlängern.
Die Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung stellen die vorstehend genannten und weitere Vorteile bereit.
Kurzdarstellung der Erfindung
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Übersicht über die Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung des gesamten Schutzumfangs und aller Merkmale derselben.
Ein Abgasbehandlungssystem zur Reduktion von Emissionen von einem Motor beinhaltet eine Abgasleitung, die dafür eingerichtet ist, einen Abgasstrom von einem Motor zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung zu führen. Durch eine Öffnung in der Leitung spritzt eine Einspritzdüse ein Reagens in den Abgasstrom ein. Ein Wirbelbrecher beinhaltet eine Halterung mit einer zylindrischen Hülse, die sich durch die Öffnung sowie ein aufgeweitetes Rohr erstreckt, das an der zylindrischen Hülse befestigt und darin angeordnet ist. Ein Fenster erstreckt sich durch einen prozessaufwärtigen Abschnitt der zylindrischen Hülse und legt das aufgeweitete Rohr für den Abgasstrom frei. Die Hülse beinhaltet eine prozessabwärtige Öffnung in Fluidverbindung mit dem Fenster.
Für ein Abgasbehandlungssystem ist ein Abgasstrom-Wirbelbrecher bereitgestellt. Das Abgasbehandlungssystem beinhaltet eine Abgasleitung, die einen Abgasstrom von einem Motor zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung führt, und eine Einspritzdüse zum Einspritzen eines Reagens in den Abgasstrom. Der Wirbelbrecher umfasst eine Halterung, die dafür eingerichtet ist, die Einspritzdüse an der Leitung zu befestigen. Die Halterung beinhaltet eine zylindrische Hülse, die dafür eingerichtet ist, im Abgasstrom angeordnet zu werden, und einen Flansch. Ein Rohr weist ein aufgeweitetes Ende auf, das an der Hülse befestigt ist, und ein freies Ende, das von der Hülse beabstandet ist. Ein Fenster erstreckt sich durch einen prozessaufwärtigen Abschnitt der zylindrischen Hülse und legt das aufgeweitete Ende für den Abgasstrom frei. Die Hülse beinhaltet ferner eine prozessabwärtige Öffnung. Ein erster Durchtrittsweg nimmt den Abgasstrom auf und erstreckt sich zwischen dem Fenster und der prozessabwärtigen Öffnung. Ein zweiter Durchtrittsweg nimmt den Abgasstrom auf und erstreckt sich vom Fenster über eine Außenfläche des Rohres, um das freie Rohr herum und durch das Rohr zum aufgeweiteten Ende.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier gegebenen Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die hier beschriebenen Zeichnungen sollen lediglich ausgewählte Ausführungsformen veranschaulichen und nicht alle im Bereich des Möglichen liegenden Anwendungsformen darstellen und sie sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
1 zeigt ein Schema eines beispielhaften Verbrennungsmotors mit einem Emissionssteuersystem, das eine Einspritzdüsenanordnung gemäß den vorliegenden Lehren verwendet,
2 ist eine Perspektivansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung,
3 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Vorrichtung,
4 ist eine Perspektivansicht eines Abgasstrom-Wirbelbrecherabschnittes der Abgasbehandlungsvorrichtung,
5 ist eine Draufsicht auf den Abgasstrom-Wirbelbrecherabschnitt der Abgasbehandlungsvorrichtung,
6 ist eine Seitenansicht des Abgasstrom-Wirbelbrecherabschnittes der Abgasbehandlungsvorrichtung,
7 ist eine Perspektivansicht eines Adapters der Abgasbehandlungsvorrichtung,
8 ist eine Querschnittsansicht des Wirbelbrechers und Adapters und
9 ist ein Geschwindigkeitsverteilungsmodell eines Abgasflusses durch den Wirbelbrecher.
Gleichlautende Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen gleichartige Teile.
Detaillierte Beschreibung
Nun werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen näher beschrieben.
Es versteht sich, dass die vorliegenden Lehren zwar in Verbindung mit Dieselmotoren und der Reduktion von NOx-Emissionen beschrieben sein mögen, jedoch im Zusammenhang mit jedem beliebigen Abgasstrom verwendet werden können, wie beispielsweise als nicht einschränkende Beispiele jene von einem Dieselmotor, Benzinmotor, einer Turbine, einer Brennstoffzelle, einem Strahltriebwerk oder jeder anderen Energiequelle, die einen Auslassstrom ausgibt. Darüber hinaus können die vorliegenden Lehren im Zusammenhang mit der Reduktion jeder beliebigen unerwünschten Emission verwendet werden. Zum Beispiel unterliegt auch das Einspritzen von Kohlenwasserstoffen zur Regeneration von Dieselrußfiltern dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung. Für eine zusätzliche Beschreibung sollte die Aufmerksamkeit auf die gemeinsam übertragene US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2009/0179087A1, eingereicht am 21. November 2008, mit dem Titel „Method And Apparatus For Injecting Atomized Fluids” gerichtet werden, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
In Bezug auf die Figuren ist ein Schadstoffsteuersystem 8 zur Reduktion von NOx-Emissionen aus dem Abgas eines Dieselmotors 21 bereitgestellt. In 1 verkörpern durchgehende Linien zwischen den Elementen des Systems Fluidleitungen für ein Reagens und gestrichelte Linien elektrische Verbindungen. Das System der vorliegenden Lehren kann einen Reagenstank 10 zum Aufbewahren des Reagens und ein Abgabemodul 12 zum Abgeben des Reagens aus dem Tank 10 beinhalten. Das Reagens kann eine Harnstofflösung sein, ein Kohlenwasserstoff, ein Alkylester, Alkohol, eine organische Verbindung, Wasser oder dergleichen und es kann eine Mischung oder eine Kombination daraus sein. Es versteht sich außerdem, dass im System ein oder mehrere Reagenzien zur Verfügung stehen können und diese einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Der Tank 10 und das Abgabemodul 12 können ein integriertes Reagenstank/-abgabe-Modul bilden. Ebenfalls als Teil des Systems 8 sind eine elektronische Einspritzsteuerung 14, eine Reagenseinspritzdüse 16 und ein Abgassystem 19 bereitgestellt. Das Abgassystem 19 beinhaltet eine Abgasleitung 18, die einen Abgasstrom zu mindestens einem Katalysatorbett 17 bereitstellt.
Das Abgabemodul 12 kann eine Pumpe umfassen, die Reagens vom Tank 10 über eine Zufuhrleitung 9 führt. Der Reagenstank 10 kann aus Polypropylen, epoxidbeschichtetem Kohlenstoffstahl, PVC oder rostfreiem Stahl bestehen und gemäß der Anwendung bemessen sein (z. B. Fahrzeuggröße, beabsichtigte Verwendung des Fahrzeugs und dergleichen). Es kann ein Druckregler (nicht dargestellt) bereitgestellt sein, um das System auf einem zuvor bestimmten Drucksollwert zu halten (z. B. verhältnismäßig geringe Drücke von etwa 60 bis 80 psi oder bei einigen Ausführungsformen ein Druck von etwa 60 bis 150 psi), und dieser kann in der Rückführungsleitung 35 von der Reagenseinspritzdüse 16 angeordnet sein. In der Zufuhrleitung 9, die zur Reagenseinspritzdüse 16 führt, kann ein Drucksensor bereitgestellt sein. Das System kann außerdem verschiedene Frostschutzstrategien enthalten, um gefrorenes Reagens zu tauen oder um das Einfrieren des Reagens zu verhindern. Während des Systembetriebes kann das Reagens, unabhängig davon, ob die Einspritzdüse Reagens in die Abgase abgibt oder nicht, zwischen dem Tank 10 und der Reagenseinspritzdüse 16 kontinuierlich umgewälzt werden, um die Einspritzdüse zu kühlen und die Verweilzeit des Reagens in der Einspritzdüse zu minimieren, so dass das Reagens kühl bleibt. Kontinuierliche Reagensumwälzung kann für temperaturempfindliche Reagenzien notwendig sein, wie beispielsweise für wässrigen Harnstoff, der bei Kontakt mit erhöhten Temperaturen von 300°C bis 650°C, wie sie in einem Motorabgassystem zu erwarten sind, zur Verfestigung neigt.
Des Weiteren kann es wünschenswert sein, das Reagensgemisch unter 140°C zu halten und vorzugsweise in einem niedrigeren Betriebsbereich zwischen 5°C und 95°C, um sicherzustellen, dass die Verfestigung des Reagens verhindert wird. Verfestigtes Reagens kann, wenn man seine Bildung zulässt, die beweglichen Teile und Öffnungen der Einspritzdüse verschmutzen.
Die Menge an erforderlichem Reagens kann mit Last, Motordrehzahl, Motorgeschwindigkeit, Abgastemperatur, Abgasdurchfluss, Motorkraftstoff-Einspritzzeitpunkt, gewünschter NOx-Reduktion, Luftdruck, relativer Luftfeuchte, AGR-Rate und Motorkühlmitteltemperatur variieren. Ein NOx-Sensor oder -Messgerät 25 ist prozessabwärts des Katalysatorbetts 17 angeordnet. Der NOx-Sensor 25 dient dazu, ein Signal auszugeben, das einer Motorsteuereinheit 27 den NOx-Gehalt des Abgases anzeigt. Alle oder einige der Motorbetriebsparameter können von der Motorsteuereinheit 27 über den Motor/Fahrzeug-Datenbus zur elektronischen Reagenseinspritzsteuerung 14 geführt werden. Die elektronische Reagenseinspritzsteuerung 14 kann auch als Teil der Motorsteuereinheit 27 vorhanden sein. Abgastemperatur, Abgasdurchfluss und Abgasgegendruck und andere Fahrzeugbetriebsparameter können durch entsprechende Sensoren gemessen werden.
In 2 bis 8 ist eine Abgasbehandlungsbaugruppe 100 derart definiert, dass sie eine Abgasleitung 18 und eine Einspritzdüse 16 beinhaltet. Die Abgasleitung 18 beinhaltet ein im Wesentlichen zylindrisches Rohr 102, das einen Abgasdurchtrittsweg 104 definiert. Das zylindrische Rohr 102 beinhaltet eine Innenfläche 106 und eine Außenfläche 108.
Die Einspritzdüse 16 beinhaltet einen Körper 150, der eine zylindrische Kammer 152 definiert, die ein axial bewegliches Ventilelement 154 aufnimmt. Der Körper 150 beinhaltet eine Austrittsöffnung 156 als Auslassstelle für eingespritztes Reagens. Ein Ventilsitz 146 ist nahe der Austrittsöffnung 156 gebildet, in den wahlweise ein Ventilelement 154 einrückt, um das Einspritzen des Reagens in den Abgasfließweg zu steuern. Das Ventilelement 154 ist entlang einer Achse der Reagenseinspritzung 158 beweglich.
Ein Adapter 159 ist am Körper 150 befestigt und beinhaltet einen sich radial auswärts erstreckenden Flansch 160. Zwischen Flansch 160 und Außenfläche 108 kann ein Wirbelbrecher 162 eingesetzt sein. Eine Klemme (nicht dargestellt) oder eine andere geeignete Verbindungsvorrichtung befestigt Flansch 160 und Wirbelbrecher 162 am Rohr 102.
Der Wirbelbrecher 162 beinhaltet eine Halterung 170, die an einem aufgeweiteten Rohr 172 befestigt ist. Die Halterung 170 beinhaltet einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Hohlkörper 174, der an einem Flansch 176 befestigt ist. Eine Durchgangsöffnung 178 erstreckt sich durch den Flansch 176 sowie den Körper 174 und wird durch eine innere, im Wesentlichen zylindrisch geformte Oberfläche 180 definiert. Der Körper 174 beinhaltet außerdem eine äußere, zylindrisch geformte Oberfläche 182.
Am Ende des Körpers 174, gegenüber dem Flansch 176, ist ein Fenster 184 angeordnet. Das Fenster 184 ist durch eine erste sich axial erstreckende Fläche 186 sowie eine zweite sich axial erstreckende Fläche 188 definiert. Eine sich umlaufend erstreckende Abschlussfläche 190 verbindet die erste sich axial erstreckende Fläche 186 mit der zweiten sich axial erstreckenden Fläche 188. Die umlaufende Abschlussfläche 190 ist zu einer Endabschlussfläche 192 des Körpers 174 versetzt. Es ist vorgesehen, dass die Abschlussfläche 190 eine gewölbte Oberfläche ist, die sich im Allgemeinen parallel zur Abschlussfläche 192 erstreckt. Insbesondere ist die Abschlussfläche 190 leicht gewölbt, wobei eine Höhe 196 des Fensters 184 an einem Umlaufmittelpunkt zwischen der ersten sich axial erstreckenden Fläche 186 und der zweiten sich axial erstreckenden Fläche 188 am höchsten ist.
Das aufgeweitete Rohr 172 ist vorzugsweise als dünnwandiges Metallelement konstruiert, das eine Außenfläche 200 und eine Innenfläche 202 aufweist. Die Flächen 200 und 202 können als aufgeweitete Flächen mit einer parabolischen, konischen oder einer anderen geometrischen Form gebildet sein. Das aufgeweitete Rohr 172 beinhaltet ein erstes oder freies Ende 204 und ein zweites Ende 206. Das aufgeweitete Rohr 172 ist derart in einer Durchgangsöffnung 178 angeordnet, dass das Ende 206 des aufgeweiteten Rohres 172 axial ein minimales Stück über die Abschlussfläche 192 hinausragt. Am zweiten Ende 206 weitet sich die Außenfläche 200 nach außen auf, um einen maximalen Durchmesser zu definieren, der etwas größer als die Durchgangsöffnung 178 ist. Somit legt sich eine Innenkante der Abschlussfläche 192 an die Fläche 200 des aufgeweiteten Rohres 172, wenn das aufgeweitete Rohr 172 in die Durchgangsöffnung 178 eingesetzt wird. Das aufgeweitete Rohr 172 wird mittels eines geeigneten Verfahrens, wie beispielsweise Schweißen, an dieser Stelle an der Halterung 170 befestigt. Der Rest des aufgeweiteten Rohres 172, der das freie Ende 204 beinhaltet, ist von der Halterung 170 beabstandet.
Sobald das aufgeweitete Rohr 172 an der Halterung 170 befestigt ist, wird ein Abschnitt des Körpers 174 und des aufgeweiteten Rohres 172 entfernt. Schneid- oder Ausschleifprozesse können einen Abschnitt des Körpers 174 und einen Abschnitt des aufgeweiteten Rohres 172 effizient entfernen, um eine Öffnung 210 zu definieren. Infolge der schrägen Form der Fläche 200 und der zylindrischen Form der Durchgangsöffnung 178 ist ein Lüftungsdurchtrittsweg 212 gebildet. Der Lüftungsdurchtrittsweg 212 erstreckt sich vom Fenster 184 entlang der Außenfläche 200 und setzt sich zur Öffnung 210 fort.
Wie in 3 dargestellt ist der Wirbelbrecher 162 so ausgerichtet, dass das Fenster 184 an einer prozessaufwärtigen Stelle und die Öffnung 210 an einer prozessabwärtigen Stelle im Abgasstrom, der durch die Abgasleitung 18 fließt, angeordnet sind. Das Fenster 184 legt, basierend auf der prozessaufwärtigen Anordnungsstelle des Fensters 184, einen Abschnitt des aufgeweiteten Rohres 172 für den Abgasstrom frei. Da das aufgeweitete Rohr 172 über den größten Teil seiner Länge vom zylindrischen Rohr 102 beabstandet ist, fungieren das Fenster 184 und die Außenfläche 200 als Löffel, um einen Teil des Abgasstromes in den Wirbelbrecher 162 zu lenken. Ein Teil des Abgasstromes bewegt sich den Lüftungsdurchtrittsweg 212 entlang (4 und 5). Ein weiterer Teil des Abgasstromes folgt einem zweiten Durchtrittsweg, der durch das Bezugszeichen 213 gekennzeichnet ist (9).
Wie am deutlichsten in 8 gezeigt, beinhaltet der Adapter 159 einen Ansatz 214, der sich axial vom Flansch 160 in die Durchgangsöffnung 178 erstreckt. Eine Durchgangsöffnung 216 erstreckt sich durch den Ansatz 214, um das Fließen von eingespritztem Reagens in den Abgasdurchtrittsweg 104 zu ermöglichen. Eine halbtoroidale Oberfläche 218 ist an einem Boden des Ansatzes 214 gebildet und vom freien Ende 204 beabstandet, um einen Abschnitt des Durchtrittsweges 213 zu definieren. Der Durchtrittsweg 213 erstreckt sich vom Fenster 184 entlang der Außenfläche 200, um das erste Ende 204 herum, über die Innenfläche 202 und setzt sich zum zweiten Ende 206 fort. Der Durchtrittsweg 213 erstreckt sich um den gesamten Umfang des ersten Endes 204 herum.
Während des Betriebes des Motors 21 erzeugt die Verbrennung einen Abgasfluss durch die Abgasleitung 18. Wenn die elektronische Steuerung 14 bestimmt, dass eine Reagenseinspritzung erfolgen sollte, wird das axial bewegliche Ventilelement 154 verlagert, um zu ermöglichen, dass mit Druck beaufschlagter Harnstoff aus der Austrittsöffnung 156 durch die Durchgangsöffnung 216 und das aufgeweitete Rohr 172 in den Abgasfließweg gesprüht wird.
9 stellt eine Geschwindigkeitsverteilung des Abgasstromes und des eingespritzten Reagens in Verbindung mit der Verwendung des Wirbelbrechers 162 dar. Basierend auf der in der Figur dargestellten Geschwindigkeitsverteilung versteht es sich, dass durch die Einspritzdüse 16 bereitgestelltes Reagens durch den Adapter 159 und die Halterung 170 gesprüht wird, damit dieses vom Abgasstrom mitgerissen wird, der durch das aufgeweitete Rohr 172 abwärts fließt. Basierend auf der Geometrie des Wirbelbrechers 162 erfolgt ein gründliches Mischen von Reagens und Abgas, um die Ablagerung von Reagens an oder nahe der Halterung 170 und der Austrittsöffnung 156 zu minimieren.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung nicht einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Selbige kann auch auf verschiedene Weise verändert werden. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten und alle derartigen Modifikationen sollen in dem Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen sein.

Claims

Abgasbehandlungssystem zur Reduktion von Emissionen aus einem Motor, wobei das System Folgendes umfasst: eine Abgasbehandlungsvorrichtung, eine Abgasleitung, die dafür eingerichtet ist, einen Abgasstrom vom Motor zur Abgasbehandlungsvorrichtung zu führen, wobei die Leitung eine Öffnung beinhaltet, eine Einspritzdüse zum Einspritzen eines Reagens durch die Öffnung und in den Abgasstrom und einen Wirbelbrecher, der eine Halterung mit einer zylindrischen Hülse beinhaltet, die sich durch die Öffnung erstreckt, sowie ein aufgeweitetes Rohr, das in der zylindrischen Hülse angeordnet und daran befestigt ist, wobei sich ein Fenster durch einen prozessaufwärtigen Abschnitt der zylindrischen Hülse erstreckt, welches das aufgeweitete Rohr für den Abgasstrom freilegt, wobei die Hülse eine prozessabwärtige Öffnung in Fluidverbindung mit dem Fenster beinhaltet.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das aufgeweitete Rohr ein freies Ende beinhaltet, das von der Hülse beabstandet ist und über das ein Teil des Abgasstromes fließt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei die Einspritzdüse betreibbar ist, ein Reagens durch die Hülse und das aufgeweitete Rohr einzuspritzen.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das freie Ende des aufgeweiteten Rohres eine im Wesentlichen runde zylindrische Form aufweist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei ein aufgeweitetes Ende des aufgeweiteten Rohres gegenüber dem freien Ende angeordnet ist und den Abschnitt mit dem größten Außendurchmesser des Rohres aufweist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 5, wobei der Außendurchmesser des aufgeweiteten Endes größer ist als ein Innendurchmesser der Hülse.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fenster und der freiliegende Abschnitt des aufgeweiteten Rohres als ein Löffel fungieren, der den Abgasstrom einen ersten und zweiten Durchtrittsweg entlang lenkt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 7, wobei sich der erste Durchtrittsweg vom Fenster aus entlang einer Außenfläche des aufgeweiteten Rohres zur prozessabwärtigen Öffnung erstreckt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 8, wobei sich der zweite Durchtrittsweg vom Fenster aus über eine Außenfläche des Rohres um das freie Ende des Rohres und durch das Rohr zum aufgeweiteten Ende des Rohres erstreckt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wirbelbrecher den Abgasstrom variiert, um Reagens im Abgasstrom zu verteilen und Reagensablagerungen nahe der Halterung zu minimieren.
Abgasstrom-Wirbelbrecher für ein Abgasbehandlungssystem, das eine Abgasleitung und eine Einspritzdüse zum Einspritzen eines Reagens in einen Abgasstrom beinhaltet, wobei der Wirbelbrecher Folgendes umfasst: eine Halterung, die dafür eingerichtet ist, die Einspritzdüse an der Leitung zu befestigen, wobei die Halterung eine zylindrische Hülse, die dafür eingerichtet ist, im Abgasstrom angeordnet zu werden, und einen Flansch beinhaltet, ein Rohr, das in der zylindrischen Hülse angeordnet ist und ein aufgeweitetes Ende aufweist, das an der Hülse befestigt ist, und ein freies Ende, das von der Hülse beabstandet ist, wobei sich ein Fenster durch einen prozessaufwärtigen Abschnitt der zylindrischen Hülse erstreckt, welches das aufgeweitete Ende für den Abgasstrom freilegt, wobei die Hülse ferner eine prozessabwärtige Öffnung beinhaltet, einen ersten Durchtrittsweg, der den Abgasstrom aufnimmt, wobei sich der erste Durchtrittsweg zwischen dem Fenster und der prozessabwärtigen Öffnung erstreckt, und einen zweiten Durchtrittsweg, der den Abgasstrom aufnimmt, wobei sich der zweite Durchtrittsweg vom Fenster aus über eine Außenfläche des Rohres, um das freie Ende des Rohres herum und durch das Rohr zum aufgeweiteten Ende erstreckt.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei der Flansch dafür eingerichtet ist, an der Leitung befestigt zu werden.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei das freie Ende des aufgeweiteten Rohres eine im Wesentlichen runde zylindrische Form aufweist.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 13, wobei ein aufgeweitetes Ende des Rohres den Abschnitt mit dem größten Außendurchmesser des Rohres aufweist.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 14, wobei der Außendurchmesser des aufgeweiteten Endes größer ist als ein Innendurchmesser der Hülse.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei das Fenster und der freiliegende Abschnitt des aufgeweiteten Rohres als ein Löffel fungieren, der den Abgasstrom den ersten und zweiten Durchtrittsweg entlang lenkt.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei der zweite Durchtrittsweg den gesamten Umfang des freien Endes des Rohres einnimmt.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei der erste und der zweite Durchtrittsweg in Verbindung miteinander stehen.
Abgasstrom-Wirbelbrecher nach Anspruch 11, wobei der zweite Durchtrittsweg eine torusförmige Fläche beinhaltet, die vom freien Ende des Rohres beabstandet und zu diesem koaxial ausgerichtet ist.