DE112015004192T5

DE112015004192T5 - Abgasmischanordnung

Info

Publication number: DE112015004192T5
Application number: DE112015004192.3T
Authority: DE
Inventors: Manoj K. Sampath; Omkar Champhekar
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-06-01
Also published as: CN106715853B; CN106715853A; WO2016044086A1

Abstract

Eine Abgasbehandlungskomponente, die eine sich in einem Gehäuse befindende Mischanordnung enthält. Die Mischanordnung enthält ein Zersetzungsrohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dazu ausgestaltet ist, das Abgas von dem Einlass aufzunehmen, und dazu ausgestaltet ist, ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid aufzunehmen; eine Strömungsumkehrvorrichtung, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Gemisch aus dem Abgas und dem Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu leiten, wenn das Gemisch das zweite Ende des Zersetzungsrohrs in einer zum ersten Ende zurück verlaufenden Richtung verlässt, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung eine Vielzahl von Ablenkelementen zum Verwirbeln und Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids; und eine Wirbelhemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Verwirbelung des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids nach Verlassen der Strömungsumkehrvorrichtung zu beseitigen, enthält.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. September 2014 eingereichten US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 14/486,253. Die US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 14/486,253 ist eine Teilfortführung der am 28. Januar 2014 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/165,923, die eine Teilfortführung der am 5. August 2013 eingereichten US-Patentanmeldung 13/958,955 ist, die eine Teilfortführung der am 7. Mai 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 13/888,861 ist. Die gesamte Offenbarung jeder der obigen Anmeldungen wird durch Bezugnahme hierin mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem, das eine Abgasmischvorrichtung beinhaltet.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt enthält Angaben zum technischen Hintergrund in Bezug auf die vorliegende Offenbarung, ohne dass es sich dabei zwingend um den Stand der Technik handeln muss.
Abgasnachbehandlungssysteme können ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid in den Abgasstrom eindosieren, bevor der Abgasstrom verschiedene Abgasnachbehandlungskomponenten durchströmt. Beispielsweise kann ein Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom eindosiert werden, bevor der Abgasstrom einen Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) durchströmt. Der SCR-Katalysator ist jedoch am effektivsten, wenn das Abgas ausreichend mit dem Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid vermischt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Umfangs oder all ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Abgasbehandlungskomponente zur Behandlung eines Motorabgases, die ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass; und eine sich in dem Gehäuse zwischen dem Einlass und dem Auslass befindende Mischanordnung enthält, bereit. Die Mischanordnung enthält ein Zersetzungsrohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dazu ausgestaltet ist, das Abgas von dem Einlass aufzunehmen, und dazu ausgestaltet ist, ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid aufzunehmen; eine Strömungsumkehrvorrichtung, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Gemisch aus dem Abgas und dem Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu leiten, wenn das Gemisch das zweite Ende des Zersetzungsrohrs in einer zum ersten Ende zurück verlaufenden Richtung verlässt, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung eine Vielzahl von Ablenkelementen zum Verwirbeln und Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids; und eine Wirbelhemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Verwirbelung des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids nach Verlassen der Strömungsumkehrvorrichtung zu beseitigen, enthält.
Des Weiteren stellt die vorliegende Offenbarung ein Abgasbehandlungssystem zur Behandlung eines durch einen Motor erzeugten Abgases bereit, das eine erste Abgasbehandlungskomponente, die in einem ersten Gehäuse positioniert ist; eine zweite Abgasbehandlungskomponente, die in einem zweiten Gehäuse positioniert ist; eine gemeinsame Haube, die das erste und das zweite Gehäuse fluidisch und mechanisch verbindet; ein Dosiermodul, das an einer stromabwärts der ersten Abgasbehandlungskomponente liegenden Stelle an der gemeinsamen Haube befestigt ist, wobei das Dosiermodul dazu betreibbar ist, ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid in das Abgas einzudosieren; und eine Mischanordnung, die sich in dem Gehäuse befindet und stromabwärts des Dosiermoduls positioniert ist, enthält.
Die Mischanordnung enthält ein Zersetzungsrohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dazu ausgestaltet ist, das Abgas von der gemeinsamen Haube aufzunehmen, und dazu ausgestaltet ist, ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid aufzunehmen; eine Strömungsumkehrvorrichtung, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Gemisch aus dem Abgas und dem Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu leiten, wenn das Gemisch das zweite Ende des Zersetzungsrohrs in einer zum ersten Ende zurück verlaufenden Richtung verlässt, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung eine Vielzahl von Ablenkelementen zum Verwirbeln und Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids; und eine Wirbelhemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Verwirbelung des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids nach Verlassen der Strömungsumkehrvorrichtung zu beseitigen, enthält.
Weitere Anwendbarkeitsbereiche werden im Zuge der nachfolgenden Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen allein illustrativen Zwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen sollen lediglich ausgewählte Ausführungsformen und nicht sämtliche Realisierungen illustrieren und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Abgassystem nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine perspektivische Seitenansicht der in 2 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
4 ist eine perspektivische Vorderansicht der in 2 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 von 4;
6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 6-6 von 4;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 7 dargestellten Mischanordnung;
9 ist eine Querschnittsansicht der in 7 dargestellten Mischanordnung;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsumkehrvorrichtung und Dispersionsvorrichtung der in 10 dargestellten Mischanordnung;
12 ist eine perspektivische Ansicht der in 11 dargestellten Dispersionsvorrichtung in einem zusammengebauten Zustand;
13 ist eine weitere perspektivische Ansicht der in 11 dargestellten Dispersionsvorrichtung in einem nicht zusammengebauten Zustand;
14 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
15 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsumkehrvorrichtung und Dispersionsvorrichtung der in 14 dargestellten Mischanordnung;
16 ist eine perspektivische Ansicht der in 15 dargestellten Dispersionsvorrichtung;
17 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
18 ist eine perspektivische Teilansicht der in 17 dargestellten Mischanordnung;
19 ist eine perspektivische Querschnittsansicht von 17;
20 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
21 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 10 dargestellten Mischanordnung;
22 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
23 ist eine Querschnittsansicht der in 22 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
24 ist eine perspektivische Ansicht eines Abgasnachbehandlungssystems nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
25 ist eine perspektivische Ansicht einer Abgasbehandlungskomponente, die Teil des in 24 dargestellten Abgasnachbehandlungssystems bildet;
26 ist eine weitere perspektivische Ansicht der in 25 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
27 ist eine perspektivische Draufsicht der in 25 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
28 ist eine perspektivische Seitenansicht der in 25 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
29 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der in 25 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
30 ist eine Querschnittsansicht der in 25 dargestellten Abgasbehandlungskomponente;
31 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Abgasbehandlungskomponente gemäß einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung; und
32 ist eine Querschnittansicht der in 31 dargestellten Abgasbehandlungskomponente.
33 ist eine Querschnittsansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
34 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht eines Abgasbehandlungssystems nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
35 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
36 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
37 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
38 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht eines Abgasbehandlungssystems nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
39 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
40 ist eine Querschnittsansicht der in 39 dargestellten Mischanordnung;
41 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
42 ist eine perspektivische Unteransicht der in 41 dargestellten Mischanordnung;
43 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
44 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsumkehrvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung:
45 zeigt eine Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
45A und 45B zeigen jeweils einen Injektorhalter nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
46 zeigt eine Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
47 zeigt eine Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
48 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht eines Abgasbehandlungssystems nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
49 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht eines Abgasbehandlungssystems nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
50 ist eine perspektivische Ansicht einer perforierten Verwirbelungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
51 ist eine andere perspektivische Ansicht einer perforierten Verwirbelungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
52 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Verwirbelungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
53 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen perforierten Verwirbelungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
54 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen perforierten Verwirbelungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
55 ist eine perspektivische Teilansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
56 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsumkehrvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
57 ist eine perspektivische Teilansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
58 ist eine perspektivische Ansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
59 ist eine Querschnittsansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
60 ist eine perspektivische Teilquerschnittsansicht einer Abgasbehandlungsvorrichtung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
60A ist eine Schnittansicht einer Abgasbehandlungskomponente nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
61 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
62 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischanordnung nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung;
63 ist eine perspektivische Ansicht eines Zersetzungsrohrs nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung; und
64 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Zersetzungsrohrs nach einem Grundsatz der vorliegenden Offenbarung.
Entsprechende Bezugszeichen zeigen in den unterschiedlichen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es folgt eine umfassendere Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Abgassystem 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Abgassystem 10 kann wenigstens einen Verbrennungsmotor 12 beinhalten, der in Verbindung mit einer Kraftstoffquelle (nicht dargestellt) steht, die nach erfolgtem Verbrauch Abgase erzeugt, die in einen Abgaskanal 14, der ein Abgasnachbehandlungssystem 16 aufweist, ausgetragen werden. Stromabwärts des Verbrennungsmotors 12 kann ein Paar von Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 angeordnet sein, die katalysatorbeschichtete Substrate oder Filter 22 und 24 beinhalten können. Katalysatorbeschichtete Substrate oder Filter 22 und 24 können eine beliebige Kombination eines Dieselpartikelfilters (DPF), eines Diesel-Oxidationskatalysators (DOC), einer Komponente zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), eines Mager-NOx-Katalysators, eines Ammoniakschlupfkatalysators oder einer anderen dem Fachmann bekannten Art von Abgasbehandlungsvorrichtung sein. Falls ein DPF verwendet wird, kann er katalysatorbeschichtet sein.
Obwohl von der vorliegenden Offenbarung nicht gefordert, kann das Abgasnachbehandlungssystem 16 ferner Komponenten wie eine thermische Verstärkungsvorrichtung oder einen Brenner 26 beinhalten, um eine Temperatur des Abgases bei Durchströmung des Abgaskanals 14 zu erhöhen. Die Erhöhung der Temperatur des Abgases ist günstig, um das Anspringen (Light-Off) des Katalysators in der Abgasbehandlungskomponente 18 bei kalter Witterung und beim Starten des Verbrennungsmotors 12 zu erreichen und um die Regenerierung der Abgasbehandlungskomponente 18 einzuleiten, wenn das Abgasbehandlungssubstrat 22 bzw. 24 ein DPF ist.
Um die Verminderung der von dem Verbrennungsmotor 12 erzeugten Emissionen zu unterstützen, kann das Abgasnachbehandlungssystem 16 ein Dosiermodul 28 zur periodischen Eindosierung eines Abgasbehandlungsfluids in den Abgasstrom beinhalten. Wie in 1 zu sehen, kann das Dosiermodul 28 stromaufwärts der Abgasbehandlungskomponente 18 angeordnet sein und ist so betreibbar, dass es ein Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einspritzt. Diesbezüglich steht das Dosiermodul 28 über Einlassleitung 34 in fluidtechnischer Verbindung mit einem Reagenstank 30 und einer Pumpe 32, um ein Abgasbehandlungsfluid wie Dieselkraftstoff oder Harnstoff stromaufwärts von Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 in den Abgaskanal 14 einzudosieren. Das Dosiermodul 28 kann auch über Rückleitung 36 in Verbindung mit dem Reagenstank 30 stehen. Rückleitung 36 gestattet die Rückführung von Abgasbehandlungsfluid, das nicht in den Abgasstrom eindosiert wurde, zum Reagenstank 30. Der Durchfluss des Abgasbehandlungsfluids durch Einlassleitung 34, Dosiermodul 28 und Rückleitung 36 unterstützt auch die Kühlung des Dosiermoduls 28, so dass das Dosiermodul 28 nicht überhitzt. Obwohl in den Zeichnungen nicht abgebildet, kann das Dosiermodul 28 so ausgestaltet sein, dass es einen Kühlmantel aufweist, der ein Kühlmittel um das Dosiermodul 28 herumführt, um es zu kühlen.
Die zur effektiven Behandlung des Abgasstroms erforderliche Menge an Abgasbehandlungsfluid kann je nach Last, Motordrehzahl, Abgastemperatur, Abgasvolumenstrom, Kraftstoffeinspritzzeiten, gewünschte NOx-Reduktion, Luftdruck, relative Feuchte, Abgasrückführungsrate (EGR-Rate) und Kühltemperatur des Motors variieren. Ein NOx-Sensor oder -Messgerät 38 kann stromabwärts der Abgasbehandlungskomponente 18 positioniert werden. Der NOx-Sensor 38 lässt sich so betreiben, dass er an eine Motorsteuereinheit 40 ein Signal ausgibt, das den Abgas-NOx-Gehalt anzeigt. Alle oder einige der Betriebsparameter des Verbrennungsmotors können von der Motorsteuereinheit 40 über den Motor/Fahrzeug-Datenbus an ein elektronisches Reagensdosiersteuergerät 42 geliefert werden. Das elektronische Reagensdosiersteuergerät 42 könnte auch als Teil der Motorsteuereinheit 40 vorgesehen sein. Abgastemperatur, Abgasvolumenstrom und Abgasstaudruck sowie weitere Fahrzeugbetriebsparameter können von entsprechenden Sensoren gemessen werden, wie in 1 gezeigt.
Die zur effektiven Behandlung des Abgasstroms erforderliche Menge an Abgasbehandlungsfluid kann auch von der Größe des Verbrennungsmotors 12 abhängen. Große Dieselmotoren, die in Lokomotiven, Schifffahrtsanwendungen und stationären Anwendungen verwendet werden, können diesbezüglich Abgasdurchflussmengen aufweisen, die die Kapazität eines einzelnen Dosiermoduls 28 überschreiten. Obwohl für die Dosierung des Abgasbehandlungsfluids nur ein einziges Dosiermodul 28 dargestellt wird, ist dementsprechend davon auszugehen, dass die vorliegende Offenbarung mehrere Dosiermodule 28 für die Reagens-Einspritzung mit erfasst.
In den 2 bis 6 ist eine beispielhafte Ausgestaltung der Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 dargestellt. Wie in 2 am besten zu sehen, sind die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 im Wesentlichen koaxial angeordnet sein können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung verlassen wird.
Die Abgasbehandlungskomponente 18 kann ein Gehäuse 44, einen Einlass 46 und einen Auslass 48 umfassen. Einlass 46 kann mit dem Abgaskanal 14 in Verbindung stehen und Auslass 48 kann mit der Abgasbehandlungskomponente 20 in Verbindung stehen. Obwohl Auslass 48 in direkter Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 20 dargestellt ist, versteht es sich, dass eine zusätzliche Leitung (nicht dargestellt) zwischen Auslass 48 und Abgasbehandlungskomponente 20 positioniert werden kann. Die zusätzliche Leitung kann nichtlinear sein, so dass der durch die Leitung fließende Abgasstrom abbiegen muss, bevor er in die Abgasbehandlungskomponente 20 einströmt. Das Gehäuse 44 kann eine zylindrische Form aufweisen und einen ersten Abschnitt 50, der einen DOC 52 trägt, und einen zweiten Abschnitt 54, der DPF 56 trägt, beinhalten. Obwohl DOC 52 in der bildlichen Darstellung dem DPF 56 vorgeschaltet ist, versteht es sich, dass der DPF 56 dem DOC 52 vorgeschaltet sein kann, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird. Entgegengesetzte Enden des Gehäuses 44 können Endkappen 58 und 60 zur hermetischen Versiegelung des Gehäuses 44 beinhalten. Die Endkappen 58 und 60 können aufgesteckt und am ersten und zweiten Abschnitt 50 bzw. 54 angeschweißt werden. Der erste und der zweite Abschnitt 50 bzw. 54 können mit Schellen 62 gesichert werden. Die Verwendung von Schellen 62 gestattet einen leichten Abbau des DOC 52 bzw. DPF 56 zur Wartung, Reinigung oder Erneuerung dieser Komponenten. Das Abgas aus dem Abgaskanal 14 strömt in Einlass 46 ein, durchströmt DOC 52 und DPF 56 und tritt aus dem Auslass 48 aus, bevor es in die Abgasbehandlungskomponente 20 eintritt.
Die Abgasbehandlungskomponente 20 ist der Abgasbehandlungskomponente 18 wesentlich ähnlich. In dieser Hinsicht kann die Abgasbehandlungskomponente 20 ein Gehäuse 64, einen Einlass 66 und einen Auslass 68 umfassen. Der Einlass 66 steht mit Auslass 48 der Abgasbehandlungskomponente 18 in Verbindung und Auslass 68 kann mit einem stromabwärtigen Abschnitt des Abgaskanals 14 in Verbindung stehen.
Das Gehäuse 64 kann eine Zylinderform aufweisen und einen SCR 70 und Ammoniakschlupfkatalysator 72 tragen. Der SCR ist dem Ammoniakschlupfkatalysator 72 vorzugsweise vorgeschaltet. Entgegengesetzte Enden des Gehäuses 64 können Endkappen 74 und 76 zur hermetischen Versiegelung des Gehäuses 64 beinhalten. Die Endkappen 74 und 76 können aufgesteckt und am Gehäuse 64 angeschweißt werden. Alternativ dazu können die Endkappen 74 und 76 mit Schellen (nicht dargestellt) am Gehäuse 64 befestigt sein. Abgas aus dem Auslass 48 der Abgasbehandlungskomponente 18 wird in Einlass 66 einströmen, den SCR 70 und Ammoniakschlupfkatalysator 72 durchströmen und aus dem Auslass 68 austreten, bevor es in den stromabwärtigen Abschnitt von Abgaskanal 14 eintritt.
Das Dosiermodul 28 kann an der Endkappe 74 an einer Stelle in Nähe von Einlass 66 positioniert sein. Das Dosiermodul 28 kann so betrieben werden, dass es ein Reduktionsmittel wie Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einspritzt, bevor der Abgasstrom den SCR 70 passiert. Es sollte ein ausreichendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid erfolgen, um die Beseitigung von NOx aus dem Abgasstrom zu optimieren, während das Gemisch den SCR 70 durchströmt. Um das Vermischen von Abgasstrom und Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid zu unterstützen, kann eine Mischanordnung 80 dem Einlass 66 nachgeschaltet und dem SCR 70 vorgeschaltet sein. Die Mischanordnung 80 ist in der Nähe von Dosiermodul 28 positioniert, so dass das Dosiermodul 28 das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid direkt in die Mischanordnung 80 eindosieren kann, wo es sich mit dem Abgasstrom vermischen kann.
Die 7 bis 9 illustrieren eine erste beispielhafte Ausführungsform von Mischanordnung 80. Die Mischanordnung 80 beinhaltet ein Zersetzungsrohr 82, das einen ersten Endbereich 84, der an der Endkappe 74 befestigt werden kann, und einen zweiten Endbereich 86, der in der Nähe des SCR 70 positioniert ist, beinhaltet. Das Zersetzungsrohr 82 kann im Wesentlichen zylindrisch sein, wobei ein radial aufgeweiteter Bereich 88 zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 84 und 86 positioniert sein kann. Der radial aufgeweitete Bereich 88 umfasst einen sich konisch erweiternden Bereich 90, der das Zersetzungsrohr 82 weitet, einen zylindrischen Bereich 92 stromabwärts vom sich konisch erweiternden Bereich 90 mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des ersten und zweiten Bereichs 84 und 86, und einen sich konisch verengenden Bereich 94, der das Zersetzungsrohr 82 verengt. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Bereich 84 und 86 unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Offenlegung abgewichen wird. Es versteht sich auch, dass die vorliegende Offenbarung keinen sich konisch verengenden Bereich 94 erfordert. Das heißt, der radial aufgeweitete Bereich 88 kann sich über die gesamte Länge des zweiten Endbereichs 86 erstrecken.
Der erste Endbereich 84 kann perforiert sein, so dass der erste Endbereich 84 eine Vielzahl erster Perforationen 96 beinhaltet. Die ersten Perforationen 96 können im Umfang des ersten Endbereichs 84 unterschiedlich groß sein und unterstützen die Verwirbelung und erhöhen eine Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms bei dessen Eintritt ins Zersetzungsrohr 82. Obwohl in der vorliegenden Offenbarung nicht gefordert, kann eine perforierte Bundbuchse 98, die eine Vielzahl zweiter Perforationen beinhaltet, die als längliche Schlitze 100 ausgebildet sind, um den ersten Endbereich 84 herum angeordnet und an diesem befestigt sein. Die perforierte Bundbuchse 98 beinhaltet einen zylindrischen Bereich 102, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des ersten Endbereichs 84. Der zylindrische Bereich 102 verengt sich radial zu einem axial verlaufenden Flansch 104, der an einer Position in Nähe des radial aufgeweiteten Bereichs 88 durch Schweißen, Hartlöten oder ein anderes sicheres Befestigungsverfahren fest mit dem Zersetzungsrohr 82 verbunden sein kann.
Die länglichen Schlitze 100 können größer als die ersten Perforationen 96 bemessen sein. Die länglichen Schlitze 100 können in verschiedene Richtungen ausgerichtet sein, darunter Richtungen parallel zu einer Achse des Zersetzungsrohrs 82 und Richtungen senkrecht zur Achse des Zersetzungsrohrs 82. Es versteht sich jedoch, dass die länglichen Schlitze 100 jeweils gleich ausgerichtet sein können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Offenbarung verlassen wird. Ähnlich wie die ersten Perforationen 96 unterstützen die länglichen Schlitze 100 die Verwirbelung und Erhöhung einer Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms bei dessen Eintritt ins Zersetzungsrohr 82.
Die Mischanordnung 80 beinhaltet eine Strömungsumkehrvorrichtung 106 am zweiten Endbereich 86. Die Strömungsumkehrvorrichtung 106 kann am zweiten Endbereich 86 befestigt sein oder durch ein Prallblech (nicht dargestellt) gehaltert werden, das die Strömungsumkehrvorrichtung 106 in einer Position in Nähe der Abschlusskante 108 des zweiten Endbereichs 86 an der Endkappe 74 befestigt. Die Strömungsumkehrvorrichtung 106 ist ein im Wesentlichen becherförmiges Glied 110 mit einer innen ausgebildeten mittigen Ausbauchung 112. Die Strömungsumkehrvorrichtung 106 hat einen Durchmesser größer als der Durchmesser des zweiten Endbereichs 86 des Zersetzungsrohrs 82, so dass der Abgasstrom bei Eintritt in das becherförmige Glied 110 in Strömungsumkehr zurück in Richtung von Einlass 66 des Gehäuses 64 zwangsgeführt wird. Die Umkehrung des Abgasstroms unterstützt das Vermischen von Abgasbehandlungs-Reagensfluid und Abgasstrom, bevor der Abgasstrom den SCR 70 erreicht.
Die Strömungsumkehrrichtung 106 kann eine Vielzahl von Ablenkelementen 114 beinhalten, die das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms weiter unterstützen. Die Ablenkelemente 114 können als eine Vielzahl von Leitflügeln ausgestaltet sein, die sich von einer Innenfläche 116 der Außenwand 118 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 radial nach innen erstrecken. Zusätzlich zum radial nach innen gerichteten Verlauf können die Leitflügel 114 schrägwinklig zur Achse des Zersetzungsrohrs 82 angeordnet sein, um den Abgasstrom bei dessen Eintreten in die Strömungsumkehrvorrichtung 106 weiter zu lenken. Die Leitflügel 114 können planflächige Elemente oder leicht gekrümmt sein. Obwohl die Leitflügel 114 in der bildlichen Darstellung an der Innenfläche 116 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 befestigt sind, versteht es sich, dass die Leitflügel 114 am zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 befestigt sein können.
Nach 6 kann die Mischanordnung 80 senkrecht zur Achse von Einlass 66 angeordnet sein. Der Abgasstrom tritt somit senkrecht in die Mischanordnung 80 ein, bevor er zum SCR 70 gelenkt wird. Beim Eintreten des Abgasstroms in das erste Ende 84 des Zersetzungsrohrs 82 kann sich eine Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms erhöhen und der Fließweg des Abgasstroms wird aufgrund der ersten und zweiten Perforationen 96 und 100 krümmungsreich. Beim Eintreten des Abgasstroms in den radial aufgeweiteten Bereich 88 kann der Fließweg dazu neigen, an der Achse des Zersetzungsrohrs 82 zu verbleiben. Die Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms kann sich zwar verringern, aber nur in einem minimalen Umfang, der ein zufriedenstellendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid sicherstellt. Hierbei sorgt der radial aufgeweitete Bereich 88 für eine Diffusion der von den Perforationen 96 und 100 erzeugten Turbulenz im Abgasstrom, was einen eventuellen Fließgeschwindigkeitsverlust zu minimieren hilft. Die nachstehende Tabelle 1 fasst die Spitzengeschwindigkeit des Abgasstroms in verschiedenen Regionen in der Abgasbehandlungskomponente 20 zusammen.

Region Spitzen geschwindigkeit (m/s)

A 84

B 120

C 102

D 102

E 120

F 120

G 25

Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 und 6 zu sehen, kann der Abgasstrom beim Eintreten in Einlass 66 eine Spitzengeschwindigkeit von 84 m/s aufweisen (Region A). Wenn der Abgasstrom in die Mischanordnung 80 durch die Bundbuchse 98 und den ersten Endbereich 84 des Zersetzungsrohrs 82 einströmt, kann sich die Fließgeschwindigkeit erhöhen (Region B). Die Erhöhung der Fließgeschwindigkeit in Region B bewirkt eine große Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Fließgeschwindigkeit des von Dosiermodul 28 eingespritzten Abgasbehandlungsfluids und dem durch die Perforationen 96 und 100 strömenden Abgas. Die Geschwindigkeitsdifferenz des Hauptabgasstroms führt zu aerodynamischen Kräften, die größer sind als die Oberflächenspannungseigenschaft des Abgasbehandlungsfluids, was zum Tropfenabriss und zur Zerstäubung des Abgasbehandlungsfluids führt.
Wenn das Abgas dann in den radial aufgeweiteten Bereich 88 einströmt, kann sich das Abgas etwas verlangsamen (Regionen C und D). Beim Ausströmen des Abgases aus dem radial aufgeweiteten Bereich und Einströmen in die Strömungsumkehrvorrichtung 106 kann sich anschließend die Fließgeschwindigkeit erhöhen (Regionen E und F). Die Abgasgeschwindigkeit kann danach abnehmen, wenn das Abgas den SCR 70 erreicht (Region G). Da die Abgasgeschwindigkeit an einer Stelle (Region B) zunimmt, an der das Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom eindosiert wird, und bei Austreten aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 zunimmt, können das Abgas und das Abgasbehandlungsfluid ausreichend miteinander vermischt werden, um eine zufriedenstellende Zerstäubung des Abgasbehandlungsfluids sicherzustellen.
Des ungeachtet sind Niedriggeschwindigkeitsströmungszonen 120 an Positionen angrenzend an die Innenwände 122 des Zersetzungsrohrs 82 vorhanden (9), während der Abgasstrom sich im radial ausgeweiteten Bereich 88 (Region D) befindet. Diese Zonen 120 umgeben den Abgasstrom, während dieser den radial aufgeweiteten Bereich 88 durchströmt, und helfen zu verhindern, dass die Innenwände 122 mit dem Abgasbehandlungs-Reagensfluid benetzt werden. Durch die Verhinderung der Benetzung der Innenwände 122 wird eine Ablagerung von festem Harnstoff an den Innenwänden 122 verhindert oder wenigstens wesentlich minimiert.
Beim Eintreten des Abgasstroms in den zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 wird sich die Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms wieder erhöhen und bleibt beim Eintritt in die und Austritt aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 erhöht. Mit Eintreten in die Strömungsumkehrvorrichtung 106 wird die Fließrichtung des Abgasstroms zurück in Richtung Einlass 66 umgekehrt. Beim Austreten des Abgasstroms aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 wird das Abgas von Leitflügeln 114 geleitet, die ein weitergehendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid unterstützen. Zusätzlich kann der Abgasstrom den sich konisch verjüngenden Bereich 94 des Zersetzungsrohrs 82 anströmen, der eine Ablenkung des Abgasstroms weg von der Mischanordnung 80 weiter unterstützen kann. Der Abgasstrom fließt dann frei in Richtung SCR 70. Es sollte auf der Hand liegen, dass die oben genannten Geschwindigkeiten in später beschriebenen Ausführungsformen variieren können. Diesbezüglich können die Geschwindigkeiten beliebig von 10%–20% erhöht werden.
Unter Verweis auf die 10 bis 13 wird nun eine zweite beispielhafte Mischanordnung 200 beschrieben. Die Mischanordnung 200 ähnelt der in den 7 bis 9 dargestellten Mischanordnung 80. Komponenten, die beide Anordnungen gemeinsam haben, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht nochmals beschrieben. Die Mischanordnung 200 beinhaltet eine Ablenkvorrichtung 202, die eine Vielzahl von Ablenkelementen 204 umfasst. Wie in 13 am besten zu sehen, kann die Ablenkvorrichtung 202 aus einem länglichen Streifen 206 aus einem Metall wie Aluminium, Stahl, Titan oder einem anderen bei Fachleuten bekannten Material bestehen. Die Ablenkelemente 204 sind integrale Bestandteile der länglichen Streifen 206 (d. h. aus einem Stück) und als planflächige Plättchen ausgebildet, die aus mehreren im länglichen Streifen 206 ausgebildeten Ausschnitten 208 vom länglichen Streifen 206 aus radial nach außen abgewinkelt sind.
Die Ablenkelemente 204 können so ausgelegt sein, dass sie nach Art der Leitflügel 114 funktionieren. Hierbei wird das Abgas, wenn der Abgasstrom aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 austritt, von den Ablenkelementen 204 geleitet, die eine weitergehende Vermischung von Abgas und Abgasbehandlungsfluid unterstützen. Wie in den 12 und 13 am besten zu sehen, sind die Ausschnitte 208 schrägwinklig zu einer Länge des länglichen Streifens 206 angeordnet. Wenn die Ablenkelemente 204 aus dem länglichen Streifen 206 nach außen abgewinkelt sind, sind die Ablenkelemente 204 auch schrägwinklig zu einer Achse der Mischanordnung 200 angeordnet, was genutzt werden kann, um den Abgasstrom beim Austritt aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 in vorherbestimmte Richtungen zu lenken.
Die Ablenkelemente 204 können eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen gleich einem Abstand zwischen dem zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 und der Außenwand 118 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 ist. Alternativ können die Ablenkelemente 204 eine Länge aufweisen, die kleiner ist als der Abstand zwischen dem zweiten Endbereich 86 und der Außenwand 118. In einer anderen Alternative können die Ablenkelemente 204 jeweils einen Anschlussvorsprung 210 aufweisen, der die Ablenkelemente 204 mit einer Länge versieht, die größer ist als der Abstand zwischen dem zweiten Endbereich 86 und der Außenwand 118. Der Anschlussvorsprung 210 kann dann an ein Anschlussende 212 der Außenwand 118 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 anstoßen, das die Positionierung der Ablenkvorrichtung 202 gegenüber der Strömungsumkehrvorrichtung 106 unterstützt. Die Anschlussvorsprünge 210 können auch dabei helfen, die Ablenkvorrichtung 202 an der Strömungsumkehrvorrichtung 106 zu befestigen, indem sie einen Punkt zum Anschweißen, Anlöten oder Anbringen der einzelnen Plättchen an der Strömungsumkehrvorrichtung 106 bereitstellen, wenn dies gewünscht ist.
Unter Verweis auf die 14 bis 16 wird nun eine dritte beispielhafte Mischanordnung 300 beschrieben. Die Mischanordnung 300 ähnelt im Wesentlichen der in den 7 bis 9 dargestellten Mischanordnung 80. Komponenten, die beide Anordnungen gemeinsam haben, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht nochmals beschrieben. Obwohl Bundbuchse 98 in 14 nicht dargestellt ist, versteht es sich, dass die Mischanordnung 300 eine Bundbuchse 98 beinhalten kann. Die Mischanordnung 300 beinhaltet eine Ablenkvorrichtung 302, die eine Vielzahl von Ablenkelementen 304 umfasst. Wie in 15 am besten zu sehen, kann die Ablenkvorrichtung 302 aus einem Kreisring 306 aus einem Metall wie Aluminium, Stahl, Titan oder einem anderen bei Fachleuten bekannten Material ausgebildet werden. Die Ablenkelemente 304 sind integrale Bestandteile des Kreisrings 306 (d. h. aus einem Stück) und als planflächige Plättchen ausgebildet, die aus mehreren im Kreisring 306 ausgebildeten Ausschnitten 308 vom Kreisring aus axial nach außen abgewinkelt sein können. Die Ablenkelemente 304 sind bildlich zwar so dargestellt, dass sie in Richtung eines Innenraums 310 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 abgewinkelt sind, aber es versteht sich, dass die Ablenkelemente 304 in eine vom Innenraum 310 wegweisende Richtung abgewinkelt sein können.
Die Ablenkelemente 304 können so ausgelegt sein, dass sie nach Art der Leitflügel 114 funktionieren. Hierbei wird das Abgas, wenn der Abgasstrom aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 austritt, von den Ablenkelementen 304 geleitet, die eine weitergehende Vermischung von Abgas und Abgasbehandlungsfluid unterstützen. Die Ablenkelemente 304 können auch schrägwinklig zu einer Achse der Mischanordnung 300 angeordnet sein, was genutzt werden kann, um den Abgasstrom beim Austritt aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 in vorherbestimmte Richtungen zu lenken.
Nachdem die Ablenkelemente 304 in die gewünschte Ausrichtung abgewinkelt sind, wird ein innerer Ring 312 und ein äußerer Ring 314 der Ablenkvorrichtung definiert. Der innere Ring 312 kann verwendet werden, um die Ablenkvorrichtung 302 am zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 durch Schweißen, Hartlöten oder ein anderes dem Fachmann bekanntes Befestigungsverfahren anzubringen. Die Ablenkvorrichtung 302 kann euch einen axial verlaufenden Flansch 316 beinhalten, der sich vom äußeren Ring 314 nach außen erstreckt. Der axial verlaufende Flansch 316 kann dem Anschlussende 212 der Strömungsumkehrvorrichtung 106 entsprechen (11) und das Anschlussende 212 überlappen, so dass der axial verlaufende Flansch 316 durch Schweißen, Hartlöten oder ein anderes bekanntes Befestigungsverfahren an der Strömungsumkehrvorrichtung 106 angebracht werden kann.
Unter Verweis auf die 17 bis 19 wird nun eine vierte beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Die Mischanordnung 400 ähnelt der in den 7 bis 9 dargestellten Mischanordnung 80. Komponenten, die beide Anordnungen gemeinsam haben, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht nochmals beschrieben. Die Mischanordnung 400 beinhaltet am zweiten Endbereich 86 eine Strömungsumkehrvorrichtung 106, die ein im Wesentlichen becherförmiges Glied mit einer innen ausgebildeten mittigen Ausbauchung aufweist. Im Gegenzusatz zu den oben beschriebenen Ablenkelementen 204 und 304 kann die Mischanordnung 400 eine Durchfluss-Dispergierkappe 402 beinhalten, die zwischen Strömungsumkehrvorrichtung 106 und Zersetzungsrohr 82 zwischengeschaltet ist.
Die Durchfluss-Dispergierkappe 402 beinhaltet eine erste axial verlaufende Lippe 404, die die Durchfluss-Dispergierkappe 402 mit der Strömungsumkehrvorrichtung 106 verbindet, und eine zweite axial verlaufende Lippe 406, die die Durchfluss-Dispergierkappe 402 mit dem Zersetzungsrohr 82 verbindet. Zwischen den axial verlaufenden Lippen 404 und 406 befindet sich ein perforierter kegelförmiger Ring 408, der eine Vielzahl von Durchgangslöchern 410 aufweist. Ähnlich den ersten und zweiten Perforationen 96 und 100 unterstützen die Durchgangslöcher 410 die Verwirbelung und Erhöhung einer Fließgeschwindigkeit des Abgasstroms bei dessen Austritt aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106. Die Durchgangslöcher 410 können nach Wunsch auf beliebige Weise bemessen und in beliebiger Form gestaltet werden. Die Durchgangslöcher 410 sind hierbei zwar als kreisrund dargestellt, aber es versteht sich, dass die Durchgangslöcher jegliche Form annehmen können, einschließlich quadratisch, rechtwinklig, dreieckig, oval und dergleichen. Der kegelförmige Ring 408 kann einen ersten Bereich 412 angrenzend an die erste axial verlaufende Lippe 404 und einen zweiten Bereich 414 angrenzend an die zweite axial verlaufende Lippe 406 beinhalten.
Zwischen dem zweiten Bereich 414 und dem Zersetzungsrohr 82 kann ein Ableitring 416 positioniert sein. Wie in 19 am besten zu sehen, beinhaltet der Ableitring 416 einen mit dem Zersetzungsrohr 82 verbundenen zylindrischen Bereich 418 und einen aus dem zylindrischen Bereich 418 heraustretenden Winkelflansch 420 zwischen dem Zersetzungsrohr 82 und dem kegelförmigen Ring 408. Der Winkelflansch 420 kann in einem beliebigen gewünschten Winkel positioniert werden, um das Auslenken des Stromes aus der Mischanordnung 400 zu unterstützen. Der Winkelflansch kann hierbei zum zylindrischen Bereich 418 im Bereich von 25 bis 75 Grad, bevorzugt im Bereich von 35 bis 65 Grad, und höchstbevorzugt in einem Gradwinkel abgewinkelt sein.
Mit Eintreten in die Strömungsumkehrvorrichtung 106 wird die Fließrichtung des Abgasstroms zurück in Richtung Einlass 66 umgekehrt. Beim Austreten des Abgasstroms aus der Strömungsumkehrvorrichtung 106 wird das Abgas vom Ableitring 416 durch die Durchgangslöcher 410 hinausgeleitet, die ein weitergehendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid unterstützen. Der Abgasstrom fließt dann frei in Richtung SCR 70.
Unter Verweis auf die 20 bis 21 wird nun eine fünfte beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Die Mischanordnung 500 ähnelt im Wesentlichen der in den 7 bis 9 dargestellten Mischanordnung 80. Komponenten, die beide Anordnungen gemeinsam haben, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht nochmals beschrieben. Die Mischanordnung 500 beinhaltet am zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 eine Strömungsumkehrvorrichtung 502, die ein im Wesentlichen becherförmiges Glied mit einer innen ausgebildeten mittigen Ausbauchung 503 aufweist. Die Strömungsumkehrrichtungsvorrichtung 502 kann eine Vielzahl von strömungstechnischen Ablenkelementen 504 beinhalten, die in einer Außenwand 506 dieser Vorrichtung ausgebildet sind. Die Ablenkelemente 504 sind integrale Bestandteile (d. h. aus einem Stück mit) der Strömungsumkehrvorrichtung 502 und als planflächige Plättchen ausgebildet, die aus mehreren in der Außenwand 506 ausgebildeten Ausschnitten 508 von der Außenwand 506 aus axial nach außen abgewinkelt sind. Die Ablenkelemente 504 können so ausgelegt sein, dass sie nach Art der Leitflügel 114 funktionieren. Hierbei wird das Abgas, wenn der Abgasstrom aus der Strömungsumkehrvorrichtung 502 durch die Ausschnitte 508 austritt, verwirbelt und von den Ablenkelementen 504 abgelenkt, die eine weitergehende Vermischung von Abgas und Abgasbehandlungsfluid unterstützen.
Die Mischanordnung 500 kann ferner einen Dispergierring 510 beinhalten, der zwischen einem Anschlussende 512 der Strömungsumkehrvorrichtung 502 und dem Zersetzungsrohr 82 positioniert ist. Der Dispergierring 510 kann aus einem Kreisring 514 aus Metall wie Aluminium, Stahl, Titan oder einem anderen dem Fachmann bekannten Material ausgebildet sein. Ein zylindrischer Flansch 516 kann sich axial vom Kreisring 514 weg erstrecken. Der zylindrische Flansch 516 kann am Zersetzungsrohr 82 angeschweißt, angelötet oder auf andere bekannte Weise angebracht sein. Der Kreisring 514 umfasst eine Vielzahl von in ihm ausgeformten muschelförmigen Aussparungen 518. Die Aussparungen 518 dienen als Austrittsöffnungen, um dem Abgasstrom das Verlassen der Mischanordnung 500 zu ermöglichen. Dementsprechend kann der Abgasstrom durch die Ausschnitte 508 oder durch die Aussparungen 518 austreten. Benachbarte Aussparungen 518 können durch einen Stegabschnitt 520 des Kreisrings 514 getrennt sein. Ein dem zylindrischen Flansch 516 entgegengesetztes Anschlussende 522 jedes Stegabschnitts 520 kann in axialer Richtung abgewinkelt sein, um eine Anstoßfläche bereitzustellen, die den Dispergierring 510 im Verhältnis zur Strömungsumkehrvorrichtung 502 positionieren kann, bevor der Dispergierring 510 am Zersetzungsrohr 82 befestigt wird.
Mit Eintreten in die Strömungsumkehrvorrichtung 502 wird die Fließrichtung des Abgasstroms zurück in Richtung Einlass 66 umgekehrt. Beim Austreten des Abgasstroms aus der Strömungsumkehrvorrichtung 502 kann das Abgas durch die Ausschnitte 508 austreten und von den Ablenkelementen 504 in eine gewünschte Richtung abgelenkt werden, oder der Abgasstrom kann durch die im Dispergierring 510 ausgebildeten Aussparungen 518 austreten. Unabhängig davon, wo der Abgasstrom die Mischanordnung 500 verlässt, wird der Abgasstrom weiter mit dem Abgasbehandlungsfluid vermischt, bevor er zum SCR 70 strömt.
Obwohl jede Mischanordnung hier in Bezug auf die Verwendung in einer Abgasbehandlungskomponente 20 beschrieben wurde, die ein einzelnes SCR 70 beinhaltet, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf zu beschränken. Wie am besten aus den 22 und 23 ersichtlich, können die Mischanordnungen in einer Abgasbehandlungskomponente 20 mit einem Paar von SCR 70 verwendet werden. 22 stellt zwei Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 in parallel gepaarter Anordnung dar. Die Abgasbehandlungskomponente 18 ist den bereits beschriebenen Ausführungsformen ähnlich, deshalb wird ihre Beschreibung ausgelassen.
Wie in 23 am besten zu sehen, beinhaltet die Abgasbehandlungskomponente 20 eine Mischanordnung 80 (oder eine andere oben beschriebene Mischanordnung) zum Vermischen des über das Dosiermodul 28 in den Abgasstrom eindosierten Abgasbehandlungsfluids. Die Abgasbehandlungskomponente 20 beinhaltet ein Paar von Gehäusen 600 in Verbindung mit einem Paar von Endkappen 602 und 604. Die Endkappen 602 und 604 können an den Gehäusen 600 durch Schweißen befestigt werden oder können an den Gehäusen 600 durch Schellen (nicht dargestellt) befestigt werden. Die Mischanordnung 80 und das Dosiermodul 28 sind in einer Leitung 606 befestigt, die die Verbindung zwischen Abgasbehandlungskomponente 18 und Abgasbehandlungskomponente 20 gewährleistet. Die Leitung 606 kann einen ersten Abschnitt 608 und einen zweiten Abschnitt 610 beinhalten, die jeweils einen Flansch 612 bzw. 614 beinhalten, der durch Schweißen oder durch eine Schelle (nicht dargestellt) befestigt sein kann. Jedes Gehäuse 600 trägt eine Vielzahl von Abgasbehandlungskomponentensubstraten 618, die eine Kombination von SCRs, Ammoniakschlupfkatalysatoren und Filtern zur Behandlung des Gemisches von Abgas und Abgasbehandlungsfluid sein können.
Beim Einströmen des Abgases in die Mischanordnung 80 kann das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid vom Dosiermodul 28 direkt in die Mischanordnung 80 eindosiert werden. Während das Gemisch von Abgas und Abgasbehandlungsfluid durch das Zersetzungsrohr 82 und die Strömungsumkehrvorrichtung 106 strömt, werden das Abgasbehandlungsfluid und der Abgasstrom ausreichend vermischt, bevor sie die Abgasbehandlungskomponentensubstrate 618 durchströmen. Die Mischanordnung 80 kann Ablenkelemente oder Leitflügel 114 beinhalten, um das Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid zu unterstützten. Da in der beispielhaften Ausführungsform ein Paar von Gehäusen 600 verwendet wird, die jeweils Abgasbehandlungskomponentensubstrate 618 enthalten, können Leitflügel 114 in der Strömungsumkehrvorrichtung 106 angeordnet werden, um sicherzustellen, dass eine im Wesentlichen gleiche Menge von Abgasstrom zu jedem Gehäuse 600 geführt wird. Das heißt, es ist davon auszugehen, dass die Ablenkelemente 114 (und die Ablenkelemente in jeder beispielhaften Ausführungsform) so ausgerichtet und positioniert werden können, dass sie das Abgas in die gewünschte Richtung leiten. Auf diese Weise kann das Abgas durch die Abgasbehandlungskomponentensubstrate 618 ordnungsgemäß behandelt werden.
In den 24 bis 30 ist eine beispielhafte Abgasbehandlungsanordnung 700 dargestellt, die die Abgasbehandlungskomponenten 702 bis 704 enthält. Wie am besten aus 24 ersichtlich, sind die Abgasbehandlungskomponenten 702 und 704 parallel zueinander angeordnet. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Abgasbehandlungskomponenten 702 und 704 im Wesentlichen koaxial angeordnet sein können, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Die Abgasbehandlungskomponente 702 kann ein Gehäuse 706, einen Einlass 708 und einen Auslass 710 enthalten. Der Einlass 708 kann mit dem Abgaskanal 14 in Verbindung stehen, und der Auslass 710 kann mit der Abgasbehandlungskomponente 704 in Verbindung stehen. Obwohl der Auslass 710 in direkter Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 704 dargestellt ist, versteht es sich, dass eine zusätzliche Leitung (nicht dargestellt) zwischen dem Auslass 710 und der Abgasbehandlungskomponente 704 positioniert sein kann. Die zusätzliche Leitung kann nichtlinear sein, so dass der durch die Leitung fließende Abgasstrom abbiegen muss, bevor er in die Abgasbehandlungskomponente 704 eintritt.
Das Gehäuse 706 kann eine zylindrische Form aufweisen und einen ersten Abschnitt 712, der einen DOC 714 trägt, und einen zweiten Abschnitt 716, der eine Mischanordnung 718 (29 und 30) trägt, enthalten. Der DOC 714 kann zum Beispiel durch einen DPF oder einen katalysatorbeschichteten DPF ersetzt werden, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird. Einander gegenüberliegende Enden des Gehäuses 706 können Endkappen 720 und 722 zur hermetischen Versiegelung des Gehäuses 706 enthalten. Die Endkappen 720 und 722 können aufgesteckt und am ersten und zweiten Abschnitt 712 bzw. 716 angeschweißt sein. Der erste und der zweite Abschnitt 712 und 716 können mit einer Schelle 724 gesichert sein. Alternativ können der erste und der zweite Abschnitt 712 und 716 aufgesteckt oder angeschweißt sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Verwendung der Schelle 724 gestattet einen leichten Abbau des DOC 714 oder der Mischanordnung 718 zur Wartung, Reinigung oder zum Austausch dieser Komponenten. Ein perforiertes Prallblech 725 kann unmittelbar stromabwärts von dem Einlass 708 und stromaufwärts von dem DOC 714 positioniert sein. Abgas vom Abgaskanal 14 tritt in den Einlass 708 ein, durchströmt das perforierte Prallblech 725, den DOC 714 und die Mischanordnung 718 und strömt aus dem Auslass 710 aus, bevor es in die Abgasbehandlungskomponente 704 eintritt.
Die Abgasbehandlungskomponente 704 ist der Abgasbehandlungskomponente 702 im Wesentlichen ähnlich. In dieser Hinsicht kann die Abgasbehandlungskomponente 704 ein Gehäuse 726, einen Einlass 728 und einen Auslass 730 umfassen. Der Einlass 728 steht mit dem Auslass 710 der Abgasbehandlungskomponente 702 in Verbindung, und der Auslass 730 kann mit einem stromabwärtigen Abschnitt des Abgaskanals 14 in Verbindung stehen.
Das Gehäuse 726 kann eine Zylinderform aufweisen und einen SCR 732 und Ammoniakschlupfkatalysator 734 tragen. Der SCR 732 ist dem Ammoniakschlupfkatalysator 734 vorzugsweise vorgeschaltet. Einander gegenüberliegende Enden des Gehäuses 726 können Endkappen 736 und 738 zur hermetischen Versiegelung des Gehäuses 726 enthalten. Die Endkappen 736 und 738 können aufgesteckt und am Gehäuse 726 angeschweißt sein. Alternativ können die Endkappen 736 und 738 mit Schellen (nicht dargestellt) am Gehäuse 726 befestigt sein. Abgas aus dem Auslass 710 der Abgasbehandlungskomponente 702 tritt in den Einlass 728 ein, durchströmt den SCR 732 und den Ammoniakschlupfkatalysator 734 und tritt aus dem Auslass 730 aus, bevor es in den stromabwärtigen Abschnitt des Abgaskanals 14 eintritt.
Das Dosiermodul 28 kann an der Endkappe 722 an einer Stelle nahe dem Auslass 710 positioniert sein. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann das Dosiermodul 28 so betrieben werden, dass es ein Reduktionsmittel wie Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einspritzt, bevor der Abgasstrom den SCR 732 durchströmt. Es sollte ein ausreichendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid erfolgen, um die Beseitigung von NOx aus dem Abgasstrom zu optimieren, bevor das Gemisch den SCR 732 durchströmt. Um das Vermischen von Abgasstrom und Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid zu unterstützen, kann eine Mischanordnung 718 dem DOC 714 nachgeschaltet und dem SCR 732 vorgeschaltet sein. Die Mischanordnung 718 ist nahe dem Dosiermodul 28 positioniert, so dass das Dosiermodul 28 das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid direkt in die Mischanordnung 718 eindosieren kann, wo es sich mit dem Abgasstrom vermischen kann.
Die 29 und 30 illustrieren am besten die Mischanordnung 718. Ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, enthält die Mischanordnung 718 ein Zersetzungsrohr 82, das einen ersten Endbereich 84, der an der Endkappe 722 befestigt werden kann, und einen zweiten Endbereich 86, der nahe dem DOC 714 positioniert ist, enthält. Das Zersetzungsrohr 82 kann im Wesentlichen zylindrisch sein, wobei ein radial aufgeweiteter Bereich 88 zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 84 und 86 positioniert sein kann. Eine Strömungsumkehrvorrichtung 740 am zweiten Endbereich 86. Neben der Befestigung des Zersetzungsrohrs 82 an der Endkappe 722 kann die Mischanordnung 718 innerhalb des Gehäuses 706 von einer perforierten Stützplatte 742 getragen werden.
Die Stützplatte 742 enthält einen ringförmigen zentralen Bereich 744, der einen Durchlass 746 umgibt, welcher durch einen am Zersetzungsrohr 82 befestigten sich axial erstreckenden Flansch 748 definiert wird. Ein ringförmiger äußerer Bereich 750 der Stützplatte 742 enthält eine Vielzahl von Durchgangslöchern 752, die Abgasfluss dort hindurch gestatten. Der äußere Bereich 750 enthält auch einen sich axial erstreckenden Flansch 754 zur Befestigung der Stützplatte 742 am Gehäuse 706. Ein sich axial erstreckender Schulterbereich 756 kann zwischen dem ringförmigen zentralen Bereich 744 und dem ringförmigen äußeren Bereich 750 positioniert sein. Der Schulterbereich 756 stellt eine Befestigungsfläche für einen zylindrischen Mantel 758 der Mischanordnung 718 bereit. Der Mantel 758 enthält ein am Schulterbereich 756 befestigtes proximales Ende 760 und ein an der Strömungsumkehrvorrichtung 740 befestigtes distales Ende 762. Ein sich radial erstreckender Befestigungsflansch 764 nimmt ein Ende 766 des Auslasses 710 auf.
Wie aus 30 am besten ersichtlich ist, tritt der Abgasfluss in den Einlass 708 ein, durchströmt das perforierte Prallblech 725 und tritt in den DOC 714 ein. Wenn das Abgas den DOC 714 verlassen hat, nähert sich das Abgas der Mischanordnung 718. Obwohl von der vorliegenden Offenbarung nicht gefordert, kann die Mischanordnung 718 eine an einer Außenfläche 770 der Strömungsumkehrvorrichtung 740 befestigte becherförmige Nase 768. Die becherförmige Nase 768 kann eine konische, hemisphärische oder ellipsoidische Außenfläche 772 aufweisen, die bei Kontakt durch das Abgas das Abgas um die Mischanordnung 718 herum leitet. Weiterhin kann die becherförmige Nase 768 eine konkave Fläche in Bezug auf die Richtung des Abgases aufweisen. Darüber hinaus kann die becherförmige Nase 768 erhabene oder ausgesparte Merkmale (zum Beispiel Buckel oder Vertiefungen, nicht gezeigt) aufweisen, die an der Außenfläche 772 ausgebildet sind. Obwohl die becherförmige Nase 768 als an der Strömungsumkehrvorrichtung 740 befestigt dargestellt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass die becherförmige Nase 768 durch eine Stützplatte (nicht gezeigt) an einer Stelle nahe der Strömungsumkehrvorrichtung 740 gestützt werden kann. Zum Beispiel kann eine Stützplatte ähnlich der Stützplatte 742 mit Durchgangslöchern 752 zum Gestatten von Abgasstrom verwendet werden, wobei der ringförmige zentrale Bereich 744 die becherförmige Nase 768 anstatt den Durchlass 746 definiert.
Nachdem das Abgas 718 um die Mischanordnung 718 herum geströmt ist, durchströmt das Abgas die Durchgangslöcher 752 der Stützplatte 742. Nach dem Durchströmen der Stützplatte 742 kann das Abgas durch die Perforationen 96 und 100 in die Mischanordnung 718 eintreten. Zur Unterstützung des Einspeisens des Abgases in die Mischanordnung 718 kann die Endkappe 722 gekrümmte Flächen (das heißt ähnlich der Strömungsumkehrvorrichtung 740, nicht gezeigt) definieren, die das Abgas in die Mischanordnung 718 leiten. Nach dem Eintritt in das Zersetzungsrohr 82 wird das Abgas mit dem durch das Dosiermodul 28 in die Mischanordnung 718 eindosierten Abgasbehandlungsfluid (zum Beispiel Harnstoff) beaufschlagt. Während das Abgas durch das Zersetzungsrohr 82 strömt, wird das Abgas durch die Strömungsumkehrvorrichtung 740 in einer umgekehrten Richtung in den Mantel 758 geleitet. Das Abgas kann dann den Mantel 758 durch den Auslass 710 verlassen und in die Abgasbehandlungskomponente 704 eintreten, wo der SCR 732 und der Ammoniakschlupfkatalysator 734 positioniert sind.
Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Abgasstrom in der Abgasbehandlungskomponente 702 zweimal dazu gezwungen, seine Richtung umzukehren. Das heißt, der Abgasstrom kehrt erstens seine Richtung um, wenn er in die Mischanordnung 718 eintritt, und das Abgas kehrt zweitens seine Richtung aufgrund von Kontakt mit der Strömungsumkehrvorrichtung 740 um. Aufgrund der zweimaligen Richtungsumkehr des Abgasstroms bei seinem Durchströmen der Abgasbehandlungskomponente 702 wird der Abgasstrom krümmungsreich, wodurch das Vermögen erhöht wird, das Abgasbehandlungsfluid mit dem Abgas zu vermischen, bevor das Abgas in den SCR 732 eintritt. Aufgrund der verstärkten Vermischung des Abgasbehandlungsfluids und des Abgases kann die Wirksamkeit des SCR 732 beim Entfernen von NOx aus dem Abgas erhöht werden.
Obwohl in den 29 und 30 nicht dargestellt, sollte darauf hingewiesen werden, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 740 Ablenkelemente wie zum Beispiel Leitflügel 114 enthalten kann. Alternativ können jegliche der Mischanordnungen 200, 300, 400 und 500 in der Abgasbehandlungskomponente 702 verwendet werden, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
In den 31 und 32 wird die Abgasbehandlungskomponente 800 dargestellt. Die Abgasbehandlungskomponente 800 enthält ein Gehäuse 802, einen Einlass 804 und einen Auslass 806. Das Gehäuse 802 kann einen inneren Mantel 807 und einen äußeren Mantel 808 enthalten. Ein Isoliermaterial 810 kann zwischen dem inneren Mantel 806 und dem äußeren Mantel 808 angeordnet sein. Der Einlass 804 kann mit dem Abgaskanal 14 gekoppelt sein und enthält einen inneren Kegel 812 und einen äußeren Kegel 814. Das Isoliermaterial 810 kann zwischen dem inneren Kegel 812 und dem äußeren Kegel 814 angeordnet sein. Der innere Kegel 812 kann am inneren Mantel 807 befestigt sein, und der äußere Kegel 814 kann am äußeren Mantel 808 befestigt sein. Der innere Kegel 812 kann zuerst am äußeren Kegel 814 befestigt werden, und dann kann der Einlass 804 an dem inneren und dem äußeren Mantel 807 und 808 befestigt werden. Der Auslass 806 kann eine äußere Hülse 816, die am äußeren Mantel 808 befestigt ist, und eine innere Hülse 818 enthalten. Die innere Hülse 818 kann aus einem oder mehreren Abschnitten ausgeführt sein, die hermetisch versiegelt sind. Das Isoliermaterial 810 kann zwischen der inneren Hülse 818 und der äußeren Hülse 816 angeordnet sein. Der Auslass 806 kann sich von dem Gehäuse 802 radial nach außen erstrecken, während der Einlass 804 koaxial zu dem Gehäuse 802 sein kann.
Eine Endkappe 820 kann mit dem Gehäuse 802 an einem Ende des Gehäuses 802 gegenüber dem Einlass 804 verbunden sein. Das Dosiermodul 28 kann an der Endkappe 820 (oder an einem zusätzlichen Flansch (nicht gezeigt)) an einer Stelle nahe dem Auslass 806 positioniert sein. Wie bei zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist das Dosiermodul 28 dazu betreibbar, ein Reduktionsmittel wie Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einzuspritzen, bevor der Abgasstrom den SCR (nicht gezeigt) durchströmt. Es sollte ein ausreichendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid erfolgen, um die Beseitigung von NOx aus dem Abgasstrom zu optimieren, bevor das Gemisch den SCR durchströmt. Um das Vermischen von Abgasstrom und Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid zu unterstützen, kann eine Mischanordnung 718 zwischen dem Einlass 804 und dem Auslass 806 positioniert sein. Die Mischanordnung 718 ist in der Nähe des Dosiermoduls 28 positioniert, so dass das Dosiermodul 28 das Abgasbehandlungsfluid direkt in die Mischanordnung 718 eindosieren kann, wo es sich mit dem Abgasstrom vermischen kann.
In 32 ist die Mischanordnung 718 in der Abgasbehandlungskomponente 800 am besten illustriert. Die Mischanordnung 718 enthält ein Zersetzungsrohr 82, das einen ersten Endbereich 84, der an der Endkappe 820 befestigt werden kann, und einen zweiten Endbereich 86, der nahe des Einlasses 804 positioniert ist, enthält. Der Abgasstrom tritt in den Einlass 804 ein und nähert sich der Mischanordnung 718. Obwohl von der vorliegenden Offenbarung nicht gefordert, kann die Mischanordnung 718 eine an einer Außenfläche 770 der Strömungsumkehrvorrichtung 740 befestigte becherförmige Nase 768 enthalten. Die becherförmige Nase 768 kann eine konische, hemisphärische oder ellipsoidische Außenfläche 772 aufweisen, die bei Kontakt durch das Abgas das Abgas um die Mischanordnung 718 herum leitet. Weiterhin kann die becherförmige Nase 768 eine konkave Fläche in Bezug auf die Richtung des Abgases aufweisen. Darüber hinaus kann die becherförmige Nase 768 erhabene oder ausgesparte Merkmale (zum Beispiel Buckel oder Vertiefungen, nicht gezeigt) aufweisen, die an der Außenfläche 772 ausgebildet sind. Nachdem das Abgas um die Mischanordnung 718 herum geströmt ist, durchströmt das Abgas die Durchgangslöcher 752 der Stützplatte 742. Nach dem Durchströmen der Stützplatte 742 kann das Abgas durch die Perforationen 96 in die Mischanordnung 718 eintreten. Obwohl die Mischanordnung 718 in der Darstellung von 32 keine perforierte Bundbuchse 98 enthält, sollte darauf hingewiesen werden, dass die dargestellte Ausführungsform eine perforierte Bundbuchse 98 enthalten kann, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Nach dem Eintritt in das Zersetzungsrohr 82 wird das Abgas mit dem durch das Dosiermodul 28 in die Mischanordnung 718 eindosierten Abgasbehandlungsfluid (zum Beispiel Harnstoff) beaufschlagt. Während das Abgas durch das Zersetzungsrohr 82 strömt, wird das Abgas durch die Strömungsumkehrvorrichtung 740 in einer umgekehrten Richtung in den Mantel 758 geleitet. Das Abgas kann dann den Mantel 758 durch den Auslass 806 verlassen und in eine andere Abgasbehandlungskomponente (zum Beispiel die in 24 illustrierte Abgasbehandlungskomponente) eintreten, wo ein SCR positioniert sei kann.
Obwohl in 32 nicht dargestellt, sollte darauf hingewiesen werden, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 740 Ablenkelemente wie zum Beispiel Leitflügel 114 enthalten kann. Alternativ können jegliche der Mischanordnungen 200, 300, 400 und 500 in der Abgasbehandlungskomponente 800 verwendet werden, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung wird der Abgasstrom in der Abgasbehandlungskomponente 800 zweimal dazu gezwungen, seine Richtung umzukehren. Das heißt, der Abgasstrom kehrt erstens seine Richtung um, wenn er in die Mischanordnung 718 eintritt, und das Abgas kehrt zweitens seine Richtung aufgrund von Kontakt mit der Strömungsumkehrvorrichtung 740 um. Aufgrund der zweimaligen Richtungsumkehr des Abgasstroms bei seinem Durchströmen der Abgasbehandlungskomponente 800 wird der Abgasstrom krümmungsreich, wodurch das Vermögen erhöht wird, das Abgasbehandlungsfluid mit dem Abgas zu vermischen, bevor das Abgas in den SCR eintritt. Aufgrund der verstärkten Vermischung des Abgasbehandlungsfluids und des Abgases kann die Wirksamkeit des SCR beim Entfernen von NOx aus dem Abgas erhöht werden.
Weiterhin sollte darauf hingewiesen werden, dass die Abgasbehandlungskomponente 800 weder einen DOC, DPF, SCR noch irgendein anderes Abgasbehandlungssubstrat enthält. Ohne irgendwelche dieser Vorrichtungen kann die Komponente 800 kompakt ausgebildet werden. Solch eine Konstruktion gestattet die Nachrüstung bestehender Abgasnachbehandlungssysteme, die einen SCR enthalten, mit der Komponente 800, um ein verstärktes Vermischen des Abgases und des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids zu unterstützen.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die oben beschriebenen Ausgestaltungen wie gewünscht modifiziert werden können. Obwohl der in 24 dargestellte Einlass 708 mit einer Krümmung von 90 Grad dargestellt ist, kommt bei der vorliegenden Offenbarung ein koaxialer Einlass wie der in 31 dargestellte (das heißt Einlass 804) oder ein radial positionierter Einlass wie Einlass 728 in Betracht. Ebenso kann der Auslass 710 durch einen koaxialen Auslass (ähnlich dem koaxialen Einlass 804) oder einen Auslass mit einer Krümmung von 90 Grad (ähnlich dem Einlass 708) ersetzt werden. Ähnliche Modifikationen können in der Komponente 800 durchgeführt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
33 stellt eine andere Mischanordnung 900 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Ähnlich wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen enthält die Mischanordnung 90 ein Zersetzungsrohr 82, das einen ersten Endbereich 84, der an der Endkappe 74 befestigt sein kann, und einen zweiten Endbereich 86, der in der Nähe des SCR 70 positioniert ist, enthält. Das Zersetzungsrohr 82 kann im Wesentlichen zylindrisch sein, wobei ein sich radial verengender Bereich 902 zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 84 und 86 positioniert sein kann.
Der sich radial verengende Bereich 902 umfasst einen sich konisch verengenden Bereich 904, der das Zersetzungsrohr 82 verengt, einen zylindrischen Bereich 92 stromabwärts von dem sich konisch verengenden Bereich 904 mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des ersten und zweiten Bereichs 84 und 86 ist, und einen konisch aufgeweiteten Bereich 906, der das Zersetzungsrohr 82 radial aufweitet. Es sollte auf der Hand liegen, dass der erste und der zweite Endbereich 84 und 86 unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, ohne dass vom Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abgewichen wird. Es sollte auch auf der Hand liegen, dass die vorliegende Offenbarung keinen konisch aufgeweiteten Bereich 906 erfordert. Das heißt, der radial verengte Bereich 902 kann sich über die gesamte Länge des zweiten Endbereichs 86 erstrecken. Ein sich radial verengendes Zersetzungsrohr 82 führt zu einer Zunahme der Geschwindigkeit des Abgases, während es das Zersetzungsrohr 82 durchströmt. Die Zunahme der Geschwindigkeit unterstützt die Zerstäubung des Abgasbehandlungs-Reagensfluids.
Obgleich Mischanordnungen, wie die Mischanordnung 80 (siehe zum Beispiel 9) und die Mischanordnung 900 (siehe zum Beispiel 33), als entweder einen radial aufgeweiteten Bereich 88 oder einen sich radial verengenden Bereich 902 enthaltend beschrieben worden sind, sollte die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt werden. Diesbezüglich sollte auf der Hand liegen, dass die vorliegende Offenbarung eine Mischanordnung in Betracht zieht, die ein vollständig zylindrisches Zersetzungsrohr 82 enthält, wobei das Zersetzungsrohr 82 entlang seiner gesamten Länge den gleichen Durchmesser aufweist. Ein vollständig zylindrisches Zersetzungsrohr 82 wird zum Beispiel in 33 bei 908 dargestellt.
In den 34–37 wird ein anderes Abgasbehandlungssystem 1000 beschrieben. Das Abgasbehandlungssystem 1000 enthält die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20, wobei die Abgasbehandlungskomponente 18 einen DOC 52 und/oder einen DPF 56, der in einem Gehäuse 44 positioniert ist, enthalten kann, und die Abgasbehandlungskomponente 20 einen SCR 70 und/oder einen Ammoniakschlupfkatalysator 72 in einem Gehäuse 64 enthalten kann. Eine gemeinsame Haube 1002 verbindet fluidisch und mechanisch die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20.
Die Haube 1002 enthält eine Umfangsaußenfläche 1004, die einen Verbindungsflansch 1006 zur Verbindung mit jedem Gehäuse 44 und 64 definiert. Der Verbindungsflansch 1006 kann mit jedem Gehäuse 44 und 64 verschweißt sein, oder der Verbindungsflansch 1006 kann unter Verwendung einer Schelle 1005 an jedem Gehäuse 44 und 64 befestigt sein. Zum Verhindern, dass Abgase aus der Haube 1002 entweichen, kann, während die Abgase von der Abgasbehandlungskomponente 18 zu der Abgasbehandlungskomponente 20 strömen, eine massive Verbindungsplatte 1008 zwischen der Abgasbehandlungskomponente 18 und der Abgasbehandlungskomponente 20 positioniert sein. Die Verbindungsplatte 1008 kann Durchlässe 1010 zur Aufnahme der Gehäuse 44 und 64 enthalten. Um eine gasdichte Passung zwischen der Verbindungsplatte 1008 und den Gehäusen 44 und 64 zu gewährleisten, kann die Verbindungsplatte 1008 mit jedem Gehäuse 44 und 64 verschweißt sein, oder eine Dichtung (nicht gezeigt) kann zwischen den Gehäusen 44 und 64 und den Durchlässen 1010 positioniert sein. Eine Endplatte 1012 der Haube 1002 ist ein integraler Bestandteil der Außenumfangsfläche 1004. Die Endplatte 1012 kann eine konturierte Fläche 1014 an der Abgasbehandlungskomponente 18 enthalten, die das Leiten der Abgase zu der Abgasbehandlungskomponente 20 unterstützt. Darüber hinaus kann die Haube 1002 eine Befestigungsvorrichtung 1016 zur Aufnahme eines Dosiermoduls 28 enthalten, das so betreibbar ist, dass es Abgasbehandlungs-Reagensfluid in die Abgase eindosiert.
Zum Zusammenbauen des Abgasbehandlungssystems 1000 kann die Verbindungsplatte 1008 durch Schweißen an jeder Abgasbehandlungskomponente 18 und 20 befestigt werden, oder mit einer Dichtung (nicht gezeigt), die ein Befestigen der Verbindungsplatte 1008 und der Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 durch eine Presspassung dazwischen gestattet. Nach dem Befestigen der Verbindungsplatte 1008 an den Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 kann die Haube 1002 dann durch Schweißen oder durch eine Schelle (nicht gezeigt) an den Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 befestigt werden.
Das Abgasbehandlungssystem 1000 enthält eine Mischanordnung 1100, die stromaufwärts von dem SCR 70 positioniert ist und ein Vermischen der Abgase und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids unterstützt. Wie in 34 dargestellt, erstreckt sich die Mischanordnung 1100 zwischen der Haube 1002 und der Abgasbehandlungskomponente 20. Zum Befestigen der Mischanordnung 1100 zwischen der Haube 1002 und der Abgasbehandlungskomponente 20 kann eine massive Trennplatte 1018 verwendet werden, die die Mischanordnung 1100 axial auf den SCR 70 ausrichtet. Die Trennplatte 1018 enthält einen sich axial erstreckenden mittigen Flansch 1020, der durch Schweißen oder irgendein anderes Befestigungsverfahren, das dem Fachmann bekannt ist, mit dem Zersetzungsrohr 82 der Mischanordnung 1100 gekoppelt ist. Die Trennplatte 1018 kann an dem Gehäuse 64 befestigt sein oder kann an der Verbindungsplatte 1008 befestigt sein. Wenn das Abgas die Mischanordnung 1100 verlassen hat, kann das Abgas einen perforierten Prallring 1022 durchströmen, der stromaufwärts von dem SCR 70 positioniert ist und der ein Vermischen der Abgase und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids weiter unterstützt. Der Prallring 1022 kann an einer Innenfläche 1024 des Gehäuses 64 befestigt sein. Alternativ dazu kann der Prallring 1022 in einem getrennten Gehäuse befestigt sein, das mit einem Ende des Gehäuses 64 gekoppelt ist.
Wie in den 35 und 36 dargestellt, enthält die Mischanordnung 1100 ein Zersetzungsrohr 82 mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88. Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass das Zersetzungsrohr 82 vollständig zylindrisch sein kann oder einen sich radial verengenden Bereich enthalten kann, wie die in 33 dargestellte Mischanordnung 900. Unabhängig davon ist die Mischanordnung 1100 nicht an der Endplatte 1012 der Haube 1002 fixiert. Stattdessen ist die Mischanordnung 1100 von der Endplatte 1012 der Haube 1002 beabstandet.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ein erster Endbereich 84 des Zersetzungsrohrs 82 einen kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102. Der kelchförmig aufgeweitete Rand 1102 vergrößert den Durchmesser des ersten Endes 84 des Zersetzungsrohrs 82 und ist so ausgelegt, dass er den Abgasen erleichtert, in die Mischanordnung 1100 einzutreten. Durch Erleichtern des Eintritts der Abgase in die Mischanordnung 1100 können auch Gegendrücke in dem Abgasbehandlungssystem 1000 reduziert werden. Es sollte auf der Hand liegen, dass, obgleich 35 das erste Ende 84 des Zersetzungsrohrs 82 ohne Perforationen 96 zeigt, die vorliegende Offenbarung die Verwendung von Perforationen 96 im ersten Ende 84, wie in 36 dargestellt, in Betracht zieht.
Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen können die Perforationen 96 eine unterschiedliche Größe um den Umfang des ersten Endes 84 aufweisen und die Verwirbelung unterstützen und die Geschwindigkeit des Abgasstroms bei seinem Eintritt in das Zersetzungsrohr 82 erhöhen. Obgleich dies in den 35 und 36 nicht dargestellt wird, versteht sich weiterhin, dass die Mischanordnungen 1100 auch eine perforierte Bundbuchse 98 wie die in 9 gezeigte enthalten können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ähnlich wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen enthalten die Mischanordnungen 1100 eine Strömungsumkehrvorrichtung 106 am zweiten Ende 86. Es können beliebige der Strömungsumkehrvorrichtungen 106, wie zum Beispiel die in den 7, 11, 15, 19 und 21 dargestellten, verwendet werden.
Obgleich das Abgasbehandlungssystem 1000 oben als eine Mischanordnung 1100, die von der Endplatte 1012 beabstandet ist, enthaltend beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt sein sollte. Wie am besten in 37 gezeigt, ist insbesondere zu sehen, dass die Haube 1002 einen Durchlass 1026 zur Aufnahme des ersten Endbereichs 84 des Zersetzungsrohrs 82 enthalten kann, so dass das Zersetzungsrohr 82 direkt an der Endplatte 1012 der Haube 1002 befestigt sein kann. Zum Befestigen des Dosiermoduls (nicht gezeigt) bezüglich der Endplatte 1012 und des Zersetzungsrohrs 82 kann ein Befestigungsring 1028 so an dem ersten Endbereich 84 fixiert werden, dass das Dosiermodul das Abgasbehandlungs-Reagensfluid direkt in das Zersetzungsrohr 82 eindosieren kann.
Wie in 37 dargestellt, kann eine Strömungsverteilungsplatte 1030 in der Haube 1002 bezüglich des ersten Endbereichs 84 des Zersetzungsrohrs 82 positioniert sein. Die Strömungsverteilungsplatte 1030 kann eine massive Platte sein, oder die Strömungsverteilungsplatte 1030 kann eine Vielzahl von Perforationen 1032 enthalten, wie in Durchsicht gezeigt. Die Strömungsverteilungsplatte 1030 kann durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen entweder an der Haube 1002 oder an dem ersten Endbereich 84 des Zersetzungsrohrs fixiert sein. Unabhängig davon unterstützt die Strömungsverteilungsplatte 1030 das Verhindern einer Verwirbelung des Abgasstroms um den ersten Endbereich 84 des Zersetzungsrohrs 82 vor Eintritt in die Perforationen 96 des Zersetzungsrohrs 82. Mit anderen Worten, die Strömungsverteilungsplatte 1030 blockiert den Abgasstrom um den ersten Endbereich 84 und unterstützt das Drücken des Abgases zum Eintritt in das Zersetzungsrohr 82.
In 38 ist zu sehen, dass die Mischanordnung 1100 darüber hinaus einen statischen Mischer 1104 enthalten kann, der in dem Zersetzungsrohr 82 an einer stromaufwärts von der Strömungsumkehrvorrichtung 106 liegenden Stelle positioniert ist. Der statische Mischer 1104 kann eine Vielzahl von Mischschaufeln 1106 enthalten, die in einem Befestigungsring 1108 fixiert sind, der durch Presspassung oder Schweißen an einer Innenfläche 1110 des Zersetzungsrohrs 82 fixiert ist. Vorzugsweise ist der statische Mischer 1104 zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 an dem radial aufgeweiteten Bereich 88 positioniert. Die Mischschaufeln 1106 können leicht verdreht sein, um das Gemisch aus Abgas und Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu verwirbeln, wenn das Gemisch durch das Zersetzungsrohr 82 passiert. Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass irgendeine Art von statischem Mischer wie in der Technik bekannt verwendet werden kann. Unabhängig davon unterstützt der statische Mischer 1104 weiter das Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids.
Der statische Mischer 1104 kann eine Stützstange 1112 enthalten, die sich axial von dem Mischschaufeln 1106 in einer zu der Strömungsumkehrvorrichtung 106 verlaufenden Richtung erstreckt. Die Stützstange 1112 stellt einen Befestigungspunkt für die Strömungsumkehrvorrichtung 106 bereit, so dass die Strömungsumkehrvorrichtung 106 durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der Stützstange 1112 fixiert werden kann. Die Verwendung der Stützstange 1112 zum Fixieren der Strömungsumkehrvorrichtung 106 bezüglich des Zersetzungsrohrs 82 beseitigt das Erfordernis eines getrennten Stützprallblechs (nicht gezeigt), das die Strömungsumkehrvorrichtung 106 an einer Innenfläche des Gehäuses 64 fixiert. Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass der statische Mischer 1104 keine Stützstange 1112 enthalten muss.
In den 39 und 40 wird noch eine andere Konfiguration der Mischanordnung 1100 dargestellt. Ähnlich wie die in den 35–37 dargestellten Mischanordnungen ist die in den 39 und 40 dargestellte Mischanordnung 1100 so ausgelegt, dass sie von der Endplatte 1012 der Haube 1002 beabstandet ist. Die Mischanordnung 1100 unterscheidet sich insofern von den in den 35–37 dargestellten, dass der erste Endbereich 84 kegelstumpfförmig ist. Mit anderen Worten, eine Länge L des erste Endbereichs 84 ist in einer axialen Richtung entlang einem Umfang davon variabel. Insbesondere nimmt eine Länge des ersten Endbereichs 84 entlang einem Umfang davon von dem kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102 in einer zu einem zweiten Endbereich 86 verlaufenden Richtung ab, so dass eine Länge L1 an dem Anschlussende des ersten Endbereichs 84 an dem kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102 größer als eine Länge L2 an einer Stelle näher am zweiten Endbereich 86 ist. Das Ausmaß, mit dem die Länge des ersten Endbereichs 84 entlang einem Umfang davon abnimmt, ist variabel und kann wie erforderlich feineingestellt werden. Die Kegelstumpfform des ersten Endbereichs 84 gestattet den Abgasen, leichter in das Zersetzungsrohr 82 einzutreten, unterstützt die Reduzierung des Gegendrucks in dem Abgasbehandlungssystem 1000 und verstärkt die Turbulenzen, mit denen die Abgase in das Zersetzungsrohr 82 eintreten.
Obgleich von der vorliegenden Offenbarung nicht erfordert, kann die Verwendung einer Mischanordnung 1100 mit einem kegelstumpfförmigen ersten Endbereich 84 in Kombination mit einer zylindrischen Strahlführung 1032, die an der Endplatte 1012 befestigt ist, erfolgen. Die Strahlführung 1032 gewährleistet, dass das durch das Dosiermodul 28 in das Abgas eingespeiste Abgasbehandlungs-Reagensfluid in das Zersetzungsrohr 92 eintritt. Dies kann bei dem kegelstumpfförmigen ersten Endbereich 84, der im Vergleich zu zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine größere Öffnung hat und von der Endplatte 1012 beabstandet ist, besonders wichtig sein. Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass die zylindrische Strahlführung 1026 in Kombination mit einer beliebigen Mischanordnung, die von der Endplatte 1012 beabstandet ist, verwendet werden kann, um einen ordnungsgemäßen Eintritt des Abgasbehandlungs-Reagensfluids in das Zersetzungsrohr 82 zu gewährleisten.
In den 41 und 42 wird eine Strömungsumkehrvorrichtung 1200 beschrieben. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 ähnelt der zuvor beschriebenen Strömungsumkehrvorrichtung 106 insofern, als die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 ein im Wesentlichen becherförmiges Glied 110 mit einer darin ausgebildeten mittigen Ausbauchung 112 ist. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 hat einen Durchmesser, der größer als der Durchmesser des zweiten Endbereichs 86 des Zersetzungsrohrs 82 ist, so dass der Abgasstrom bei Eintritt in das becherförmige Glied 110 zur Strömung in einer Umkehrrichtung gezwungen wird. Die Umkehr des Abgasstroms unterstützt das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms, bevor der Abgasstrom den SCR 70 erreicht. Die Strömungsumkehrrichtung 1200 kann auch so ausgelegt sein, dass sie Ablenkelemente wie die in den 7, 11, 15, 19 und 21 dargestellten enthält.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 1202 enthalten, die in einer Unterseite 1204 des becherförmigen Glieds 110 ausgebildet sind. Obgleich die Durchgangslöcher 1202 gestatten, dass ein kleiner Teil des Abgasstroms das becherförmige Glied 110 durchströmt, ohne seine Richtung umzukehren, sind die Durchgangslöcher 1202 so ausgelegt, dass sie ein Durchströmen jeglichen Abgasbehandlungs-Reagensfluids, das noch nicht zerstäubt ist, gestattet. Durch Gestatten eines Strömens von flüssigem Abgasbehandlungs-Reagensfluid durch das becherförmige Glied 110 kann die Bildung einer Verhinderung von Harnstoffablagerungen in dem becherförmigen Glied 110 verhindert werden. Diesbezüglich können sich, wenn sich flüssiges Abgasbehandlungs-Reagensfluid in dem becherförmigen Glied 110 ansammelt und anschließend verdampft, Harnstoffablagerungen in dem becherförmigen Glied 110 ansammeln, die letztendlich den Abgasstrom von dem Zersetzungsrohr 82 und durch die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 behindern. Obgleich die Strömungsumkehrvorrichtung 1200 als Durchgangslöcher 1202 aufweisend dargestellt wird, versteht sich, dass irgendeine Art von Perforation, das heißt beispielsweise längliche Schlitze, akzeptabel ist, solange jegliches flüssige Abgasbehandlungs-Reagensfluid dort hindurchströmen kann.
In den 43 und 44 wird eine Strömungsumkehrvorrichtung 1300 beschrieben. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1300 ähnelt der zuvor beschriebenen Strömungsumkehrvorrichtung 106 insofern, als die Strömungsumkehrvorrichtung 1300 ein im Wesentlichen becherförmiges Glied 110 mit einer darin ausgebildeten mittigen Ausbauchung 112 ist. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1300 hat einen Durchmesser, der größer als der des zweiten Endbereichs 86 des Zersetzungsrohrs 82 ist, so dass der Abgasstrom bei Eintritt in das becherförmige Glied 110 zur Strömung in einer Umkehrrichtung gezwungen wird. Die Umkehr des Abgasstroms unterstützt das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms, bevor der Abgasstrom den SCR 70 erreicht.
Die Strömungsumkehrrichtung 1300 enthält eine Vielzahl von Ablenkelementen 1302, die mit einem sich axial erstreckenden Ring 1304 gekoppelt sind, der an einem zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 fixiert ist. Die Ablenkelemente 1302 unterstützen ferner das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms. Die Ablenkelemente 1302 können als eine Vielzahl von wendelförmig gekrümmten Leitflügeln 1306 ausgebildet sein, die sich von dem Ring 1304 radial nach außen erstrecken. Obgleich die Leitflügel 1306 als an dem Ring 1304 fixiert dargestellt werden, versteht sich, dass die Leitflügel 1306 an dem zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 fixiert sein können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die Leitflügel 1306 erzeugen eine Verwirbelung des Abgasstroms mit starken Turbulenzen, um das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und der Abgase zu verbessern. Die Verwirbelung mit starken Turbulenzen, die durch die Leitflügel 1306 erzeugt wird, führt dazu, dass das Abgasbehandlungs-Reagensfluid im gesamten Abgasstrom bei seiner Verwirbelung durch die Leitflügel 1306 um den Umfang verteilt wird. Obgleich sechs Leitflügel 1306 dargestellt werden, versteht sich, dass die Anzahl der Leitflügel 1306 variabel ist. Des Weiteren kann auch der Anstellwinkel der Leitflügel 1306 in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Verwirbelung, die erzeugt werden soll, variiert werden. Schließlich sollte auf der Hand liegen, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 1300 in Verbindung mit irgendeinem der beschriebenen Zersetzungsrohre 82 mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88, einem sich radial verengendem Bereich 902, einem kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102 und einem kegelstumpfförmigen ersten Bereich 84 (39) verwendet werden kann.
45 zeigt eine andere Abgasbehandlungskomponente 1400 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Abgasbehandlungskomponente 1400 ist der in 6 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 20 im Wesentlichen ähnlich. In dieser Hinsicht kann die Abgasbehandlungskomponente 1400 ein Gehäuse 64, einen Einlass 66 und einen Auslass 68 umfassen. Der Einlass 66 steht mit dem Auslass 48 der Abgasbehandlungskomponente 18 in Verbindung, und der Auslass 68 kann mit einem stromabwärtigen Abschnitt des Abgaskanals 14 in Verbindung stehen.
Das Gehäuse 64 kann eine Zylinderform aufweisen und einen SCR 70 und Ammoniakschlupfkatalysator 72 tragen. Der SCR ist dem Ammoniakschlupfkatalysator 72 vorzugsweise vorgeschaltet. Einander gegenüberliegende Enden des Gehäuses 64 können Endkappen 74 und 76 zur hermetischen Versiegelung des Gehäuses 64 enthalten. Die Endkappen 74 und 76 können aufgesteckt und am Gehäuse 64 angeschweißt sein. Alternativ können die Endkappen 74 und 76 mit Schellen (nicht gezeigt) am Gehäuse 64 befestigt sein. Abgas aus dem Auslass 48 der Abgasbehandlungskomponente 18 tritt in den Einlass 66 ein, durchströmt den SCR 70 und den Ammoniakschlupfkatalysator 72 und tritt aus dem Auslass 68 aus, bevor es in den stromabwärtigen Abschnitt des Abgaskanals 14 eintritt.
Im Gegensatz zu der in 6 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 20 kann das Dosiermodul 28 an einem Dosiermodulhalter 1402 positioniert sein, der an einer Stelle nahe dem Einlass 66 an der Endkappe 74 befestigt ist. Obgleich der Dosiermodulhalter 1402 in der Darstellung der 45 und 45A durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der Endkappe 74 befestigt ist, ist darauf hinzuweisen, dass der Dosiermodulhalter 1402 einstückig mit der Endkappe 74 ausgebildet sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der Dosiermodulhalter 1402 enthält einen Durchlass 1404 zur Aufnahme des Dosiermoduls 28, das so betrieben werden kann, dass es ein Reduktionsmittel wie Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einspritzt, bevor der Abgasstrom den SCR 70 durchströmt. Es sollte ein ausreichendes Vermischen von Abgas und Abgasbehandlungsfluid erfolgen, um die Beseitigung von NOx aus dem Abgasstrom zu optimieren, während das Gemisch den SCR 70 durchströmt. Um das Vermischen von Abgasstrom und Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid zu unterstützen, kann eine Mischanordnung 80 dem Einlass 66 nachgeschaltet und dem SCR 70 vorgeschaltet sein. Die Mischanordnung 80 ist nahe dem Dosiermodul 28 positioniert, so dass das Dosiermodul 28 das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid direkt in die Mischanordnung 80 eindosieren kann, wo es sich mit dem Abgasstrom vermischen kann.
Wie zuvor beschrieben, erfährt Region A geringe Abgasstromspitzengeschwindigkeiten im Vergleich zu den Regionen B, C, D, E und F. Obgleich die Mischanordnung 80 das Vermischen des Abgases mit Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid unterstützt, um die geringen Geschwindigkeiten in Region A zu überwinden, ist es wünschenswert, die Auswirkung der anfänglichen geringen Geschwindigkeiten in Region A auf die Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids zu lindern. Deshalb enthält die Abgasbehandlungskomponente 1400 Ultraschallwandler 1406, die das Zerstäuben des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids, unmittelbar nachdem das Dosiermodul 28 das Abgasbehandlungsfluid in den Dosiermodulhalter 1402 eindosiert und bevor das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in die Mischanordnung 80 eintritt, unterstützen. Es ist darauf hinzuweisen, dass jegliche zuvor beschriebene Mischanordnung in Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 1400 verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wie am besten in 45A gezeigt, sind die Ultraschallwandler 1406 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Dosiermodulhalters 1402 positioniert und sind dazu ausgestaltet, Ultraschallwellen 1408 in den Dosiermodulhalter 1402 in einer quer zu einer Richtung, in der das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Dosiermodulhalter 1402 eindosiert wird, verlaufenden Richtung abzugeben. Auf diese Weise passieren die Ultraschallwellen 1408, während sich die Ultraschallwellen 1408 durch den Dosiermodulhalter 1402 ausbreiten, durch das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, und die Energie der Ultraschallwellen 1408 wird auf das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid übertragen. Dies unterstützt die Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids. Obgleich bevorzugt wird, dass die Ultraschallwandler 1406 Ultraschallwellen in einer quer zur Eindosierrichtung verlaufenden Richtung abgeben, zieht die vorliegende Offenbarung in Betracht, dass die Ultraschallwandler 1406 dazu ausgestaltet sein können, Ultraschallwellen 1408 auch in auf das Dosiermodul 28 zu oder davon weg verlaufenden Richtungen abzugeben.
Ferner sollte darauf hingewiesen werden, dass die Anzahl von Ultraschallwandlern 1406 größer als zwei sein kann. Wie in 45B gezeigt, sind die Ultraschallwandler 1406 in zwei Reihen 1403a und 1403b entlang dem Dosiermodulhalter 1402 in axialer Richtung angeordnet. Obgleich nur ein Paar Reihen 1403a und 1403b gezeigt wird, sollte darüber hinaus darauf hingewiesen werden, dass mehr als zwei Reihen 1403 in Betracht gezogen werden. Ferner sollte darauf hingewiesen werden, dass jede Reihe 1403a und 1403b eine höhere Anzahl von Ultraschallwandlern 1406 als zwei (zum Beispiel 3, 4, 5 usw.) enthalten kann. Zum Beispiel können drei Ultraschallwandler 1406 jede Reihe 1403a und 1403b bilden, wobei jeder Wandler 1406 um 60 Grad beabstandet ist. Des Weiteren können die Wandler 1406 der oberen Reihe 1403a bezüglich der Wandler 1406 in der unteren Reihe 1403b um dreißig Grad versetzt sein, so dass die obere Reihe 1403a um einen Umfang des Dosiermodulhalters 1402 bezüglich der Wandler 1406 in der unteren Reihe 1403b versetzt ist. Diese Ausgestaltungen sind wünschenswert, wenn ein Abgasrohr mit einem größeren Durchmesser verwendet wird. Weiterhin sollte darauf hingewiesen werden, dass der Dosiermodulhalter 1402 von der vorliegenden Offenbarung nicht zwangsweise erfordert wird. Hingegen sollte auf der Hand liegen, dass die Ultraschallwandler 1406 entlang irgendeiner Stelle des Zersetzungsrohrs 82, an der unter Verwendung von numerischer Strömungsmechanik (CFD) bestimmt wird, dass der Strahl vom Injektor 28 beginnt, aufgrund der Zusammenwirkung mit dem Abgas unter Bedingungen starker Ströme zu zerbrechen, befestigt werden kann. Siehe die in 45 in Durchsicht gezeigten Wandler 1406.
Die Ultraschallwandler 1406 können mit der Steuerung 42 kommunizieren, so dass die Ultraschallwandler 1406 bei Betätigung des Dosiermoduls 28 Ultraschallwellen 1408 in den Dosiermodulhalter 1402 ausbreiten können. Die Ultraschallwandler 1406 können gleichzeitig mit dem Dosiermodul 28 betrieben werden, oder sie können unmittelbar vor oder nach der Betätigung des Dosiermoduls 28 betrieben werden.
Darüber hinaus können die Ultraschallwandler 1406 zur Vergrößerung oder Verkleinerung der für jede Ultraschallwelle 1408 bereitgestellten Ultraschallenergiemenge basierend auf verschiedenen Abgasbehandlungssystembetriebsbedingungen betrieben werden. Zum Beispiel ist eine Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids bei kalten Abgastemperaturen im Vergleich zu Zerstäubung des Abgasbehandlungsfluids bei hießen Abgastemperaturen schwieriger. Deshalb können die Ultraschallwandler 1406 die Ultraschallwellen 1408 mit einer größeren Amplitude (das heißt mit mehr Energie) oder Frequenz ausbreiten, wenn die Abgastemperaturen niedrig sind, um die Zerstäubung weiter zu unterstützen. Wenn die Abgastemperaturen hingegen höher sind, können die Ultraschallwandler 1406 die Ultraschallwellen 1408 mit einer kleineren Amplitude (das heißt mit weniger Energie) oder Frequenz ausbreiten, wenn das Erfordernis von Unterstützung der Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids nicht so stark ist.
Andere Betriebsbedingungen umfassen eine NOx-Menge im Abgasstrom, eine Temperatur des Abgasbehandlungsfluids und die Abgasstrombedingungen, die auf Strömungsgleichmäßigkeitsbedingungen oder Rohrgeometrie basieren, welche unter Verwendung von CFD bestimmt werden. Unabhängig davon empfängt die Steuerung 42, wenn die Ultraschallwandler 1406 die Amplitude oder Frequenz der Ultraschallwellen 1408 basierend auf einer bestimmten Abgasbehandlungssystembetriebsbedingung vergrößern oder verkleinern sollen, ein die bestimmte Betriebsbedingung anzeigendes Signal von dem jeweiligen Sensor (zum Beispiel Abgastemperatursensor, NOx-Sensor oder Abgasbehandlungsfluidsensor). Die Steuerung 42 ist dazu ausgestaltet, bei Empfang des Signals von dem jeweiligen Sensor die Ultraschallwandler 1406 dementsprechend anzuweisen.
In 46 wird nun eine Abgasbehandlungskomponente 1500 gezeigt, die der in den 22 und 23 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 20 im Wesentlichen ähnlich ist. Im Gegensatz zu der in den 22 und 23 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 20 kann das Dosiermodul 28 jedoch an einem Dosiermodulhalter 1502 positioniert sein, der an dem zweiten Abschnitt 610 der Leitung 606 befestigt ist. Obgleich der Dosiermodulhalter 1502 in 46 als durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen am zweiten Abschnitt 610 befestigt gezeigt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass der Dosiermodulhalter 1502 einstückig mit dem zweiten Abschnitt 610 ausgebildet sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der Dosiermodulhalter 1502 enthält einen Durchlass 1504 zur Aufnahme des Dosiermoduls 28, das dazu betreibbar ist, ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel ein Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, in den Abgasstrom einzuspritzen, bevor der Abgasstrom den SCR 618 durchströmt. Die Ultraschallwandler 1506 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Dosiermodulhalters 1502 positioniert und dazu ausgestaltet, Ultraschallwellen 1508 in den Dosiermodulhalter 1502 in einer quer zu einer Richtung, in der das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Dosiermodulhalter 1502 eindosiert wird, verlaufenden Richtung abzugeben. Auf diese Weise passieren die Ultraschallwellen 1508, während sich die Ultraschallwellen 1508 durch den Dosiermodulhalter 1502 ausbreiten, durch das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, und die Energie der Ultraschallwellen 1508 wird auf das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid übertragen. Dies unterstützt die Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids, bevor es sich durch die Mischanordnung 80 bewegt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass jegliche zuvor beschriebene Mischanordnung in Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 1500 verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ähnlich wie die Ultraschallwandler 1406 können die Ultraschallwandler 1506 mit der Steuerung 42 kommunizieren, so dass die Ultraschallwandler 1506 bei Betätigung des Dosiermoduls 28 Ultraschallwellen 1508 in den Dosiermodulhalter 1502 ausbreiten können. Die Ultraschallwandler 1406 können gleichzeitig mit dem Dosiermodul 28 betrieben werden, oder sie können unmittelbar vor oder nach der Betätigung des Dosiermoduls 28 betrieben werden. Darüber hinaus können die Ultraschallwandler 1506 zur Vergrößerung oder Verkleinerung der für jede Ultraschallwelle 1508 bereitgestellten Ultraschallenergiemenge basierend auf verschiedenen Abgasbehandlungssystembetriebsbedingungen betrieben werden, wie zuvor beschrieben.
In 47 wird nun eine Abgasbehandlungskomponente 1600 gezeigt, die der in den 25–30 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 702 im Wesentlichen ähnlich ist. Im Gegensatz zu der in den 25–30 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 702 kann das Dosiermodul 28 jedoch an einem Dosiermodulhalter 1602 positioniert sein, der an der zweiten Abschnittsendkappe 722 des Gehäuses 706 befestigt ist. Obgleich der Dosiermodulhalter 1602 in 47 als durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der zweiten Abschnittsendkappe 722 befestigt gezeigt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass der Dosiermodulhalter 1602 einstückig mit der zweiten Abschnittsendkappe 722 ausgebildet sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der Dosiermodulhalter 1602 enthält einen Durchlass 1604 zur Aufnahme des Dosiermoduls 28, das dazu betreibbar ist, ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel ein Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, in den Abgasstrom einzuspritzen, bevor der Abgasstrom den SCR 732 durchströmt. Die Ultraschallwandler 1606 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Dosiermodulhalters 1602 positioniert und dazu ausgestaltet, Ultraschallwellen 1608 in den Dosiermodulhalter 1602 in einer quer zu einer Richtung, in der das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Dosiermodulhalter 1602 eindosiert wird, verlaufenden Richtung abzugeben. Auf diese Weise passieren die Ultraschallwellen 1608, während sich die Ultraschallwellen 1608 durch den Dosiermodulhalter 1602 ausbreiten, durch das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, und die Energie der Ultraschallwellen 1608 wird auf das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid übertragen. Dies unterstützt die Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids, bevor es sich durch die Mischanordnung 718 bewegt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass jegliche zuvor beschriebene Mischanordnung in Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 1600 verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ähnlich wie die Ultraschallwandler 1406 und 1506 können die Ultraschallwandler 1606 mit der Steuerung 42 kommunizieren, so dass die Ultraschallwandler 1606 bei Betätigung des Dosiermoduls 28 Ultraschallwellen 1608 in den Dosiermodulhalter 1602 ausbreiten können. Die Ultraschallwandler 1606 können gleichzeitig mit dem Dosiermodul 28 betrieben werden, oder sie können unmittelbar vor oder nach der Betätigung des Dosiermoduls 28 betrieben werden. Darüber hinaus können die Ultraschallwandler 1606 zur Vergrößerung oder Verkleinerung der für jede Ultraschallwelle 1608 bereitgestellten Ultraschallenergiemenge basierend auf verschiedenen Abgasbehandlungssystembetriebsbedingungen betrieben werden, wie zuvor beschrieben.
In 48 wird nun eine Abgasbehandlungskomponente 1700 gezeigt, die der in 34 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 1000 im Wesentlichen ähnlich ist. Im Gegensatz zu der in der 34 gezeigten Abgasbehandlungskomponente 1000 kann das Dosiermodul 28 jedoch an einem Dosiermodulhalter 1702 positioniert sein, der an der Endplatte 1012 der Haube 1002 befestigt ist. Obgleich der Dosiermodulhalter 1702 in 48 als durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der zweiten Abschnittsendplatte 1012 befestigt gezeigt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass der Dosiermodulhalter 1702 einstückig mit der Endplatte 1012 ausgebildet sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der Dosiermodulhalter 1702 enthält einen Durchlass 1704 zur Aufnahme des Dosiermoduls 28, das dazu betreibbar ist, ein Reduktionsmittel, wie zum Beispiel ein Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, in den Abgasstrom einzuspritzen, bevor der Abgasstrom den SCR 70 durchströmt. Die Ultraschallwandler 1706 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Dosiermodulhalters 1702 positioniert und dazu ausgestaltet, Ultraschallwellen 1708 in den Dosiermodulhalter 1702 in einer quer zu einer Richtung, in der das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid in den Dosiermodulhalter 1702 eindosiert wird, verlaufenden Richtung abzugeben. Auf diese Weise passieren die Ultraschallwellen 1708, während sich die Ultraschallwellen 1708 durch den Dosiermodulhalter 1702 ausbreiten, durch das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, und die Energie der Ultraschallwellen 1708 wird auf das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid übertragen. Dies unterstützt die Zerstäubung des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids, bevor es sich durch die Mischanordnung 1100 bewegt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass jegliche zuvor beschriebene Mischanordnung in Verbindung mit der Abgasbehandlungskomponente 1700 verwendet werden kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ähnlich wie die Ultraschallwandler 1406, 1506 und 1606 können die Ultraschallwandler 1706 mit der Steuerung 42 kommunizieren, so dass die Ultraschallwandler 1706 bei Betätigung des Dosiermoduls 28 Ultraschallwellen 1708 in den Dosiermodulhalter 1702 ausbreiten können. Die Ultraschallwandler 1706 können gleichzeitig mit dem Dosiermodul 28 betrieben werden, oder sie können unmittelbar vor oder nach der Betätigung des Dosiermoduls 28 betrieben werden. Darüber hinaus können die Ultraschallwandler 1706 zur Vergrößerung oder Verkleinerung der für jede Ultraschallwelle 1708 bereitgestellten Ultraschallenergiemenge basierend auf verschiedenen Abgasbehandlungssystembetriebsbedingungen betrieben werden, wie zuvor beschrieben.
In den 49–51 wird ein anderes Abgasbehandlungssystem 1800 beschrieben. Das Abgasbehandlungssystem 1800 ist dem in 34 gezeigten Abgasbehandlungssystem 1000 ähnlich. In dieser Hinsicht enthält das Abgasbehandlungssystem 1800 die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20, wobei die Abgasbehandlungskomponente 18 einen DOC 52 und/oder einen DPF 56, der in einem Gehäuse 44 positioniert ist, enthalten kann und die Abgasbehandlungskomponente 20 einen SCR 70 und/oder einen Ammoniakschlupfkatalysator 72 in einem Gehäuse 64 enthalten kann. Eine gemeinsame Haube 1002 verbindet fluidisch und mechanisch die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20.
Die Haube 1002 enthält eine Umfangsaußenfläche 1004, die einen Verbindungsflansch 1006 zur Verbindung mit jedem Gehäuse 44 und 64 definiert. Der Verbindungsflansch 1006 kann mit jedem Gehäuse 44 und 64 verschweißt sein, oder der Verbindungsflansch 1006 kann unter Verwendung einer Schelle 1005 an jedem Gehäuse 44 und 64 befestigt sein. Zum Verhindern, dass Abgase aus der Haube 1002 entweichen, kann, während die Abgase von der Abgasbehandlungskomponente 18 zu der Abgasbehandlungskomponente 20 strömen, eine massive Verbindungsplatte 1008 zwischen der Abgasbehandlungskomponente 18 und der Abgasbehandlungskomponente 20 positioniert sein. Die Verbindungsplatte 1008 kann Durchlässe 1010 zur Aufnahme der Gehäuse 44 und 64 enthalten. Um eine gasdichte Passung zwischen der Verbindungsplatte 1008 und den Gehäusen 44 und 64 zu gewährleisten, kann die Verbindungsplatte 1008 mit jedem Gehäuse 44 und 64 verschweißt sein, oder eine Dichtung (nicht gezeigt) kann zwischen den Gehäusen 44 und 64 und den Durchlässen 1010 positioniert sein. Eine Endplatte 1012 der Haube 1002 ist ein integraler Bestandteil der Außenumfangsfläche 1004. Die Endplatte 1012 kann eine konturierte Fläche 1014 an der Abgasbehandlungskomponente 18 enthalten, die das Leiten der Abgase zu der Abgasbehandlungskomponente 20 unterstützt. Darüber hinaus kann die Haube 1002 eine Befestigungsvorrichtung 1016 zur Aufnahme eines Dosiermoduls 28 enthalten, das so betreibbar ist, dass es Abgasbehandlungs-Reagensfluid in die Abgase eindosiert.
Das Abgasbehandlungssystem 1800 enthält eine Mischanordnung 1802, die stromaufwärts von dem SCR 70 positioniert ist und ein Vermischen der Abgase und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids unterstützt. Wie in 49 dargestellt, erstreckt sich die Mischanordnung 1802 zwischen der Haube 1002 und der Abgasbehandlungskomponente 20. Zum Befestigen der Mischanordnung 1802 zwischen der Haube 1002 und der Abgasbehandlungskomponente 20 kann eine massive Trennplatte 1018 verwendet werden, die die Mischanordnung 1802 axial auf den SCR 70 ausrichtet. Die Trennplatte 1018 enthält einen sich axial erstreckenden mittigen Flansch 1020, der durch Schweißen oder irgendein anderes Befestigungsverfahren, das dem Fachmann bekannt ist, mit dem Zersetzungsrohr 1804 der Mischanordnung 1802 gekoppelt ist. Die Trennplatte 1018 kann an dem Gehäuse 64 befestigt sein oder kann an der Verbindungsplatte 1008 befestigt sein. Wenn das Abgas die Mischanordnung 1802 verlässt, kann das Abgas einen perforierten Prallring 1022 durchströmen, der stromaufwärts von dem SCR 70 positioniert ist und der ein Vermischen der Abgase und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids weiter unterstützt. Der Prallring 1022 kann an einer Innenfläche 1024 des Gehäuses 64 befestigt sein. Alternativ dazu kann der Prallring 1022 in einem getrennten Gehäuse befestigt sein, das mit einem Ende des Gehäuses 64 gekoppelt ist.
Wie in 49 dargestellt, enthält die Mischanordnung 1802 ein Zersetzungsrohr 1804, das den perforierten ersten Endbereich 84, der bei zuvor beschriebenen Ausführungsformen (zum Beispiel 8) verwendet wurde, nicht aufweist. Stattdessen enthält das Zersetzungsrohr 1804 einen radial aufgeweiteten Bereich 1806 als einen Einlass an einem ersten Endbereich 1808 davon. Der radial aufgeweitete Bereich 1806 enthält einen sich konisch erweiternden Bereich 1810, der das Zersetzungsrohr 1082 weitet, einen zylindrischen Bereich 1812 stromabwärts des sich konisch erweiternden Bereichs 1810 und einen sich konisch verengenden Bereich 1814, der das Zersetzungsrohr 1804 radial verengt. Ein zweiter Endbereich 1816 ist mit dem sich konisch verengenden Bereich 1814 verbunden und erstreckt sich zu einer Strömungsumkehrvorrichtung 1818. Obgleich dies nicht gezeigt wird, versteht sich, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 1818 Ablenkelemente wie jene bei den zuvor beschriebenen obigen Ausführungsformen enthalten kann, die die Erzeugung einer turbulenten Strömung im Abgasstrom, während der Abgasstrom durch die Strömungsumkehrvorrichtung 1818 strömt, unterstützen.
Statt des Zersetzungsrohrs 1804, das den perforierten ersten Endbereich 84 enthält, enthält die Mischanordnung 1802 eine perforierte Verwirbelungsvorrichtung 1820. Wie in den 50 und 51 am besten gezeigt, enthält die perforierte Verwirbelungsvorrichtung 1820 ein perforiertes zylindrisches Rohr, das einen Einlass 1822 definiert, welcher eine Vielzahl von Perforationen oder Durchlässen 1824 enthält. Die Perforationen 1824 sind in der Darstellung um einen Umfang des Einlasses 1822 verseht, jedoch versteht sich, dass die Anordnung von Perforationen 1824 und die Größe der Perforationen 1824 variieren können, um die Erzeugung von Turbulenzen zu unterstützen und die Geschwindigkeit des Abgasstroms, während er in die perforierte Verwirbelungsvorrichtung 1820 eintritt, zu erhöhen. Während das Abgas in den Einlass 1822 eintritt, beginnt darüber hinaus das Abgas zu verwirbeln, was, wenn das Abgasbehandlungs-Reagensfluid durch den Injektor 28 in den Abgasstrom eindosiert wird, das Abgasbehandlungs-Reagensfluid entlang der Achse A der Verwirbelungsvorrichtung 1820 suspendiert hält, während es sich entlang der Achse A zu der Abgasbehandlungskomponente 70, 72 bewegt. Obgleich dies in den 50 und 51 nicht gezeigt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass die perforierte Verwirbelungsvorrichtung 1820 auch eine perforierte Bundbuchse 98 wie die in 9 gezeigte enthalten kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ein Anschlussende 1826 des Einlasses 1822 ist dazu ausgestaltet, durch Schweißen oder dergleichen am Durchlass 1026, wo sich die Injektorbefestigungsvorrichtung 1016 befindet, an der Endplatte 1012 befestigt zu werden, so dass das Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid direkt in den Einlass 1822 eingespritzt werden kann. Alternativ dazu kann das Anschlussende 1826 von der Endplatte 1012 beabstandet sein und einen kelchförmig aufgeweiteten Rand (nicht gezeigt) ähnlich wie bei der in 36 dargestellten Ausführungsform enthalten. Eine andere Alternative ist, dass das Abgasbehandlungssystem 1800 einen Dosiermodulhalter enthält, der Ultraschallwandler wie die in 48 gezeigten enthält. Bei solch einer Ausgestaltung kann der Einlass 1822 an einer Stelle, an der der Dosiermodulhalter an der Endplatte 1012 befestigt ist, an einer gegenüberliegenden Fläche der Endplatte 1012 befestigt sein.
Ein Verwirbelungsglied 1828 ist am Einlass 1822 angebracht. Das Verwirbelungsglied 1828 kann mit dem Einlass 1822 einstückig sein, oder das Verwirbelungsglied 1828 kann getrennt hergestellt und dann durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen am Einlass 1822 befestigt werden. Das Verwirbelungsglied 1828 ist vorzugsweise durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen am ersten Endbereich 1808 des Zersetzungsrohrs 1804 befestigt. Alternativ dazu kann sich das Verwirbelungsglied 1828 in das Zersetzungsrohr 1804 (nicht gezeigt) erstrecken. Bei solch einer Ausgestaltung sollte jedoch auf der Hand liegen, dass ein Stützprallblech (nicht gezeigt) zum Abstützen der Verwirbelungsvorrichtung 1820 erforderlich sein wird. Unabhängig davon ist das Verwirbelungsglied 1828 ein bundbuchsenartiges Glied, das sich vom Einlass 1822 konisch erweitert und eine Vielzahl von Durchlässen enthält, die es einem Teil des Abgases gestatten, den Einlass 1822 zu umgehen und in das Zersetzungsrohr 1804 einzutreten. Insbesondere enthält das Verwirbelungsglied 1828 eine Vielzahl von Plättchen 1830, die durch längliche Schlitze 1832 getrennt sind. Die Schlitze 1832 sind in den 50 und 51 als einen ersten Abschnitt 1832a und einen zweiten Abschnitt 1832b enthaltend dargestellt, wobei zwischen dem ersten Abschnitt 1832a und 1832b ein stumpfer Winkel definiert wird. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass der Schlitz 1832 linear sein kann oder sich im Wesentlichen koaxial mit einer Achse A des Verwirbelungsglieds 1828 erstrecken kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die Plättchen 1830 enthalten jeweils einen Hauptkörperabschnitt 1834, der die Definierung der konischen Erweiterung des Verwirbelungsglieds 1828 vom Einlass 1822 nach außen unterstützt. Die Hauptkörperabschnitte 1834 weisen ein erstes Ende 1836, das am Einlass 1822 befestigt ist, und ein zweites Ende 1838 distal vom Einlass 1822 auf. Wie in den 50 und 51 gezeigt, sind die zweiten Enden 1838 bezüglich der ersten Enden 1836 in einer radial nach innen verlaufenden Richtung gebogen.
Die Plättchen 1830 enthalten auch jeweils einen Verwirbelungsabschnitt 1840, der sich in Umfangsrichtung um das Verwirbelungsglied 1828 erstreckt. Mit anderen Worten, die Verwirbelungsabschnitte 1840 erstrecken sich axial von dem Hauptkörperabschnitt 1834 in einer stromabwärtigen Richtung weg. Die Verwirbelungsabschnitte 1840 sind bezüglich der Hauptkörperabschnitte 1834 in einer axial nach unten verlaufenden Richtung gebogen und sind dazu ausgelegt, eine Verwirbelung im Abgasstrom zu erzeugen, während dieser über die Verwirbelungsabschnitte 1840 passiert. Jeder Verwirbelungsabschnitt 1840 kann bezüglich der Hauptkörperabschnitte 1834 identisch gebogen sein, oder jeder Verwirbelungsabschnitt 1840 kann bezüglich des Hauptkörperabschnitts 1834 im Vergleich zu anderen Plättchen 1830 der Verwirbelungsvorrichtung 1822 in einem verschiedenen Winkel gebogen sein. Das heißt, es sollte auf der Hand liegen, dass die Ausrichtung jedes Verwirbelungsabschnitts 1840 individuell maßgeschneidert werden kann, falls gewünscht. Ferner sollte darauf hingewiesen werden, dass die Verwirbelungsabschnitte 1840 wendelförmig verdreht sein können, um das Gemisch aus Abgas und Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu verwirbeln, während das Gemisch durch das Zersetzungsrohr 1804 passiert. Unabhängig davon unterstützt das Verwirbelungsglied 1828 ferner das Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids, während es durch das Zersetzungsrohr passiert, bevor es die Strömungsumkehrvorrichtung 1818 erreicht, und hält auch das Abgasbehandlungs-Reagensfluid entlang der Achse A von den Wänden des Zersetzungsrohrs 1804 weg suspendiert. Dadurch wird die Ansammlung von Ablagerungen im Zersetzungsrohr 1804 verhindert oder zumindest teilweise minimiert.
Alternativ dazu kann die Verwirbelungsvorrichtung 1820 durch die in 52 gezeigte Verwirbelungsvorrichtung 1820a ersetzt werden. Die Verwirbelungsvorrichtung 1820a kann einen röhrenförmigen Abschnitt 1821, der einen Einlassabschnitt 1822a definiert, und ein Verwirbelungsglied 1828a enthalten. Ein erster Teil des das Abgasrohr 12 durchströmenden Abgases kann in den röhrenförmigen Abschnitt 1821 strömen, und ein zweiter Teil des Abgases kann um den röhrenförmigen Abschnitt 1821 herum und durch das Verwirbelungsglied 1828a strömen. Der röhrenförmige Abschnitt 1821 kann eine Vielzahl von Öffnungen 1823 und eine Vielzahl von Ablenkern 1825 enthalten, die in sich um den Durchmesser des röhrenförmigen Abschnitts 1821 erstreckenden Reihen und in sich entlang einer axialen Länge des röhrenförmigen Abschnitts 1821 erstreckenden Spalten angeordnet sind. Die Ablenker 1825 können aus dem röhrenförmigen Abschnitt 1821 teilweise ausgeschnitten oder ausgestanzt sein (wodurch die Öffnungen 1823 gebildet werden) und nach innen in den röhrenförmigen Abschnitt 1821 gebogen sein.
Ein Teil des Abgases kann durch die Öffnungen 1823 in den röhrenförmigen Abschnitt 1821 eintreten und kann durch die Ablenker 1825 in eine Drehrichtung geleitet werden, um das erste Wirbelströmungsprofil (zum Beispiel im Uhrzeigersinn) in dem röhrenförmigen Abschnitt 1821 zu erzeugen. Das Wirbelströmungsprofil erleichtert die Zerstäubung des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und das Mischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids mit dem Abgas. Ferner wird ein Aufprallen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids auf die Flächen des röhrenförmigen Abschnitts 1821 durch das Wirbelströmungsprofil eingeschränkt oder verhindert, wodurch die Bildung und/oder die Ansammlung von Reduktionsmittelablagerungen auf dem röhrenförmigen Abschnitt 1821 reduziert wird. Wenn das Reagens-/Abgas-Gemisch die Verwirbelungsglieder 1828a erreicht, erzeugen die Plättchen 1830a ein zweites Wirbelströmungsprofil, das zu dem ersten Wirbelströmungsprofil entgegengesetzt sein kann (zum Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn). Das entgegengesetzte Strömungsprofil gleicht den Strom durch die Verwirbelungsvorrichtung 1820a aus. Bei einigen Ausführungsformen kann die Verwirbelungsvorrichtung 1820a eine Hydrolysebeschichtung aufweisen, um die Bildung und/oder die Ansammlung von Reduktionsmittelablagerungen darauf weiter zu reduzieren.
Obgleich die Ablenker 1825 in 52 als sich nach innen in den röhrenförmigen Abschnitt 1821 erstreckend gezeigt werden, können die Ablenker 1825 bei einigen Ausführungsformen als sich von dem röhrenförmigen Abschnitt 1821 nach außen erstreckend ausgebildet sein (nicht gezeigt). Bei sich radial nach außen erstreckenden Ablenkern 1825 kann die Möglichkeit einer Bildung von Reduktionsmittelablagerungen auf den Ablenkern 1825 weiter reduziert werden, während das Wirbelströmungsprofil in dem röhrenförmigen Abschnitt 1821 immer noch effektiv erzeugt werden kann.
In 53 wird eine andere Verwirbelungsvorrichtung 1820b dargestellt, die statt der Verwirbelungsvorrichtungen 1820 und 1820a verwendet werden kann. Die Struktur und die Funktion der Verwirbelungsvorrichtung 1820b können ähnlich wie die der Verwirbelungsvorrichtungen 1820 und 1820a oder identisch damit sein, abgesehen von etwaigen Unterschieden, die unten beschrieben und/oder in der Figur gezeigt werden. Die Verwirbelungsvorrichtung 1820b kann einen röhrenförmigen Abschnitt 1821b, der eine Vielzahl von Schaufeln 1827 enthält, die sich von einem stromabwärtigen Ende 1829 des röhrenförmigen Abschnitts 1821b erstrecken, sowie einen stromaufwärtigen Abschnitt 1831 enthalten. Wie oben unter Bezugnahme auf die Verwirbelungsvorrichtungen 1820 und 1820a beschrieben, kann die Verwirbelungsvorrichtung 1820b Turbulenzen im Abgasstrom erzeugen, um das Vermischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas zu erleichtern.
Der röhrenförmige Abschnitt 1821b kann eine Vielzahl von Öffnungen 1823b aufweisen. Obgleich die in 53 gezeigten Öffnungen 1823b eine kreisrunde Form aufweisen, liegt auf der Hand, dass die Öffnungen 1823b irgendeine Form haben könnten, wie zum Beispiel eine rechteckige, quadratische oder ovale. Des Weiteren können die Größe jeder Öffnung 1823b und die Gesamtanzahl der Öffnungen 1823b auch variieren. Die Öffnungen 1823b können in einer Vielzahl von parallelen Reihen angeordnet sein, die sich um den Umfang des röhrenförmigen Abschnitts 1821b erstrecken, oder sie können voneinander versetzt sein.
Die Schaufeln 1827 können sich stromabwärts von dem stromabwärtigen Ende 1829 des röhrenförmigen Abschnitts 1821b weg und von dort radial nach außen erstrecken. Die Schaufeln 1827 krümmen sich bei ihrer stromabwärtigen Erstreckung. Wie in 53 gezeigt, können die Schaufeln 1827 und der röhrenförmige Abschnitt 1821b einen einstückigen Körper definieren, der aus einem gemeinsamen Plattenmaterial integral ausgebildet ist. Übergänge 1833 zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 1821b und den Schaufeln 1827 können glatt, randlos und/oder nahtlos sein. Das heißt, die Übergänge 1833 enthalten möglicherweise zum Beispiel keine Stufen oder Absätze. Die glatten, randlosen Übergänge 1833 können Gegendruck im Abgasstrom durch die Verwirbelungsvorrichtung 1820b reduzieren. Die glatten, randlosen Übergänge 1833 können auch die Ansammlung von Reduktionsmittelablagerungen und/oder andere Ablagerungen an der Verwirbelungsvorrichtung 1820b reduzieren oder verhindern.
Bei einigen Ausführungsformen können die Schaufeln 1827 einen allgemein L-förmigen Querschnitt oder ein solches Profil aufweisen. Auf diese Weise kann sich ein erster Abschnitt 1835 jeder Schaufel 1827 im Wesentlichen radial nach außen erstrecken, und ein zweiter Abschnitt 1837 jeder Schaufel 1827 kann sich im Wesentlichen in stromabwärtiger Richtung erstrecken. Bei einigen Ausführungsformen können die Schaufeln 1827 eine allgemein wendelförmige Gestalt haben. Bei einigen Ausführungsformen können die Schaufeln 1827 anstatt wendelförmig allgemein abgeflacht und abgewinkelt sein. Die genaue Anzahl, Form und Beabstandung der Schaufeln 1827 kann variiert werden. Die Form und die Ausgestaltung der Schaufeln 127 fördern Turbulenzen im Abgasstrom, während mit anderen Schaufelausgestaltungen in Verbindung stehender Gegendruck reduziert wird. Das heißt, die Schaufeln 1827 können so ausgelegt sein, dass ein Großteil der oder die gesamte Struktur, die Gegendruck erhöht, auch Turbulenzen erzeugt (das heißt, die Verwirbelungsvorrichtung 1820b weist eine sehr kleine Struktur auf, die Gegendruck erhöht, ohne auch Turbulenzen zu erhöhen). Es versteht sich, dass irgendeine geeignete Anzahl, Form und/oder Beabstandung verwendet werden kann, um einer gegebenen Anwendung gerecht zu werden.
In 54 ist eine andere Verwirbelungsvorrichtung 1820c dargestellt, die statt der Verwirbelungsvorrichtungen 1820, 1820a und 1820b verwendet werden kann. Die Struktur und die Funktion der Verwirbelungsvorrichtung 1820c können denen einer der Verwirbelungsvorrichtungen 1820, 1820a und 1920b ähnlich oder identisch damit sein, mit Ausnahme von unten beschriebenen und/oder in der Figur gezeigten Unterschieden. Deshalb werden ähnliche Merkmale nicht erneut ausführlich beschrieben.
Das Mischrohr 1820c kann einen röhrenförmigen Abschnitt 1821c und eine Vielzahl von Schaufeln 1827c enthalten. Der röhrenförmige Abschnitt 1821c kann eine Vielzahl von Öffnungen 1823c enthalten. Ablenker 1825c können aus dem röhrenförmigen Abschnitt 1821c teilweise ausgeschnitten oder ausgestanzt sein (wodurch die Öffnungen 1823c gebildet werden) und können von dem röhrenförmigen Abschnitt 1823c allgemein radial nach außen und in einer allgemein stromaufwärtigen Richtung verlaufen. Wie oben beschrieben, können die Ablenker 1825c die Turbulenzen des Fluidstroms verstärken und eine Verwirbelungsbewegung im Fluidstrom fördern.
In den 55–58 wird eine Strömungsumkehrvorrichtung 1900 beschrieben. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 ist der zuvor beschriebenen Strömungsumkehrvorrichtung 1300 insofern ähnlich, als die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 ein im Wesentlichen becherförmiges Glied 110 mit einer darin ausgebildeten mittigen Ausbauchung 112 ist. Die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 hat einen Durchmesser größer als der Durchmesser des zweiten Endbereichs 86 des Zersetzungsrohrs 82, so dass der Abgasstrom bei seinem Eintritt in das becherförmige Glied 110 in Strömungsumkehr zwangsgeführt wird. Die Umkehrung der Strömungsrichtung unterstützt das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms, bevor der Abgasstrom den SCR 70 erreicht.
Die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 kann eine Vielzahl von Ablenkelementen 1302, die mit dem zweiten Endbereich 86 des Zersetzungsrohrs 82 gekoppelt sind, enthalten. Die Ablenkelemente 1302 unterstützen ferner das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und des Abgasstroms. Die Ablenkelemente 1302 können als eine Vielzahl von wendelförmig gekrümmten Leitflügeln 1306 ausgebildet sein. Die Leitflügel 1306 erzeugen eine Verwirbelung des Abgasstroms mit starken Turbulenzen, um das Vermischen des Abgasbehandlungs-Reagensfluids und der Abgase zu verbessern. Die Verwirbelung mit starken Turbulenzen, die durch die Leitflügel 1306 erzeugt wird, führt dazu, dass das Abgasbehandlungs-Reagensfluid im gesamten Abgasstrom bei seiner Verwirbelung durch die Leitflügel 1306 um den Umfang verteilt wird. Es, versteht sich, dass die Anzahl der Leitflügel 1306 variabel ist. Des Weiteren kann auch der Anstellwinkel der Leitflügel 1306 in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Verwirbelung, die erzeugt werden soll, variiert werden. Es sollte auch auf der Hand liegen, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 in Verbindung mit irgendeinem der zuvor beschriebenen Zersetzungsrohre 82, einschließlich Rohre 82 mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88, einem sich radial verengendem Bereich 902, einem kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102 (26) und einem kegelstumpfförmigen ersten Bereich 84 (39) und einer perforierten Verwirbelungsvorrichtung 1802 (50–54) verwendet werden kann.
Obgleich die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung mit starken Turbulenzen zum Vermischen des Abgasbehandlungsfluids mit dem Abgasstrom wirkt, wird auch die Geschwindigkeitsverteilung des Abgasstroms nach Überströmen der Leitflügel 1306 beeinflusst. Zum Normalisieren der Geschwindigkeitsverteilung des Abgasstroms nach dem Überströmen der Leitflügel 1306 in dem becherförmigen Glied 110 enthält die Strömungsumkehrvorrichtung 1900 eine Wirbelhemmvorrichtung 1910, die stromabwärts der Leitflügel 1306 im becherförmigen Glied 110 positioniert ist. Die Wirbelhemmvorrichtung 1910 enthält einen zylindrischen Ring 1912, der eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Schaufelgliedern 1914 enthält. Die Schaufelglieder 1914 können mit dem zylindrischen Ring 1912 einstückig sein, so dass die Schaufelglieder 1914 aus dem Material gestanzt sind, das den zylindrischen Ring 1912 bildet, oder die Schaufelglieder 1914 können getrennt hergestellt und durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen am zylindrischen Ring 1912 befestigt sein. Unabhängig davon sind die Schaufelglieder 1914 bezüglich des zylindrischen Rings 1912 abgewinkelt oder wendelförmig verdreht und sind dazu ausgestaltet, die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung zu reduzieren. Die Anzahl von Schaufelgliedern 1914 kann in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsprofilen des Abgases, wenn der Abgasstrom das becherförmige Glied 110 verlässt, variieren.
Insbesondere sollte darauf hingewiesen werden, dass die Schaufelglieder 1914 nicht dazu ausgestaltet sind, die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung umzukehren. Stattdessen sind die Schaufelglieder 1914 dazu ausgestaltet, die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung zu reduzieren, zu unterbinden oder zu hemmen. Auf diese Weise können die Geschwindigkeitsprofile der Abgase durch den gesamten Abgasstrom hindurch gleichmäßiger verteilt werden, was die Durchführung der selektiven katalytischen Reduktion von NOx im Abgasstrom unterstützt, während dieser das SCR-Substrat durchströmt. Demgemäß kann die Anzahl von Schaufelgliedern 1914, die zum Reduzieren, Anhalten oder Hemmen der durch die Leitflügel 1306 erzeugten Verwirbelung verwendet wird, so ausgewählt werden, dass durch die Schaufelglieder 1914 unter Bedingungen starker Strömung keine Umkehrverwirbelung erzeugt wird. Die ausgewählte Anzahl von Schaufelgliedern 1914 basiert auf Bedingungen starker Strömung, weil die Schaufelglieder 1914 den Abgasstrom unter Bedingungen starker Strömung im Vergleich zu Bedingungen geringer Strömung in einem höheren Ausmaß beeinflussen.
Der zylindrische Ring 1912 kann mit einer Innenfläche der Abgasbehandlungskomponente 20 mit sich radial nach innen zu dem die Leitflügel 1306 enthaltenden becherförmigen Glied 110 erstreckenden Schaufelgliedern gekoppelt sein. Alternativ dazu können die Schaufelglieder 1914 mit einer Außenfläche 1916 des becherförmigen Glieds 110 gekoppelt sein, derart, dass der zylindrische Ring 1912 von der Innenfläche der Abgasbehandlungskomponente 20 beabstandet ist.
Wie in den 57 und 58 gezeigt, können die Schaufelglieder 1914 alternativ dazu getrennt hergestellt und um einen Innenumfang der Abgasbehandlungskomponente 20 herum befestigt sein. In dieser Hinsicht können die Schaufelglieder 1914 vor ihrer Befestigung an der Innenfläche der Abgasbehandlungskomponente 20 durch Schweißen, Hartlöten oder irgendein anderes Befestigungsverfahren, das dem Fachmann bekannt ist, vorgefertigt und wendelförmig verdreht (oder wie ein Band mit einer Umdrehung von 360 Grad verdreht) werden. Die Schaufelglieder 1914 können auch eine Verstärkungsrippe 1915 (57), die eine Verformung der Schaufelglieder 1914 unter Bedingungen starker Strömung verhindert, oder eine Vielzahl von Durchgangslöchern 1917, die die Turbulenzen im Abgasstrom verstärken, enthalten. Darüber hinaus können die Schaufelglieder 1914 eine Breite D aufweisen, die sich entlang einer Länge davon ändert (58). Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann sich ein Verdrehwinkel der Schaufelglieder 1914 entlang einer Länge davon ändern. Unabhängig davon sind die Schaufelglieder 1914 ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform nicht dazu ausgestaltet, die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung umzukehren. Stattdessen sind die Schaufelglieder 1914 dazu ausgestaltet, die durch die Leitflügel 1306 erzeugte Verwirbelung zu reduzieren, anzuhalten oder zu hemmen. Auf diese Weise können die Geschwindigkeitsprofile der Abgase durch den gesamten Abgasstrom hindurch gleichmäßiger verteilt werden, was die Durchführung der selektiven katalytischen Reduktion von NOx im Abgasstrom unterstützt, während dieser das SCR-Substrat durchströmt. Demgemäß kann die Anzahl von Schaufelgliedern 1914, die zum Reduzieren, Anhalten oder Hemmen der durch die Leitflügel 1306 erzeugten Verwirbelung verwendet wird, so ausgewählt werden, dass durch die Schaufelglieder 1914 keine Umkehrverwirbelung erzeugt wird. Ferner sollte darauf hingewiesen werden, dass einzelne Schaufelglieder 1914 dahingehend ausgerichtet und geformt werden können, einem höheren oder geringeren Grad an Verwirbelungshemmung im Vergleich zu anderen Schaufelgliedern 1914 basierend auf speziellen Strömungseigenschaften eines bestimmten Abgasnachbehandlungssystems Rechnung zu tragen.
59 zeigt eine Abwandlung der Abgasbehandlungskomponente 800. Insbesondere enthält die Abgasbehandlungskomponente 800 in 59 eine Abgasmischvorrichtung 1900a, die mindestens eine der oben beschriebenen Wirbelhemmvorrichtungen 1910 enthält. Die Wirbelhemmvorrichtungen 1910 können in dem Zersetzungsrohr 84 positioniert und daran befestigt sein, um eine Verwirbelung des Abgases, während es in das Zersetzungsrohr 84 eintritt, zu hemmen. Bei einer anderen Ausgestaltung kann die Wirbelhemmvorrichtung 1910 stromabwärts der Strömungsumkehrvorrichtung 740 positioniert sein, um die Verwirbelung des Abgases, während es die Umkehrvorrichtung 740 verlässt, zu hemmen. In dieser Hinsicht kann der zylindrische Ring 1912 am Mantel 758 befestigt sein. Bei noch einer anderen Ausgestaltung kann die Wirbelhemmvorrichtung 1910 in der inneren Hülse 818 befestigt sein, um eine Verwirbelung des Abgases, bevor es die Abgasbehandlungskomponente 800 verlässt, zu hemmen. Wie oben erwähnt, enthält die Komponente 800 mindestens eine der Wirbelhemmvorrichtungen 1910. Vorzugsweise enthält die Komponente 800 mindestens zwei der Wirbelhemmvorrichtungen 1910. Besonders bevorzugt enthält die Komponente 800 jede der drei Wirbelhemmvorrichtungen 1910. Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann eine Wirbelhemmvorrichtung 1910 an der mittleren Ausbauchung 112 (siehe 7–9) der Strömungsumkehrvorrichtung 740 befestigt (zum Beispiel damit verschweißt oder einstückig damit ausgebildet) sein.
In den 60–61 wird ein anderes Abgasbehandlungssystem 2000 beschrieben. Das Abgassystem 2000 ähnelt dem in 34 dargestellten Abgasbehandlungssystem 1000 insofern, als das Abgassystem 2000 Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 enthält, wobei die Abgasbehandlungskomponente 18 einen DOC 52 und/oder einen DPF 56 enthalten kann, der/die in einem Gehäuse 44 positioniert ist/sind, und die Abgasbehandlungskomponente 20 einen SCR 70 und/oder einen Ammoniakschlupfkatalysator 72 in einem Gehäuse 64 enthalten kann. Eine gemeinsame Haube 1002 verbindet die Abgasbehandlungskomponenten 18 und 20 fluidisch und mechanisch.
Das Abgasbehandlungssystem 2000 enthält eine Mischanordnung 2100, die stromaufwärts des SCR 70 positioniert ist und das Vermischen der Abgase und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids unterstützt. Wie in 60 dargestellt, erstreckt sich die Mischanordnung 2100 zwischen der Haube 1002 und der Abgasbehandlungskomponente 20. Wie am besten in 61 zu sehen, enthält die Mischanordnung 2100 ein Zersetzungsrohr 82 mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass das Zersetzungsrohr 82 vollkommen zylindrisch sein kann oder einen sich radial verengenden Bereich wie die in 33 gezeigte Mischanordnung 900 enthalten kann. Der erste Endteil 84 des Zersetzungsrohrs 82 kann einen kelchförmig aufgeweiteten Rand 1102 enthalten. Der kelchförmig aufgeweitete Rand 1102 vergrößert den Durchmesser des ersten Endes 84 des Zersetzungsrohrs 82 und ist so ausgelegt, dass er den Abgasen erleichtert, in die Mischanordnung 2100 einzutreten. Durch Erleichtern des Eintritts der Abgase in die Mischanordnung 2100 können auch Gegendrücke in dem Abgasbehandlungssystem 2000 reduziert werden. Es sollte auf der Hand liegen, dass, obgleich 60 das erste Ende 84 des Zersetzungsrohrs 82 ohne Perforationen 96 zeigt, die vorliegende Offenbarung die Verwendung von Perforationen 96 im ersten Ende 84, wie in 36 dargestellt, in Betracht zieht.
Wie bei zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, können die Perforationen 96 eine unterschiedliche Größe um den Umfang des ersten Endes 84 aufweisen und die Erzeugung von Turbulenzen unterstützen und die Geschwindigkeit des Abgasstroms bei seinem Eintritt in das Zersetzungsrohr 82 erhöhen. Obgleich dies in 61 nicht dargestellt wird, versteht sich, dass die Mischanordnungen 2100 auch eine perforierte Bundbuchse 98 wie die in 9 gezeigte enthalten können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ähnlich wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen enthalten die Mischanordnungen 2100 eine Strömungsumkehrvorrichtung 106 am zweiten Ende 86. Es können beliebige der Strömungsumkehrvorrichtungen 106, wie zum Beispiel die in den 7, 11, 15, 19, 21, 41, 44 und 52 dargestellten, verwendet werden.
Obgleich das Abgasbehandlungssystem 2000 oben als eine Mischanordnung 2100, die von der Endplatte 1012 beabstandet ist, enthaltend beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt sein sollte. Wie am besten in 37 gezeigt, ist insbesondere zu sehen, dass die Haube 1002 einen Durchlass 1026 zur Aufnahme des ersten Endbereichs 84 des Zersetzungsrohrs 82 enthalten kann, so dass das Zersetzungsrohr 82 direkt an der Endplatte 1012 der Haube 1002 befestigt sein kann. Zum Befestigen des Dosiermoduls (nicht gezeigt) bezüglich der Endplatte 1012 und des Zersetzungsrohrs 82 kann ein Befestigungsring 1028 so an dem ersten Endbereich 84 fixiert werden, dass das Dosiermodul das Abgasbehandlungs-Reagensfluid direkt in das Zersetzungsrohr 82 eindosieren kann.
Die Mischanordnung 2100 kann darüber hinaus einen statischen Mischer 2104 enthalten, der in dem Zersetzungsrohr 82 an einer stromaufwärts von der Strömungsumkehrvorrichtung 106 liegenden Stelle positioniert ist. Der statische Mischer 2104 kann eine Vielzahl von Mischschaufeln 2106 enthalten, die in einem Befestigungsring 2108 fixiert sind, der durch Presspassung oder Schweißen an einer Innenfläche 2110 des Zersetzungsrohrs 82 fixiert ist. Vorzugsweise ist der statische Mischer 2104 zwischen dem ersten Ende 84 und dem zweiten Ende 86 an dem radial aufgeweiteten Bereich 88 positioniert. Die Mischschaufeln 2106 können leicht verdreht sein, um das Gemisch aus Abgas und Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu verwirbeln, wenn das Gemisch durch das Zersetzungsrohr 82 passiert.
Der Injektor 28 in dem Abgasbehandlungssystem 2000 ist dazu ausgestaltet, den Abgasstrom mit einem Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid zu dosieren. Insbesondere enthält der Injektor 28 eine Öffnung (nicht gezeigt), die eine Vielzahl von Spritzbahnen des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids bildet. Wie am besten in 60 gezeigt, ist der Injektor 28 dazu ausgestaltet, drei (oder vier, fünf, sechs usw.) konische Spritzbahnen 2111 des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids zu bilden, wenn der Injektor 28 betätigt wird. Im Hinblick auf die Anzahl von Spritzbahnen 2111 kann der statische Mischer 2104 dazu ausgestaltet sein, eine Anzahl von Mischschaufeln 2106 zu enthalten, die gleich der Anzahl von Spritzbahnen 2111 ist. Bei der in 61 dargestellten beispielhaften Ausführungsform enthält der statische Mischer 2104 zum Beispieldrei Mischschaufeln 2106, was gleich der Anzahl der in 60 gezeigten Spritzbahnen 2111 ist.
Ferner können die Mischschaufeln 2106 auf die Spritzbahnen 2111 ausgerichtet sein, so dass jede Spritzbahn auf eine jeweilige Mischschaufel 2106 auftrifft und das Aufbrechen großer Tropfen des Harnstoff-Abgasbehandlungsfluids unterstützt. Zum Ausrichten jeder Spritzbahn 2111 und der Mischschaufeln 2106 wird der Injektor 28 zunächst bezüglich der gemeinsamen Haube 1002 ausgerichtet. In dieser Hinsicht kann der Injektor 28 ein Ausrichtungsmerkmal (nicht gezeigt) enthalten, das auf ein an der gemeinsamen Haube 1002 ausgebildetes Ausrichtungsmerkmal ausgerichtet werden kann. Nach dem ordnungsgemäßen Ausrichten des Injektors 28 können die Mischschaufeln 2106 auf die Spritzbahnen 2111 ausgerichtet werden.
Wenn die Mischschaufeln 2106 auf die Spritzbahnen 2111 ausgerichtet sind, können die Mischschaufeln 2106 eine Vielzahl von Durchgangslöchern 2113 enthalten, um zu gestatten, dass jegliches gesammelte Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid durch die Mischschaufeln 2106 passiert. Auf dieses Weise kann die Bildung von Harnstoffablagerungen verhindert oder zumindest wesentlich minimiert werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Anzahl und/oder die Größe der Durchgangslöcher 2113 gemäß Systemanforderungen variiert werden kann. Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass die Durchgangslöcher 2113 dazu ausgestaltet sein können, eine Klappe (nicht gezeigt) zu enthalten, die eine Verwirbelung im Abgas erzeugt. Bei einer alternativen Ausgestaltung können die Mischschaufeln 2106 so ausgerichtet sein, dass die Spritzbahnen 2111 nicht auf die Mischschaufeln 2106 auftreffen. Bei solch einer Ausgestaltung ist es wünschenswert, dass die Strömungsumkehrvorrichtung 106 Durchgangslöcher 1202 wie die in 41 dargestellten enthält, um zu gestatten, dass jegliches gesammeltes Harnstoff-Abgasbehandlungsfluid, falls erforderlich, durch die Mischanordnung 2100 passiert. Bei noch einer anderen Ausführungsform, die in 60A dargestellt wird, ist zu sehen, dass das Zersetzungsrohr 82 eine Vielzahl von Ultraschallwandlern 1406 enthält, die dazu angeordnet sind, jedem der vom Injektor 28 abgegebenen konischen Strömungspfade 2111 zu entsprechen. Durch Takten der Ultraschallwandler 1406 mit den konischen Strömungspfaden 2111 kann das Aufbrechen und die Zerstäubung des Abgasbehandlungs-Reagensfluids verbessert werden. Bei solch einer Ausgestaltung sollte auf der Hand liegen, dass der statische Mischer 2104 nicht unbedingt vorgesehen sein muss.
Der statische Mischer 2104 kann eine Stützstange 2112 enthalten, die sich axial von den Mischschaufeln 2106 in einer zu der Strömungsumkehrvorrichtung 106 verlaufenden Richtung erstreckt. Die Stützstange 2112 stellt einen Befestigungspunkt für die Strömungsumkehrvorrichtung 106 bereit, so dass die Strömungsumkehrvorrichtung 106 durch Schweißen, Hartlöten oder dergleichen an der Stützstange 2112 fixiert werden kann. Die Verwendung der Stützstange 2112 zum Fixieren der Strömungsumkehrvorrichtung 106 bezüglich des Zersetzungsrohrs 82 beseitigt das Erfordernis eines getrennten Stützprallblechs (nicht gezeigt), das die Strömungsumkehrvorrichtung 106 an einer Innenfläche des Gehäuses 64 fixiert. Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass der statische Mischer 2104 keine Stützstange 2112 enthalten muss.
Obgleich der statische Mischer 2104 oben als eine Vielzahl von Mischschaufeln 2106 aufweisend beschrieben wird, sollte auf der Hand liegen, dass andere Typen von statischen Mischern verwendet werden können, wie in der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann ein Plattenmischer oder ein perforierter Mischer verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus kann ein Maschensieb verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wie am besten in 62 gezeigt, wird insbesondere ein statischer Mischer 2104a dargestellt, der einen äußeren zylindrischen Befestigungsring 2108a und einen inneren zylindrischen Befestigungsring 2108 enthält. Eine Vielzahl von Maschensieben 2150 verbindet den äußeren Befestigungsring 2108a mit dem inneren Befestigungsring 2108b. Die Maschensiebe 2150 können rund oder oval sein oder irgendeine andere Form aufweisen, die von dem Fachmann gewünscht wird, solange jedes Maschensieb 2150 auf eine von dem Injektor 28 abgegebene konische Spritzbahn 2111 ausgerichtet ist. Demgemäß ist die Anzahl von Maschensieben 2150 vorzugsweise gleich der Anzahl der von dem Injektor 28 abgegebenen konischen Spritzbahnen 2111. Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass die Maschensiebe 2150 wie Schaufelglieder 2106 geformt sein können (zum Beispiel verdreht sein können), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ähnlich wie der statische Mischer 2104 ist der Mischer 2104a dazu ausgestaltet, in dem Zersetzungsrohr 82 befestigt zu werden.
Die 63 und 64 zeigen alternativen Ausgestaltungen für die in den oben angeführten beispielhaften Ausgestaltungen beschriebenen Zersetzungsrohre 82. In dieser Hinsicht können die in den 63 bzw. 64 dargestellten Zersetzungsrohre 82a und 82b in den in jeder der 6, 7, 10, 14, 17, 20, 23, 29, 32–38, 41, 43, 45–49, 55, 57 und 59–61 dargestellten Ausgestaltungen verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In 63 enthält das Zersetzungsrohr 82a einen ersten Endbereich 84a und einen zweiten Endbereich 86a. Das Zersetzungsrohr 82a kann im Wesentlichen zylindrisch sein, mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88a, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 84a und 86a positioniert ist. Der radial aufgeweitete Bereich 88a enthält einen sich konisch erweiternden Bereich 90a, der das Zersetzungsrohr 82a weitet, einen zylindrischen Bereich 92a stromabwärts vom sich konisch erweiternden Bereich 90a mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des ersten und zweiten Endbereichs 84a und 86a, und einen sich konisch verengenden Bereich 94a, der das Zersetzungsrohr 82a verengt. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Endbereich 84a und 86a unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen. Es versteht sich auch, dass die vorliegende Offenbarung keinen sich konisch verengenden Bereich 94a erfordert. Das heißt, der radial aufgeweitete Bereich 88a kann sich über die gesamte Länge des zweiten Endbereichs 86a erstrecken.
Der erste Endbereich 84a enthält eine Vielzahl von klappenartigen Platten 85a. Die klappenartigen Platten 85a können jeweils eine Länge L3 aufweisen, die im Wesentlichen entlang einer gesamten Länge des ersten Endbereichs 84a verläuft. Die klappenartigen Platten 85a können aus dem ersten Endbereich 84a ausgestanzt sein und können entweder radial nach außen oder radial nach innen gekippt sein, so dass eine Vielzahl von länglichen Schlitzen 87a im ersten Endbereich 84a gebildet wird, die es dem Abgas gestatten, in den ersten Endbereich 84a einzutreten. Ein Neigungswinkel kann für jede klappenartige Platte 85a variiert werden, so dass jede klappenartige Platte 85a im gleichen Ausmaß gekippt ist oder jede klappenartige Platte 85a in einem unterschiedlichen Ausmaß gekippt ist. Die klappenartigen Platten 85a unterstützen die Erzeugung eines Hochgeschwindigkeitswirbels im ersten Endbereich 84a, so dass das Gemisch aus dem Abgasbehandlungsfluid und den Abgasen ein Auftreffen des Gemisches auf eine Innenfläche des Zersetzungsrohrs 82a verhindert oder im Wesentlichen verhindert. Obgleich der erste Endbereich 84a des Zersetzungsrohrs 82a als zylindrisch dargestellt ist, sollte auf der Hand liegen, dass der erste Endbereich 84a kegelförmig sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obgleich die klappenartigen Platten 85a und länglichen Schlitze 87a als sich axial entlang einer Länge des ersten Endbereichs 84a erstreckend dargestellt werden, sollte auf der Hand liegen, dass die klappenartigen Platten 85a und die länglichen Schlitze 87a um einen Umfang des ersten Endbereichs 84a abgewinkelt sein können. Eine Größe und Form der klappenartigen Platten 85a und der länglichen Schlitze 87a können auch variabel sein.
In 64 enthält das Zersetzungsrohr 82b einen ersten Endbereich 84b und einen zweiten Endbereich 86b. Das Zersetzungsrohr 82b kann im Wesentlichen zylindrisch sein, mit einem radial aufgeweiteten Bereich 88b, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 84b und 86b positioniert ist. Der radial aufgeweitete Bereich 88b enthält einen sich konisch erweiternden Bereich 90b, der das Zersetzungsrohr 82b weitet, einen zylindrischen Bereich 92b stromabwärts vom sich konisch erweiternden Bereich 90b mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des ersten und zweiten Endbereichs 84b und 86b, und einen sich konisch verengenden Bereich 94b, der das Zersetzungsrohr 82b verengt. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Endbereich 84b und 86b unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen. Es versteht sich auch, dass die vorliegende Offenbarung keinen sich konisch verengenden Bereich 94b erfordert. Das heißt, der radial aufgeweitete Bereich 88b kann sich über die gesamte Länge des zweiten Endbereichs 86b erstrecken.
Der erste Endbereich 84b enthält eine Vielzahl von klappenartigen Platten 85b. Die klappenartigen Platten 85b können jeweils eine Länge L4 aufweisen, die im Wesentlichen entlang einer Hälfte bis Dreiviertel der Länge des ersten Endbereichs 84b verläuft. Die klappenartigen Platten 85b können aus dem ersten Endbereich 84b ausgestanzt sein und können entweder radial nach außen oder radial nach innen gekippt sein, so dass eine Vielzahl von länglichen Schlitzen 87b im ersten Endbereich 84b gebildet wird, die es dem Abgas gestatten, in den ersten Endbereich 84b einzutreten. Ein Neigungswinkel kann für jede klappenartige Platte 85b variiert werden, so dass jede klappenartige Platte 85b im gleichen Ausmaß gekippt ist oder jede klappenartige Platte 85b in einem unterschiedlichen Ausmaß gekippt ist. Die klappenartigen Platten 85b unterstützen die Erzeugung eines Hochgeschwindigkeitswirbels im ersten Endbereich 84b, so dass das Gemisch aus dem Abgasbehandlungsfluid und den Abgasen ein Auftreffen des Gemisches auf eine Innenfläche des Zersetzungsrohrs 82b verhindert oder im Wesentlichen verhindert. Obgleich der erste Endbereich 84b des Zersetzungsrohrs 82b als zylindrisch dargestellt ist, sollte auf der Hand liegen, dass der erste Endbereich 84b kegelförmig sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obgleich die klappenartigen Platten 85b und länglichen Schlitze 87b als sich axial entlang einer Länge des ersten Endbereichs 84b erstreckend dargestellt werden, sollte auf der Hand liegen, dass die klappenartigen Platten 85b und die länglichen Schlitze 87b um einen Umfang des ersten Endbereichs 84b abgewinkelt sein können. Eine Größe und Form der klappenartigen Platten 85b und der länglichen Schlitze 87b können auch variabel sein.
Das Zersetzungsrohr 82b kann auch Perforationen 96b enthalten, deren Größe um den Umfang des ersten Endbereichs 84b variieren kann und die die Erzeugung von Turbulenzen und die Erhöhung einer Geschwindigkeit des Abgasstroms, während er in das Zersetzungsrohr 82b eintritt, unterstützen. Obgleich die Perforationen 96a als in einem Paar Reihen um einen Umfang des ersten Bereichs 84b herum dargestellt werden, sollte auf der Hand liegen, dass die Perforationen 96b versetzt sein können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die vorstehende Beschreibung dient Illustrations- und Darlegungszwecken. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer besonderen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn nicht speziell gezeigt oder beschrieben. Es sind vielfache Abwandlungen möglich. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten und all solche Modifikationen sollen im Umfang der Offenbarung mit erfasst werden.

Claims

Abgasbehandlungskomponente zur Behandlung eines Motorabgases, umfassend: ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass; und eine sich in dem Gehäuse zwischen dem Einlass und dem Auslass befindende Mischanordnung, wobei die Mischanordnung Folgendes enthält: ein Zersetzungsrohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende dazu ausgestaltet ist, das Abgas von dem Einlass aufzunehmen, und dazu ausgestaltet ist, ein Abgasbehandlungs-Reagensfluid aufzunehmen; eine Strömungsumkehrvorrichtung, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Gemisch aus dem Abgas und dem Abgasbehandlungs-Reagensfluid zu leiten, wenn das Gemisch das zweite Ende des Zersetzungsrohrs in einer zum ersten Ende zurück verlaufenden Richtung verlässt, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung eine Vielzahl von Ablenkelementen zum Verwirbeln und Vermischen des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids enthält; und eine Wirbelhemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Verwirbelung des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagensfluids nach Verlassen der Strömungsumkehrvorrichtung zu beseitigen.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei die Wirbelhemmvorrichtung einen zylindrischen Ring enthält, der eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Schaufelgliedern aufweist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Schaufelglieder aus dem zylindrischen Ring ausgestanzt sind.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Schaufelglieder bezüglich des zylindrischen Rings abgewinkelt sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei eine Breite der Schaufelglieder entlang einer Länge davon variabel ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Schaufelglieder bezüglich des zylindrischen Rings wendelförmig verdreht sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 6, wobei der Verdrehwinkel der Schaufelglieder entlang einer Länge davon variabel ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Schaufelglieder mit der Strömungsumkehrvorrichtung gekoppelt sind.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei die Wirbelhemmvorrichtung eine Vielzahl von Schaufelgliedern enthält, die mit einer Innenfläche des Gehäuses direkt gekoppelt sind und sich von der Innenfläche radial nach innen erstrecken.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 9, wobei die Schaufelglieder bezüglich der Innenfläche abgewinkelt sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei die Schaufelglieder bezüglich der Innenfläche wendelförmig verdreht sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Ablenkelementen mit einem Befestigungsring verbunden ist, wobei der Befestigungsring mit dem zweiten Ende des Zersetzungsrohrs gekoppelt ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 12, wobei die Ablenkelemente wendelförmig gekrümmt sind.
Abgasbehandlungskomponente zur Behandlung eines durch einen Motor erzeugten Abgases, umfassend: ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass; eine Abgasbehandlungskomponente, die in dem Gehäuse positioniert ist; ein Dosiermodul zur Eindosierung eines Abgasbehandlungs-Reagensfluids in das Abgas, wobei das Dosiermodul an dem Gehäuse gesichert ist; und eine Mischvorrichtung, die sich in dem Gehäuse befindet und stromabwärts des Dosiermoduls positioniert ist, wobei die Mischvorrichtung Folgendes enthält: einen Mantel; ein Zersetzungsrohr mit einem ersten Ende, das sich von dem Mantel erstreckt und direkt mit dem Dosiermodul in Verbindung steht, und einem zweiten Ende, das in dem Mantel positioniert ist; eine Strömungsumkehrvorrichtung, die in der Nähe des zweiten Endes angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehrvorrichtung das Abgas und das Abgasbehandlungs-Reagensfluid in vorbestimmte Richtungen in den Mantel leitet; eine Stützplatte, die stromaufwärts des ersten Endes des Zersetzungsrohrs an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt ist, wobei die Stützplatte einen Durchlass zur Aufnahme des Zersetzungsrohrs und eine Vielzahl von Durchgangslöchern zum Gestatten, dass das Abgas dort hindurchströmt, bevor es in das erste Ende des Zersetzungsrohrs eintritt, definiert; und eine Wirbelhemmvorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, die Verwirbelung des Abgases und des Abgasbehandlungs-Reagenzfluids zu reduzieren, wobei sich eine Richtung des Abgasstroms erstens nach Eintritt in das erste Ende des Zersetzungsrohrs umkehrt; und die Strömungsumkehrvorrichtung zweitens die Richtung des Abgasstroms zurück zum ersten Ende des Zersetzungsrohrs umkehrt.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 14, wobei sich die Wirbelhemmvorrichtung im ersten Ende des Zersetzungsrohrs befindet.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 14, wobei sich die Wirbelhemmvorrichtung stromabwärts der Strömungsumkehrvorrichtung befindet.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 14, wobei sich die Wirbelhemmvorrichtung im Auslass des Gehäuses befindet.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 14, ferner umfassend eine becherförmige Nase, die an einer Außenfläche der Strömungsumkehrvorrichtung fixiert ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 14, wobei die Wirbelhemmvorrichtung einen zylindrischen Ring mit einer Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Schaufelgliedern enthält.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 19, wobei die Schaufelglieder aus dem zylindrischen Ring ausgestanzt sind.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 19, wobei die Schaufelglieder bezüglich des zylindrischen Rings abgewinkelt sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 19, wobei die Schaufelglieder bezüglich des zylindrischen Rings wendelförmig verdreht sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 19, wobei die Schaufelglieder mit dem Mantel gekoppelt sind.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 14, wobei die Wirbelhemmvorrichtung eine Vielzahl von Schaufelgliedern enthält, die mit einer Innenfläche des Mantels direkt gekoppelt sind und sich von der Innenfläche radial nach innen erstrecken.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 24, wobei die Schaufelglieder bezüglich der Innenfläche wendelförmig verdreht sind, um der durch die Ablenkelemente erzeugten Verwirbelung entgegenzuwirken.