EP4453393B1 - Kammermischer für ein abgasnachbehandlungssystem eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Kammermischer für ein abgasnachbehandlungssystem eines kraftfahrzeugs

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EP4453393B1
EP4453393B1 EP22843233.2A EP22843233A EP4453393B1 EP 4453393 B1 EP4453393 B1 EP 4453393B1 EP 22843233 A EP22843233 A EP 22843233A EP 4453393 B1 EP4453393 B1 EP 4453393B1
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EP
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chamber
fluid
flow
wall
mixer
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EP22843233.2A
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Jens Kienzle
Christoph Sitter
Sinisa KONTIN
Moritz Wied
Thomas Boldt
Ralf Wandel
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Daimler Truck AG
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Publication date
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    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus

Definitions

  • the invention relates to a chamber mixer for an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle according to claim 1.
  • Exhaust aftertreatment systems are used to clean the combustion gases from the internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the motor vehicle can be a passenger car or a truck.
  • the internal combustion engine can be a diesel engine. Its combustion gas, or exhaust gas, typically contains nitrogen oxides, such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.
  • SCR selective catalytic reduction
  • a reducing agent – such as a urea solution – is injected into the exhaust gas, which is the first fluid.
  • the first and second fluids mix and flow into an SCR catalyst.
  • the urea solution decomposes in the exhaust gas into ammonia and water.
  • a reaction takes place at the SCR catalyst, producing water and nitrogen.
  • the US 10 024 217 B1 as well as the US 10 408 110 B2 Each shows a chamber mixer.
  • a reducing agent is added to the exhaust gas and mixed together.
  • the CN 110 337 324 A another chamber mixer for post-treatment systems.
  • the mixer body comprises a reactant passage area with a reactant passage opening, a mixing plate area adjacent to the reactant passage area on one side in a longitudinal direction of the mixer, and a mixer main body area adjacent to the reactant passage area in the longitudinal direction of the mixer on the opposite side.
  • JP 2010 031770 A This describes a system for injecting additives into the exhaust stream of an engine. It comprises an exhaust path, an exhaust emission control catalyst, an additive injection path, and an injector.
  • FIG. 1 shows a device for improving the evaporation of reducing agent in an SCR dosing module. It comprises a symmetrical housing, a nozzle for dosing the urea-based reducing agent, and an annular inlet opening for the exhaust gas flow. A partition within the inlet opening creates two separate gas flow paths.
  • a pipe assembly that supports the exhaust gas flow. It comprises an outer part with an opening for receiving metered reducing agent and an inner part located within the outer part.
  • the inner part defines one main flow path, while the outer and inner parts together define two flow paths.
  • the object of the present invention is to provide a chamber mixer for an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle, which is particularly compact and, in addition, enables particularly good mixing of exhaust gas with a reducing agent for high efficiency of the exhaust aftertreatment.
  • the chamber mixer according to the invention is intended for an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle.
  • the exhaust aftertreatment system serves to treat the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel engine.
  • the motor vehicle can be, for example, a passenger car or a truck.
  • the chamber mixer has an internal volume bounded by a housing.
  • a first fluid can flow through this internal volume from an inlet opening located at one end of the internal volume on or in the housing to an outlet opening located at the other end of the internal volume on or in the housing, along a flow direction.
  • at least one second housing side The chamber mixer is double-walled, comprising an outer wall and an inner wall, which divides the internal volume into an inner chamber and an outer chamber located between the inner and outer walls.
  • the first fluid, especially gaseous, flowing through the inlet opening can be divided into a main flow flowing through the inner chamber and a secondary flow flowing through the outer chamber.
  • a flow device is also provided, by which the main flow can be subjected to a double swirl, particularly a symmetrical one, in the flow direction.
  • the chamber mixer also includes a fluid injection device with an injection outlet located in the outer chamber, which is thus particularly accessible to the secondary flow.
  • a second fluid, particularly liquid, for example, the reducing agent can be injected into the inner chamber through an injection opening in the inner wall via or at the injection outlet.
  • a merging device is provided downstream in the flow direction, through which the main flow and the bypass flow can be directed into one another, particularly before reaching the outlet opening.
  • the inlet opening and the outlet opening are arranged on the same side of the housing in the present invention. In other words, the two openings are oriented on the same side of the housing. This can result in the advantage that the housing can be designed to be particularly compact.
  • a chamber mixer according to the invention which can be configured as a decomposition reactor, which has a flow device in the inlet opening by which the fluid flow is split into two parts, or two partial main flows, as it passes through the flow device.
  • the main flow is, in particular, set into a bidirectional component by a double swirl plate of the flow device.
  • the secondary flow runs between the inner wall and the outer wall and flows, in particular, around the immediate vicinity of the fluid inlet device. Downstream at the end In both the inner and outer chambers, the main and secondary flows merge again and can exit the chamber mixer via the outlet opening.
  • the design of the inner chamber and/or the inner wall offsets the main flow or supports the symmetrical double swirl along the flow direction.
  • Applying the double swirl to the main flow means that, along the flow direction, two partial flows can be formed, or are formed, in the form of two adjacent vortices of the primary fluid flowing through. Their respective axes of rotation are essentially oriented along the flow direction.
  • the two vortices that describe the double swirl are formed, in particular, at one end by the flow device and each extends along the longitudinal direction of the chamber mixer, which essentially coincides with the flow direction.
  • the fluid of each vortex, or the primary fluid located within the respective air vortex moves along the flow direction and additionally in a largely circular motion around its respective axis of rotation, thus essentially describing a spiral path.
  • the two vortices each have a different direction of rotation, one rotating clockwise and the other counterclockwise.
  • the introduced second fluid evaporates into a gaseous phase.
  • This evaporation can advantageously be enhanced by injection via the fluid injection device and/or, for example, by heat input.
  • the second fluid can be, in particular, a reducing agent, and the fluid injection direction can thus introduce the reducing agent, especially by injection, into the internal volume.
  • the first fluid in the form of exhaust gas, which may contain nitrogen oxides due to the combustion of diesel fuel, can be mixed with the reducing agent in the chamber mixer, thereby causing the mixture of the first and second fluids to react in an SCR catalyst.
  • thermolysis reaction followed by a hydrolysis reaction can take place in the chamber mixer.
  • ammonia is produced from the urea to neutralize the nitrogen oxides. released.
  • Thermolysis and hydrolysis take place particularly along the path through the chamber mixers in the direction of flow within the internal volume.
  • One advantage of the chamber mixers according to the invention is that a complex mixer design for atomizing and/or evaporating the second fluid can be dispensed with. This allows the chamber mixer according to the invention to achieve mixing, evaporation, and thus atomization of the second fluid in a particularly advantageous manner. Furthermore, this makes it possible to design the chamber mixer to be particularly compact and/or with few components.
  • the chamber mixer can thus advantageously bring an injected liquid reducing agent – the second fluid – into contact with the exhaust gas, i.e., the first fluid.
  • the chamber mixer according to the invention offers the advantage of achieving a particularly high degree of mixing uniformity between the two fluids. This mixing uniformity also allows for a particularly advantageous catalytic reduction of the exhaust gas (first fluid), especially of the nitrogen oxides it contains. Furthermore, the chamber mixer is designed such that a particularly low back pressure against the flow direction in the first fluid is to be expected.
  • An additional advantage is that, due to the division into the main flow and the bypass flow, and the application of the double swirl to the main flow, deposit growth on the walls or the housing of the chamber mixer can be avoided or at least significantly reduced.
  • the flow device comprises a double swirl plate arranged in or on a first partial inlet opening of the inlet opening.
  • the double swirl plate of the flow device whose purpose is to influence the flow, in particular, in such a way that the inventive imparting of the double swirl to the main flow can be carried out particularly advantageously.
  • the double swirl plate at least partially closes the inlet opening, with lamellae forming obstacles to the flow of the first fluid.
  • the orientation of the vanes relative to the inlet opening is also symmetrical. This offers the advantage that influencing the incoming exhaust gas or the first fluid to generate the double swirl can be implemented particularly easily.
  • the flow device comprises at least one deflection element arranged in the inner chamber and/or on the inner wall. Additionally or alternatively, at least a portion of the inner wall is designed as a deflection element.
  • the deflection element in particular, has a shape that is advantageous for forming, intensifying, and/or maintaining the double swirl.
  • the deflection element can also act as a barrier to the flow of the first fluid.
  • the flow device includes a deflection element arranged in the inner chamber to promote the double swirl of the main flow, preferably formed on and/or through the inner wall.
  • the deflection element can also be a curvature of the inner wall, which may have a radius corresponding to the double swirl, so that the first fluid or exhaust gas flowing towards the deflection element can flow along the inner wall and thereby form a portion or vortex of the double swirl.
  • the merging device has at least one through-opening in a portion of the inner wall associated with the outlet opening.
  • the downstream portion of the inner wall is provided with through-openings through which the first fluid, for example, of the bypass, can flow to merge with the main flow.
  • the inner wall is, for example, designed as a perforated sheet, particularly with wing-shaped corrugations. This offers the advantage that the bypass can be merged with the main flow in a particularly simple and therefore reliable manner, or that they can be conducted into one another. In particular, the bypass can be directed into the main flow.
  • a heating device is provided by which the inner wall and/or at least one further inner wall can be heated, at least in a respective partial area, for the purpose of evaporating the second fluid.
  • at least part of the wall bounding the inner chamber can be heated, thereby at least supporting the evaporation of the second fluid introduced into the internal volume by means of the fluid introduction device.
  • the fluid injection device is designed for injecting a urea solution, particularly an aqueous one.
  • a urea solution is advantageously used as the second fluid, which can be conveyed or injected into the internal volume by the fluid injection device.
  • an embodiment of the fluid injection device, and in particular its injector, which may especially include a nozzle, is designed to convey and inject urea solution.
  • the nozzle, lines, and/or at least one pump of the fluid injection device can, for example, be adapted to a specific viscosity of the urea solution in order to operate particularly advantageously. This results in the advantage that the chamber mixer can be used particularly advantageously for exhaust aftertreatment.
  • grooves are incorporated into the inner wall, which are oriented to the flow direction in such a way as to promote the mixing of the second fluid with the first fluid.
  • the inner wall is preferably a sheet metal plate, it can be embossed with the grooves.
  • the chamber contour or cross-section of the inner chamber tapers downstream. This promotes the mixing of the first fluid with the second fluid. This results in the advantage that the mixing of the first fluid with the second fluid, and thus the exhaust aftertreatment, can be carried out particularly efficiently.
  • the chamber wall of the inner chamber i.e. the inner wall and/or at least one other inner wall, has no edges and/or obstructions, which makes it possible to achieve a particularly low back pressure when flowing through the chamber, especially the main flow, but also, for example, the side flow, in the direction of flow.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a chamber mixer 10 for an exhaust aftertreatment system of a motor vehicle.
  • the exhaust aftertreatment system serves to clean the combustion gases of an internal combustion engine in the motor vehicle. This reduces emissions during the use of the motor vehicle, which can be a passenger car or a truck.
  • the exhaust aftertreatment system can be operated, in particular, on the basis of selective catalytic reduction (SCR), especially when the combustion engine is a diesel engine.
  • SCR selective catalytic reduction
  • nitrogen oxides particularly nitrogen monoxide and nitrogen dioxide
  • the exhaust aftertreatment in the chamber mixer 10 is advantageously initiated by bringing a reducing agent, which is injected into the chamber mixer 10 as the second fluid 38, into contact with the exhaust gas, i.e., the first fluid 58.
  • the mixture of the first and second fluids flows from the chamber mixer 10 into the at least one SCR catalyst, whereupon a selective catalytic reaction, known per se, takes place in the SCR catalyst.
  • the chamber mixer 10 has an internal volume 14 limited by a housing 12. As shown in the Fig. 1 As indicated by the first arrow P1, the first fluid 58 flows into the inner volume 14 through an inlet opening 18 located at one end of the inner volume 14 on a first housing side 16. Together with the mixed second fluid 38, the first fluid 58 flows to an outlet opening 20 located at the other end of the inner volume 14 on the (same) first housing side 16 along a flow direction 22 through the inner volume 14 and, as indicated by a second arrow P2, out of the outlet opening 20 from the inner volume 14 and thus out of the housing 12 of the chamber mixer 10.
  • At least one second housing side 80 of the housing 58 is double-walled with an outer wall 24 and one in the Fig. 3, 4 , 6 , 7 and 9
  • the inner wall 26 shown is formed, which divides the inner volume 14 into an inner chamber 28 and an outer chamber 30 located between the inner wall 26 and the outer wall 24, which, for example, Fig. 3
  • the second housing side 80 of the housing 12 is preferably designed opposite the inlet opening 18 and the outlet opening 20.
  • the chamber mixer 10 is further configured such that the first fluid 58, in particular gaseous – the exhaust gas of the internal combustion engine – flowing in through the inlet opening 18, is divisible, in particular through the inlet opening 18, into a main flow 54 flowing through the inner chamber 28 and a bypass flow 56 flowing through the outer chamber 30.
  • the inlet opening 18 has a first partial inlet opening 42 for the inner chamber 28 with its main flow 54 and a second partial inlet opening 62 for the outer chamber 30 with its bypass flow 56.
  • the first fluid 58 flows in through the inlet opening 14 and the first and second partial inlet openings 60 and 62, the first fluid 58 is deflected in the housing 12 into the main flow 54 and the bypass flow 56 respectively, in the direction of flow 22.
  • the outer chamber 30 initially runs along a third housing side, which, starting from the inlet opening 18, forms an angle with the second housing side 80 and merges into it.
  • a flow device 32 is provided, through which the main flow 54 in the flow direction 22 can be subjected to a, in particular symmetrical, double swirl 70.
  • the first partial inlet opening 42 in the inner chamber 28 divides the first partial main flow 66, which is subjected to a clockwise swirl, and the second partial main flow 68 of the main flow 54, which is subjected to a counterclockwise swirl.
  • the first fluid 58, or a fluid mixture of the first and second fluids 58 and 38 moves essentially in a spiral pattern as it flows through the inner chamber 28.
  • a fluid injection device 34 with an injection end 36 is provided in the third side of the housing.
  • the injection end 36 is located in the outer chamber 30 and is thus exposed to the bypass flow 56.
  • a second fluid 38, in particular a liquid – the reducing agent, such as urea solution – can be injected into the inner chamber 28 via an injection opening 40 in the inner wall 26 through the fluid injection device 34.
  • a merging device 42 is also provided, through which the main flow 54 with its two sub-main flows 66 and 68 and the bypass flow 56 can be mixed together.
  • the merging device 42 is located essentially upstream of the outlet opening 20 in the inner volume 14.
  • the mixed fluids 58 and 38 are deflected within the internal volume 14 in the region of the merging device 42 at a fourth housing wall 64 and subsequently flow out of the outlet opening 20 of the housing 12 and thus out of the chamber mixer 10.
  • the merging device 42 has at least one through-opening 48 from which the bypass flow 56 enters the internal chamber 28.
  • the fourth housing wall 64 extends from the second housing side 80 to the outlet opening 20.
  • Fig. 2 shows in a schematic top view the chamber mixers 10 according to Fig. 1 and serves in particular to... Figs. 3 and 4 to illustrate the sections shown along the line A1-A1 and the line A2-A2.
  • FIG. 3 In a schematically cut side view along line A1-A1, the chamber mixers 10 are shown according to the two preceding figures, where the two chambers formed from the inner volume 14, the inner chamber 28 and the outer chamber 30, are particularly advantageously visible.
  • the flow direction 22 extends essentially along a longitudinal direction of the chamber mixer 10, wherein, particularly in the vicinity of the inlet opening 18 and the outlet opening 20, the respective fluids 58 and 38 flow in a respective transverse direction to the longitudinal direction of the chamber mixer 10.
  • the flow direction may vary.
  • the first fluid 58 is deflected downstream of the inlet opening 18 by an angle of approximately 90° in the flow direction 22, and upstream of the outlet opening 20, the first fluid 58 and the second fluid 38 mixed with the first fluid 58 are also deflected by an angle of 90° to the flow direction 22.
  • the mixed first fluid 58 and second fluid 38 flow out of the outlet opening 20 as a fluid mixture from the chamber mixer 10.
  • the flow device 32 can, for example, have a double swirl plate 44 arranged in the first partial inlet opening 60 of the inlet opening 18.
  • the double swirl plate 44 has several lamellae 72 oriented longitudinally or in the direction of flow 22 and are angled relative to the first fluid 58 flowing towards the inlet opening 18 to generate the right-hand swirl of the first partial main flow 66 and the left-hand swirl of the second partial main flow 68.
  • the first fluid 58 flows through openings 50 between the lamellae 72 into the chamber mixer 10 and is deflected accordingly.
  • the second partial inlet opening 62 is free of a flow device.
  • the flow device 32 can be, as shown along A2-A2 in a schematic, sectional frontal view of the Fig. 4
  • the device shown has at least one deflection element 46, which is arranged in the inner chamber 28 and/or on the inner wall 26.
  • the deflection element 46 serves in particular to impart the double swirl 70 to the main flow 54, or to intensify or maintain it, and can further direct it downstream towards the outlet opening 20.
  • the deflection element 46 has a substantially triangular cross-section, with one edge 78 of the deflection element 46 facing the inlet opening 18.
  • the edge 78 of the deflection element 46 begins substantially in the central region of the inlet opening 18 and extends within the inner volume 14 to the outlet opening 20.
  • the deflection element 46 is formed by a recess 76 in the second housing side 80, which leads to the substantially triangular cross-section of the inner wall 26 and projects into the inner volume 14. It is particularly evident in the Figures 3 and 4 to recognize that the outer wall 24 also has the triangular cross-section and thus the outer chamber 30 also has the triangular cross-section in the area of the edge 78.
  • FIG. 5 A schematic side view shows the chamber mixer 10, with the in Fig. 6 The section plane shown is marked A3-A3.
  • FIG. 6 Figure 1 shows a schematically cut top view of the chamber mixer 10.
  • the angled vanes 72 of the double swirl plate 44 are particularly visible, as is a web 74 of the double swirl plate 44 arranged centrally between the vanes 72.
  • the web 74 ensures improved stability of the double swirl plate 44.
  • Openings 50 are also present between the web 74 and the vanes 72 to the left and right of it.
  • the second partial inlet opening 62 has no flow device and the first fluid 58 can flow into the outer chamber 30 without deflection.
  • Fig. 6 shows a schematically cut top view of the chamber mixer 10.
  • the angled vanes 72 of the double swirl plate 44 are particularly visible, as is a web 74 of the double swirl plate 44 arranged centrally between the vanes 72.
  • the web 74 ensures improved stability of the double swirl plate 44.
  • Openings 50 are also present between the web 74 and the vanes 72 to the left and right of it.
  • the second partial inlet opening 62 has no flow device and the first
  • the internal volume 14 of the chamber mixer 10 has a decreasing cross-section along the flow direction 22 from the inlet opening 18 to the outlet opening 20.
  • the housing 12 and thus the internal volume 14 tapers from the inlet opening 18 to the outlet opening 20, so that the velocity of the first fluid 58 and the second fluid 38 increases in the internal volume 14 of the chamber mixer 10 from the inlet opening 18 to the outlet opening 20, thereby achieving improved mixing of the first fluid 58 with the second fluid 38.
  • Figs. 7 to 9 show a further embodiment of the chamber mixer 10, wherein in Fig. 7 the chamber mixers 10 in a section analogous to that of the Fig. 3 As shown. Identical or equivalent components are indicated with the same reference numerals as in the embodiment of the Figures 1 to 6 provided.
  • Fig. 7 Figure 1 shows how the second fluid 38 can be introduced into the inner chamber 28 through the inlet opening 40 via the inlet end 36 and the fluid inlet device 34.
  • the introduction can be in liquid form, allowing the liquid second fluid 38 to come into contact with the inner wall 26.
  • the second fluid 38 to be advantageously used for exhaust gas aftertreatment, it should preferably mix with the first fluid 58 – the exhaust gas – in the gaseous phase within the double swirl 70.
  • a heating device (not shown in detail) can advantageously be provided, which heats the inner wall 26 at least in a partial area 64, particularly the area where the second fluid 38 comes into contact with the inner wall 26, thereby at least promoting the evaporation of the second fluid 38 and thus its transition from the liquid to the gaseous phase.
  • the inner wall 26 also shows grooves 52 formed.
  • the grooves 52 are oriented essentially transversely to the flow direction 22 in such a way that mixing of the first fluid 58 with the second fluid 38 is promoted, since, for example, In addition to the double swirl, 70 turbulences can be formed at the corrugations 52 in the inner chamber 34 in the fluid or in the mixture of first and second fluid 58 and 38.
  • the fluid injection device 34 is designed to allow the injection of a urea solution, particularly an aqueous solution, as a second fluid 38.
  • the urea solution can be converted to ammonia in a chemical reaction within the chamber mixer 10, so that the ammonia can advantageously bind or neutralize the nitrogen oxides in the exhaust gas in an SCR catalyst downstream of the chamber mixer 10.
  • the mixing device 42 has several through-openings 48, allowing the first fluid 58 from the outer chamber 30 to enter the inner chamber 34 via the through-openings 48 and mix with the first and second fluids 58 and 38 in the inner chamber 34, thereby enabling further improved mixing of the first and second fluids 58 and 38.
  • FIG. 8 A schematic top view shows the double swirl plate 44 in a second embodiment according to the Figures 7 to 9 in the first partial inlet opening 60 of the inlet opening 18, which, in the direction of view of the figure, is arranged above the inner wall 26 provided with the through-openings 48.
  • a single opening 50 can be seen here, which tapers in the direction downstream of the flow direction 22 towards the outlet opening 20 and is arranged symmetrically transversely to this in an alternative flow device.
  • Fig. 9 shows the A4-A4 section, whose location is on the chamber mixer 10 in Fig. 7
  • the figure shows the first partial main flow 66 and the second partial main flow 68 of the double swirl 70 of the first fluid 58 and the fluid mixture, respectively, with the arrows indicating the first partial main flow 66 and the second partial main flow 68.
  • the cross-section of the inner chamber 28 can decrease, particularly downstream.
  • the inner chamber 28 can, for example, taper downstream.
  • the first partial main flow 66 and the second partial main flow 68 of the double swirl 70 of the first fluid 58 or of the fluid mixture are guided by inwardly curved lamellae 72 of the opening 50 of the double swirl plate 44, in the direction of the inner chamber 28, and at least at its edges, by the concavely shaped Inner wall 26 is created.
  • the two lamellae 72 of the opening 50 extend less deeply into the inner chamber 34 than towards the outlet opening 20 of the chamber mixer 10, as shown in section A4-A4. Fig. 7 can be seen.
  • the chamber mixer 10 shown in the figures can contribute in a particularly advantageous way to exhaust gas aftertreatment by means of the exhaust gas aftertreatment system.
  • the chamber mixer 10 can be designed to be particularly compact, resulting in a very small installation volume. Furthermore, additional openings and/or holes can be omitted as potential obstructions, thus reducing the build-up of deposits, such as urea solution, on the surfaces of the housing 12 in contact with the inner chamber 28 and the outer chamber 30. Moreover, the overall robustness of the chamber mixer 10 can be increased, for example, by eliminating an additional mixing device within the inner volume 14. Finally, the inner volume can be designed essentially without edges and/or obstructions, enabling a particularly low back pressure during flow in the flow direction 22. Thus, the chamber mixer 10 shown here provides a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment system.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kammermischer für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Patentanspruch 1.
  • Abgasnachbehandlungssysteme dienen dazu, Verbrennungsgase eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zu reinigen. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich insbesondere um einen PKW oder einen LKW handeln. Der Verbrennungsmotor kann als Dieselmotor ausgebildet sein. Dessen Verbrennungsgas beziehungsweise Abgas enthält in der Regel Stickoxide, wie beispielsweise Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Bei der Abgasnachbehandlung eines Dieselmotors kommt insbesondere eine an sich bekannte selektive katalytische Reduktion zur Reduktion von Stickoxiden zum Einsatz. Dazu wird in das Abgas, welches ein erstes Fluid darstellt, ein Reduktionsmittel - wie Harnstofflösung - als ein zweites Fluid eingespritzt. Das erste Fluid und das zweite Fluid vermischen sich miteinander und strömen in einen SCR-Katalysator. Die Harnstofflösung zerfällt im Abgas zu Ammoniak und Wasser. Am SCR-Katalysator findet eine Reaktion statt, deren Produkte Wasser und Stickstoff sind.
  • Die US 10 024 217 B1 sowie die US 10 408 110 B2 zeigen jeweils einen Kammermischer. In dem Kammermischer wird ein Reduktionsmittel Abgas zugegeben und miteinander vermischt. Ferner zeigt die CN 110 337 324 A einen weiteren Kammermischer für Nachbehandlungssysteme.
  • US 2020 / 0047136 A1 offenbart ein Mischer für ein Abgassystem, der dazu dient, einen in einen Abgasstrom eingespritzten Reaktanten mit dem Abgas zu vermischen. Der Mischer-Körper umfasst einem Reaktanten-Durchgangsbereich mit einer Reaktanten-Durchgangsöffnung, einen Mischplattenbereich, der an den Reaktanten-Durchgangsbereich auf einer Seite in einer Mischer-Längsrichtung angrenzt sowie einen Mischer-Hauptkörperbereich, der an den Reaktanten-Durchgangsbereich in der Mischer-Längsrichtung auf der anderen Seite gegenüber der einen Seite angrenzt.
  • JP 2010 031770 A beschreibt ein System zur Einspritzung von Additiven in den Abgasstrom eines Motors. Es umfasst einen Abgasweg, einen Abgasemissionskontrollkatalysator, einen Additiveinspritzweg und einen Injektor.
  • US 9 394 821 B2 zeigt ein Gerät zur Verbesserung der Verdampfung von Reduktionsmittel in einem SCR-Dosiermodul. Es umfasst ein symmetrisches Gehäuse, eine Düse zur Dosierung des harnstoffbasierten Reduktionsmittels und eine ringförmige Einlassöffnung für den Abgasstrom. Eine Trennwand innerhalb der Einlassöffnung erzeugt zwei separate Gasströmungswege.
  • US 2015 /0361849 A1 offenbart eine Rohrbaugruppe, die den Abgasstrom unterstützt. Sie umfasst einen äußeren Teil mit einer Öffnung zur Aufnahme von dosiertem Reduktionsmittel und einen inneren Teil, der sich innerhalb des äußeren Teils befindet. Der innere Teil definiert einen Hauptströmungsweg, während der äußere und innere Teil gemeinsam zwei Strömungswege definieren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kammermischer für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches besonders kompakt ausgebildet ist und darüber hinaus für eine hohe Effizienz der Abgasnachbehandlung eine besondere gute Vermischung von Abgas mit einem Reduktionsmittel ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Der erfindungsgemäße Kammermischer ist für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Abgasnachbehandlungssystem dient der Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich beispielsweise um einen PKW oder einen LKW handeln.
  • Der Kammermischer weist ein von einem Gehäuse begrenztes Innenvolumen auf. Das Innenvolumen ist von einem ersten Fluid von einer einenends an dem Innenvolumen an beziehungsweise in dem Gehäuse angeordneten Einlassöffnung zu einer anderenends an dem Innenvolumen an dem beziehungsweise in dem Gehäuse angeordneten Auslassöffnung entlang einer Durchströmrichtung durchströmbar. Bei dem erfindungsgemäßen Kammermischer ist wenigstens eine zweite Gehäuseseite doppelwandig mit einer Außenwand und einer Innenwand ausgebildet, welche das Innenvolumen in eine Innenkammer und eine zwischen der Innenwand und der Außenwand liegenden Außenkammer trennt. Ferner ist, insbesondere durch die Ausgestaltung der Einlassöffnung, das durch die Einlassöffnung einströmende, insbesondere gasförmige, erste Fluid in einen durch die Innenkammer fließenden Hauptstrom und einen durch die Außenkammer fließenden Nebenstrom teilbar. Ferner ist erfindungsgemäß einer Strömungsvorrichtung vorgesehen, durch welche der Hauptstrom in Durchströmrichtung mit einem, insbesondere symmetrischen, Doppeldrall beaufschlagbar ist. Ferner umfasst der Kammermischer eine Fluideinbringvorrichtung mit einem Einbringende, welches in der Außenkammer angeordnet ist und somit insbesondere von dem Nebenstrom umfließbar ist. Über das Einbringende beziehungsweise an dem Einbringende ist ein zweites, insbesondere flüssiges Fluid, beispielsweise das Reduktionsmittel, durch eine Einbringöffnung in der Innenwand in die Innenkammer einspritzbar. Ferner ist in Durchströmrichtung stromabwärts eine Vereinigungsvorrichtung vorgesehen, durch welche der Hauptstrom und der Nebenstrom, insbesondere vor dem Erreichen der Auslassöffnung, ineinander leitbar sind. Des Weiteren ist die Einlassöffnung und die Auslassöffnung in der vorliegenden Erfindung an einer Gehäuseseite angeordnet. Mit anderen Worten sind die beiden Öffnungen auf der gleichen Seite des Gehäuses orientiert. Dadurch kann sich der Vorteil ergeben, dass das Gehäuse besonders kompakt ausgebildet werden kann.
  • "Einenends an dem Innenvolumen angeordnet" ist insbesondere als "in Strömungsrichtung gesehen stromaufwärts angeordnet" zu verstehen. "Anderenends an dem Innenvolumen angeordnet" bedeutet insbesondere: "stromabwärts angeordnet". So ist insbesondere die Auslassöffnung in Strömungsrichtung stromabwärts an dem Kammermischer beziehungsweise deren Innenvolumen, welches aus Innenkammer und Außenkammer gebildet ist, angeordnet.
  • Mit anderen Worten wird ein erfindungsgemäßer Kammermischer, welche als Zersetzungsreaktor ausgebildet sein kann, vorgestellt, welche eine Strömungsvorrichtung in der Einlassöffnung aufweist, durch welche der Fluidstrom beim Passieren der Strömungsvorrichtung in zwei Teile beziehungsweise zwei Teilhauptströme ströme getrennt wird. Der Hauptstrom wird insbesondere durch ein Doppeldrallblech der Strömungsvorrichtung in einen zweifach gerichteten Anteil versetzt. Der Nebenstrom verläuft zwischen der Innenwand und der Außenwand und umströmt insbesondere den Nahbereich des Einbringendes der Fluideinbringvorrichtung. Am Ende stromabwärts sowohl der Innen- und der Außenkammer laufen der Haupt- und der Nebenstrom wieder zusammen und können über die Auslassöffnung den Kammermischer verlassen.
  • Die Ausgestaltung der Innenkammer und/oder der Innenwand beispielsweise in Form eines Umlenkungselements der Strömungsvorrichtung versetzt den Hauptstrom oder unterstützt den symmetrischen Doppeldrall entlang der Durchströmrichtung.
  • Das Beaufschlagen des Doppeldralls auf den Hauptstrom bedeutet, dass entlang der Durchströmrichtung die zwei Teilströme in Form zweier nebeneinander verlaufende Wirbel des durchströmenden ersten Fluids ausbildbar sind bzw. ausgebildet werden. Dabei ist deren jeweilige Rotationsachse im Wesentlichen entlang der Durchstromrichtung orientiert. Die beiden Wirbel, welche den Doppeldrall beschrieben, werden insbesondere einenends durch die Strömungsvorrichtung gebildet und verlaufen jeweils insbesondere entlang der Längserstreckungsrichtung des Kammermischers, welche im Wesentlichen mit der Durchstromrichtung zusammenfällt. Das Fluid des jeweiligen Wirbels beziehungsweise erste Fluids, welches sich in dem jeweiligen Luftwirbel befindet, bewegt sich entlang der Durchstromrichtung und zusätzlich im Wesentlichen kreisförmig um die jeweilige Rotationsachse, es beschreibt somit im Wesentlichen eine Spiralbahn. Dabei weisen die beiden Wirbel jeweils einen anderen Drehsinn auf, sodass einer im Uhrzeigersinn und der andere gegen den Uhrzeigersinn rotiert.
  • Innerhalb dieses gebildeten Doppeldralls im Hauptstrom erfolgt nun insbesondere ein Verdampfen des eingebrachten, insbesondere flüssigen, zweiten Fluids in eine gasförmige Phase. Dabei kann das Verdampfen vorteilhafterweise durch das Einspritzen mittels der Fluideinbringvorrichtung und/oder beispielsweise durch Wärmeeintrag verbessert werden. Das zweite Fluid kann insbesondere ein Reduktionsmittel sein, wobei die Fluideinbringrichtung somit das Reduktionsmittel insbesondere durch Einspritzen in das Innenvolumen einbringen kann. Dabei kann das erste Fluid in Form eines Abgases, welcher aufgrund einer Verbrennung von Dieselkraftstoff insbesondere Stickoxide aufweisen kann, in dem Kammermischer mit dem Reduktionsmittel vermischt werden, wodurch das Gemisch aus ersten Fluid und zweiten Fluid in einem SCR-Katalysator zum Reagieren gebracht werden kann.
  • Beispielsweise können bei der Verwendung von Harnstoff als Reaktionsmittel eine Thermolyse- und eine anschließende Hydrolysereaktion in dem Kammermischer stattfinden. Dabei wird aus dem Harnstoff zum Neutralisieren der Stickoxide Ammoniak freigesetzt. Die Thermolyse- und Hydrolyse finden insbesondere auf dem Weg entlang der Kammermischer in Durchstromrichtung in dem Innenvolumen statt.
  • Dabei ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kammermischer, dass auf eine aufwendige Mischerkonstruktion, für das Zerstäuben und/oder Verdampfen des zweiten Fluids verzichtet werden kann. So kann auf besonders vorteilhafte Weise ein Vermischen und Verdampfen und somit Zerstäuben des zweiten Fluids durch den erfindungsgemäßen Kammermischer erreicht werden kann. So ist es ferner möglich, dass die Kammermischer besonders kompakt und/oder Bauteilarm ausgebildet werden kann.
  • Aufgrund des Doppeldralls entsteht nun eine besonders vorteilhafte Vermischung zwischen erstem Fluid und zweitem Fluid, wodurch eine Abgasnachbehandlung besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann.
  • Der Kammermischer kann somit einem vorteilhaften in Kontaktbringen eines eingespritzten flüssigen Reduktionsmittels - dem zweiten Fluid - mit dem Abgas, also dem ersten Fluid, dienen. Durch den erfindungsgemäßen Kammermischer ergibt sich der Vorteil, dass eine besonders hohe Mischungsgleichmäßigkeit der beiden Fluide erzielt werden kann. Durch diese Mischungsgleichmäßigkeit kann auch auf besonders vorteilhafte Weise eine katalytische Reduktion des Abgases (erstes Fluid), insbesondere der darin enthaltenen Stickoxide durchgeführt werden. Des Weiteren ist der Kammermischer so ausgebildet, dass ein besonders geringer Gegendruck entgegen der Strömungsrichtung in dem ersten Fluid zu erwarten ist. Zusätzlich ist ein Vorteil, dass aufgrund der Aufteilung in den Hauptstrom und den Nebenstrom und der Beaufschlagung des Hauptstroms mit dem Doppeldrall ein Ablagerungswachstum an den Wandungen beziehungsweise an dem Gehäuse des Kammermischers vermieden werden kann beziehungsweise zumindest besonders gering ausfällt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Strömungsvorrichtung ein in einer ersten Teileinlassöffnung der Einlassöffnung beziehungsweise an der Einlassöffnung angeordnetes Doppeldrallblech. Mit anderen Worten ist ein die Strömung des einströmenden ersten Fluids, des Abgases, beeinflussendes Element, das Doppeldrallblech der Strömungsvorrichtung, vorgesehen, dessen Aufgabe darin besteht, die Strömung insbesondere derart zu beeinflussen, dass die erfindungsgemäße Beaufschlagung des Hauptstroms mit dem Doppeldrall besonders vorteilhaft erfolgen kann. Das Doppeldrallblech verschließt die Einlassöffnung zumindest teilweise, wobei Lamellen Hindernisse für eine Strömung des ersten Fluids darstellen. Um einen symmetrischen Doppeldrall zu erreichen, ist die Orientierung der Lamellen relativ zur Einlassöffnung ebenfalls symmetrisch. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Beeinflussung des einströmenden Abgases beziehungsweise des ersten Fluids zum Erzeugen des Doppeldralls besonders einfach umgesetzt werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Strömungsvorrichtung wenigstens ein in der Innenkammer und/oder an der Innenwand angeordnetes Umlenkungselement auf. Zusätzlich oder alternativ ist zumindest ein Teil der Innenwand als Umlenkungselement ausgebildet. Das Umlenkungselement weist insbesondere eine Form auf, welche zur Bildung des Doppeldralls beziehungsweise zum Verstärken des Doppeldralls und/oder zum Aufrechterhalten des Doppeldralls vorteilhaft ist. So kann das Umlenkungselement ebenfalls ein Hindernis für eine Strömung des ersten Fluids darstellen. Mit anderen Worten umfasst die Strömungsvorrichtung ein Umlenkungselement, welches zum Fördern des Doppeldralls des Hauptstroms in der Innenkammer angeordnet und dabei vorzugsweise an der Innenwand und/oder durch diese gebildet ist. So kann das Umlenkungselement beispielsweise auch eine Krümmung der Innenwand sein, welche beispielsweise einen Radius des Doppeldralls aufweist, so dass an das Umlenkungselement anströmendes erste Fluid beziehungsweise Abgas entlang der Innenwand fließen und dadurch einen Teil beziehungsweise Wirbel des Doppeldralls ausbilden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Strömungsvorrichtung besonders vorteilhaft zum Erzeugen, Verstärken und/oder Aufrechterhalten des Doppeldralls des Hauptstroms verwendet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vereinigungsvorrichtung wenigstens eine Durchgangsöffnung an einem der Auslassöffnung zugeordneten Teil der Innenwand auf. Mit anderen Worten ist der stromabwärts angeordnete Teil der Innenwand mit den Durchgangsöffnungen versehen, durch welche das erste Fluid beispielsweise des Nebenstroms strömen kann, um sich so mit dem Hauptstrom zu vereinen. Dabei ist die Innenwand beispielsweise als gelochtes Blech, insbesondere mit Flügelsicken, ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders einfache und somit ausfallsichere Weise der Nebenstrom mit dem Hauptstrom zusammengeführt werden kann beziehungsweise diese ineinander leitbar sind. Dabei kann insbesondere der Nebenstrom in den Hauptstrom geleitet werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, durch welche zum Verdampfen des zweiten Fluids die Innenwand und/oder die wenigstens eine weitere Innenwand zumindest in einem jeweiligen Teilbereich beheizbar ist. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Teil der die Innenkammer begrenzenden Wandung beheizt beziehungsweise erwärmt werden, wodurch das Verdampfen des mittels der Fluideinbringvorrichtung in das Innenvolumen eingebrachten zweiten Fluids zumindest unterstützt werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Effizienz der Vermischung des ersten Fluids mit dem zweiten Fluids und damit der Abgasnachbehandlung auf besonders vorteilhafte Weise gesteigert werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Fluideinbringvorrichtung zum Einspritzen einer, insbesondere wässrigen, Harnstofflösung ausgebildet. Mit anderen Worten wird als zweites Fluid vorteilhafterweise eine Harnstofflösung verwendet, welche durch die Fluideinbringvorrichtung in das Innenvolumen förderbar beziehungsweise einspritzbar ist. Mit anderen Worten ist eine Ausgestaltung der Fluideinbringvorrichtung und insbesondere deren Einbringende, welches insbesondere eine Düse aufweisen kann, darauf abgestimmt, Harnstofflösung zu fördern und einzuspritzen. Dazu können beispielsweise die Düse, Leitungen und/oder wenigstens eine Pumpe der Fluideinbringvorrichtung an eine Viskosität der Harnstofflösung angepasst sein, um besonders vorteilhaft betrieben werden zu können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Kammermischer besonders vorteilhaft für die Abgasnachbehandlung verwendet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind an der Innenwand Sicken eingearbeitet, welche zur Durchströmrichtung derart orientiert sind, dass eine Vermischung des zweiten Fluids mit dem ersten Fluid begünstigt ist. Handelt es sich bei der Innenwand vorzugsweise um ein Blech, kann dieses jeweils mit den Sicken verprägt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders einfache und/oder kostengünstige Weise eine Vermischung des zweiten Fluids mit dem ersten Fluid zusätzlich zum Doppeldrall erhöht werden kann, da beispielsweise das eingespritzte zweite Fluid beim Auftreffen auf die Sicken besonders gut in den mit dem mit dem Doppeldrall beaufschlagten Hauptstrom einbringbar ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verjüngt sich eine Kammerkontur beziehungsweise ein Kammerquerschnitt der Innenkammer stromabwärts. Dies begünstigt die Vermischung des ersten Fluids mit dem zweiten Fluid. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Vermischung des ersten Fluids mit dem zweiten Fluids und damit die Abgasnachbehandlung besonders effizient durchgeführt werden kann.
  • Vorteilhafterweise weist darüber hinaus die Kammerwandung der Innenkammer, also die Innenwand und/oder die wenigstens eine weitere Innenwand, keine Kanten und/oder Hindernisstellen auf, wodurch ein besonders geringer Gegendruck beim Durchströmen, insbesondere des Hauptstroms, aber beispielsweise auch des Nebenstroms, in Strömungsrichtung durch die Kammer realisierbar ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Perspektivansicht einen Kammermischer für eine Abgasnachbehandlung eines Kraftfahrzeugs;
    Fig. 2
    in einer schematischen Draufsicht des Kammermischers gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    in einer geschnittenen Seitenansicht des Kammermischers gemäß den vorangegangenen Figuren;
    Fig. 4
    in einer geschnittenen Frontansicht des Kammermischers gemäß den vorherigen Figuren;
    Fig. 5
    in einer schematischen Seitenansicht des Kammermischers gemäß den vorhergegangenen Figuren;
    Fig. 6
    in einer geschnittenen Draufsicht des Kammermischers gemäß den vorherigen Figuren;
    Fig. 7
    in einer weiteren geschnittenen Seitenansicht eine weitere Ausführungsform des Kammermischers;
    Fig. 8
    in einer schematischen Draufsicht eine Innenwand so wie ein Doppeldrallblech des Kammermischers gemäß Fig. 7; und
    Fig. 9
    in einer schematischen geschnittenen Frontansicht des Kammermischers gemäß Fig. 7.
  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht einen Kammermischer 10 für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs. Das Abgasnachbehandlungssystem dient der Abgasnachbehandlung, bei welcher Verbrennungsgase einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs gereinigt werden. So kann eine Emissionsminderung beim Gebrauch des Kraftfahrzeugs, bei welchem es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln kann, bewirkt werden.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem kann insbesondere auf Basis einer selektiven katalytischen Reduktion betrieben werden, wenn es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Dieselmotor handelt. So können durch die Abgasnachbehandlung Stickoxide, insbesondere Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, aus dem Abgas, welches als erstes Fluid 58 durch den Kammermischer 10 strömen kann, in wenigstens einen SCR-Katalysator reduziert werden. Dabei wird die Abgasnachbehandlung in dem Kammermischer 10 vorteilhafterweise durch das in Kontaktbringen eines Reduktionsmittels, welches als zweites Fluid 38 in den Kammermischer 10 eingespritzt wird, mit dem Abgas, also dem ersten Fluid 58, initiiert. Das Gemisch aus ersten und zweiten Fluid strömt aus dem Kammermischer 10 in den wenigstens einen SCR-Katalysator, worauf in dem SCR-Katalysator eine an sich bekannte eine selektivekatalytische-Reaktion stattfindet.
  • Im Stand der Technik zeigt sich, dass eine zwischen den Fluiden herrschende geringe Mischungsgleichmäßigkeit zu schlechten Abgasnachbehandlungswerten führt beziehungsweise Kammermischer verwendet werden, in denen das Fluid nur mit hohem Gegendruck fließen kann. Dies begünstigt Ablagerungswachstum und somit Abscheidungen aus dem Fluid in den bisherigen Kammermischern.
  • Diese genannten Nachteile des Stands der Technik können durch den gezeigten, erfindungsgemäßen Kammermischer 10 vermieden werden.
  • Der Kammermischer 10 weist dazu ein von einem Gehäuse 12 begrenztes Innenvolumen 14 auf. Wie durch den in der Fig. 1 gezeigten ersten Pfeil P1 angedeutet, strömt durch eine einenends an dem Innenvolumen 14 an einer ersten Gehäuseseite 16 angeordnete Einlassöffnung 18 das erste Fluid 58 in das Innenvolumen 14 ein. Zusammen mit dem vermischten zweiten Fluid 38 strömt das erste Fluid 58 zu einer anderenends an dem Innenvolumen 14 an der (selben) ersten Gehäuseseite 16 angeordneten Auslassöffnung 20 entlang einer Durchströmrichtung 22 durch das Innenvolumen 14 und wie durch einen zweiten Pfeil P2 angedeutet aus der Auslassöffnung 20 aus dem Innenvolumen 14 und damit aus dem Gehäuse 12 des Kammermischers 10 aus.
  • Bei dem Kammermischer 10 ist wenigstens eine zweite Gehäuseseite 80 des Gehäuses 58 doppelwandig mit einer Außenwand 24 und einer in den Fig. 3, 4, 6, 7 und 9 gezeigten Innenwand 26 ausgebildet, welche das Innenvolumen 14 in eine Innenkammer 28 und eine zwischen der Innenwand 26 und der Außenwand 24 liegende Außenkammer 30, welche beispielsweise in Fig. 3 zu sehen sind, trennt. Die zweite Gehäuseseite 80 des Gehäuses 12 und ist vorzugsweise der Einlassöffnung 18 und der Auslassöffnung 20 gegenüberliegend ausgeführt.
  • Die Kammermischer 10 ist ferner dazu ausgebildet, dass das durch die Einlassöffnung 18 einströmende, insbesondere gasförmige erste Fluid 58 - das Abgas der Verbrennungskraftmaschine - insbesondere durch die Einlassöffnung 18, in einem durch die Innenkammer 28 fließenden Hauptstrom 54 und einen durch die Außenkammer 30 fließenden Nebenstrom 56 teilbar ist beziehungsweise geteilt wird. Dazu weist die Einlassöffnung 18 eine erste Teileinlassöffnung 42 für die Innenkammer 28 mit seinem Hauptstrom 54 und eine zweite Teileinlassöffnung 62 für die Außenkammer 30 mit seinem Nebenstrom 56 auf. Nach dem Einströmen des ersten Fluids 58 durch die Einlassöffnung 14 und die erste und zweite Teileinlassöffnungen 60 und 62 wird das erste Fluid 58 im Gehäuse 12 jeweils in den Hauptstrom 54 und dem Nebenstrom 56 in Richtung der Durchströmrichtung 22 umgelenkt. Dabei verläuft die Außenkammer 30 zunächst entlang einer dritten Gehäuseseite, die ausgehend von der Einlassöffnung 18 mit der zweiten Gehäuseseite 80 einem Winkel bildet und in diesen übergeht.
  • Ferner ist eine Strömungsvorrichtung 32 vorgesehen, durch welche der Hauptstrom 54 in Durchströmrichtung 22 mit einem, insbesondere symmetrischen, Doppeldrall 70 beaufschlagbar ist. Das heißt, dass das erste Fluid 58 beim Durchströmen der Innenkammer 28 stromabwärts in Durchströmrichtung 22 quer zu dieser stromab der ersten Teileinlassöffnung 42 in der Innenkammer 28 in einem rechtsdrehenden Drall beaufschlagten ersten Teilhauptstrom 66 und in einem linksdrehenden Drall beaufschlagten zweiten Teilhauptstrom 68 des Hauptstroms 54 geteilt wird. In jedem der beiden Teilhauptströme 66 und 68 bewegt sich das erste Fluid 58 beziehungsweise ein Fluidgemisch aus ersten und zweiten Fluid 58 und 38 im Wesentlichen spiralförmig, wenn es die Innenkammer 28 durchfließt.
  • Ferner ist eine Fluideinbringvorrichtung 34 mit einem ein Einbringende 36 in der dritten Gehäuseseite vorgesehen. Das Einbringende 36 ist in der Außenkammer 30 angeordnet, und somit von dem Nebenstrom 56 umströmbar. Über die Fluideinbringvorrichtung 34 ist ein, insbesondere flüssiges, zweites Fluid 38 - das Reduktionsmittel, wie beispielsweise Harnstofflösung - durch eine Einbringöffnung 40 in der Innenwand 26 in die Innenkammer 28 einspritzbar. In Durchströmrichtung 22 stromabwärts ist ferner eine Vereinigungsvorrichtung 42 vorgesehen, durch welche der Hauptstrom 54 mit seinen zwei Teilhauptströmen 66 und 68 und der Nebenstrom 56 ineinander leitbar und damit miteinander mischbar sind. Die Vereinigungsvorrichtung 42 ist im Wesentlichen stromaufwärts der Auslassöffnung 20 im Innenvolumen 14 vorgesehen. Die vermischten Fluide 58 und 38 werden im Innenvolumen 14 im Bereich der Vereinigungsvorrichtung 42 an einer vierten Gehäusewand 64 umgelenkt und strömen anschließend aus der Auslassöffnung 20 des Gehäuses 12 und damit aus dem Kammermischer 10 aus. Die Vereinigungsvorrichtung 42 weist dabei wenigstens eine Durchgangsöffnung 48 auf, aus der der Nebenstrom 56 in die Innenkammer 28 eintritt. Dabei verläuft die vierte Gehäusewand 64 ausgehend von der zweiten Gehäuseseite 80 zu der Auslassöffnung 20.
  • Fig. 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Kammermischer 10 gemäß Fig. 1 und dient insbesondere dazu, die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Schnitte entlang der Linie A1-A1 und der Line A2-A2 zu verdeutlichen.
  • So zeigt Fig. 3 in einer schematisch geschnittenen Seitenansicht entlang der Linie A1-A1 die Kammermischer 10 gemäß den beiden vorangegangenen Figuren, wobei hier die beiden aus dem Innenvolumen 14 gebildeten Kammern, die Innenkammer 28 und die Außenkammer 30, besonders vorteilhaft zu erkennen sind. Gemäß der Fig. 3 erstreckt sich die Durchströmrichtung 22 im Wesentlichen entlang einer Längserstreckungsrichtung des Kammermischers 10, wobei insbesondere in der Umgebung der Einlassöffnung 18 und der Auslassöffnung 20 das jeweilige Fluid 58 und 38 in einer jeweiligen Querstreckungsrichtung zu der Längserstreckungsrichtung des Kammermischers 10 abweichen kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das erste Fluid 58 stromab der Einlassöffnung 18 um einen Winkel von etwa 90 ° in die Durchströmrichtung 22 abgelenkt und stromauf der Auslassöffnung 20 wird das erste Fluid 58 und mit dem ersten Fluid 58 vermischte zweite Fluid 38 ebenfalls um einen Winkel von 90° zur Durchströmrichtung 22 abgelenkt. Selbstverständlich sind auch Umlenkwinkel vorstellbar. Das miteinander vermischte erste Fluid 58 und zweite Fluid 38 strömt aus der Auslassöffnung 20 als Fluidgemisch aus dem Kammermischer 10 aus.
  • Die Strömungsvorrichtung 32 kann beispielsweise ein in der ersten Teileinlassöffnung 60 der Einlassöffnung 18 angeordnetes Doppeldrallblech 44 aufweisen. In einer ersten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 6, weist das Doppeldrallblech 44 mehrere Lamellen 72 auf, die in Längsrichtung bzw. Durchströmrichtung 22 orientiert sind und zum Erzeugen des rechtsdrehenden Dralls des ersten Teilhauptstroms 66 und des linkdrehenden Dralls des zweiten Teilhauptstroms 68 entsprechend gegenüber dem auf die Einlassöffnung 18 anströmenden ersten Fluids 58 angestellt sind. Das erste Fluid 58 strömt durch Öffnungen 50 zwischen den Lamellen 72 in den Kammermischer 10 und wird dort entsprechend abgelenkt. Die zweite Teileinlassöffnung 62 ist frei von einer Strömungsvorrichtung. Des Weiteren kann die Strömungsvorrichtung 32, wie entlang A2-A2 in einer schematischen, geschnittenen Frontalansicht der Fig. 4 gezeigt, wenigstens ein Umlenkungselement 46 aufweisen, welches in der Innenkammer 28 und/oder an der Innenwand 26 angeordnet ist. Das Umlenkungselement 46 dient insbesondere dazu, den Hauptstrom 54 mit dem Doppeldrall 70 zu beaufschlagen beziehungsweise diesen zu verstärken beziehungsweise aufrechtzuerhalten und kann diesen ferner stromabwärts in Richtung Auslassöffnung 20 leiten. Das Umlenkungselement 46 weist im Wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt auf, wobei eine Kante 78 des Umlenkungselements 46 zur Einlassöffnung 18 weist. Die Kante 78 des Umlenkungselement 46 beginnt im Wesentlichen im mittleren Bereich der Einlassöffnung 18 und verläuft im Innenvolumen 14 bis zur Auslassöffnung 20. Das Umlenkungselement 46 wird durch eine Einbuchtung 76 in der zweiten Gehäuseseite 80 gebildet, die zu dem im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt der Innenwand 26 führt und in das Innenvolumen 14 hinein ragt. Es ist insbesondere in den Figuren 3 und 4 zu erkennen, dass auch die Außenwand 24 den dreieckigen Querschnitt aufweist und damit auch die Außenkammer 30 den dreieckigen Querschnitt im Bereich der Kante 78 aufweist.
  • Fig. 5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die Kammermischer 10, wobei die in Fig. 6 gezeigte Schnittebene A3-A3 markiert ist.
  • Fig. 6 zeigt in einer schematisch geschnittenen Draufsicht der Kammermischer 10. Die angestellten Lamellen 72 des Doppeldrallblechs 44 sind besonders gut zu erkennen, so wie einen mittig zwischen den Lamellen 72 angeordneten Steg 74 des Doppeldrallblechs 44. Der Steg 74 sorgt für eine verbesserte Stabilität des Doppeldrallblechs 44. Zwischen dem Steg 74 und den Lamellen 72 links und rechts davon sind ebenfalls Öffnungen 50 vorhanden. Des Weiteren ist zu erkennen, dass im Gegensatz zur ersten Teileinlassöffnung 60 mit seinem Doppeldrallblech 44 die zweite Teileinlassöffnung 62 keine Strömungsvorrichtung aufweist und das erste Fluid 58 ohne Ablenkung in die Außenkammer 30 einströmen kann. Insbesondere ist aus Fig. 6, wie auch aus Fig. 2, zu entnehmen, dass das Innenvolumen 14 des Kammermischers 10 entlang der Durchströmrichtung 22 von der Einlassöffnung 18 zur Auslassöffnung 20 hin einen kleiner werdenden Querschnitt aufweist. Insgesamt verjüngt sich das Gehäuse 12 und damit das Innenvolumen 14 von der Einlassöffnung 18 zur Auslassöffnung 20 hin, so dass eine Geschwindigkeit des ersten Fluids 58 und des zweiten Fluids 38 sich im Innenvolumen 14 des Kammermischers 10 von der Einlassöffnung 18 zur Auslassöffnung 20 hin sich steigert, wodurch eine verbesserte Durchmischung der ersten Fluids 58 mit dem zweiten Fluids 38 erreicht werden kann.
  • Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform des Kammermischers 10, wobei in Fig. 7 die Kammermischer 10 in einem Schnitt analog dem der Fig. 3 gezeigt ist. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in der Ausführungsform der Figuren 1 bis 6 versehen. Fig. 7 zeigt, wie durch die Einbringöffnung 40 über das Einbringende 36 durch die Fluideinbringvorrichtung 34 das zweite Fluid 38 in die Innenkammer 28 eingebracht werden kann. Dabei kann das Einbringen insbesondere in flüssiger Form geschehen sodass das flüssige zweite Fluid 38 auf die Innenwand 26 treffen kann. Damit das zweite Fluid 38 vorteilhaft für die Abgasnachbehandlung eingesetzt werden kann, sollte sich dieses vorteilhafterweise in dem Doppeldrall 70 in der gasförmigen Phase mit dem ersten Fluid 58 - dem Abgas - vermischen. Dazu kann vorteilhafterweise eine nicht nähere dargestellte Heizvorrichtung vorgesehen sein, welche die Innenwand 26 zumindest in einem Teilbereich 64, insbesondere dem Bereich, in welchem das zweite Fluid 38 auf die Innenwand 26 trifft, beheizt, wodurch das Verdampfen es zweiten Fluids 38 und somit sein Übergang von der flüssigen in die gasförmige Phase zumindest begünstigt wird.
  • Fig. 7 zeigt ferner an der Innenwand 26 ausgebildete Sicken 52. Die Sicken 52 sind im Wesentlichen quer zur Durchströmrichtung 22 derart orientiert, dass eine Vermischung des ersten Fluids 58 mit dem zweiten Fluid 38 begünstigt wird, da beispielsweise zusätzlich zu dem Doppeldrall 70 Verwirbelungen an den Sicken 52 in der Innenkammer 34 in dem Fluid beziehungsweise in dem Gemisch aus erstem und zweitem Fluid 58 und 38 ausgebildet werden können.
  • Vorteilhafterweise ist die Fluideinbringvorrichtung 34 dazu ausgebildet, dass als zweites Fluid 38 eine insbesondere wässrige Harnstofflösung eingespritzt werden kann. Die Harnstofflösung kann in einer chemischen Reaktion in der Kammermischer 10 zu Ammoniak umgesetzt werden kann, so dass der Ammoniak in einem auf den Kammermischer 10 nachfolgenden SCR-Katalysator vorteilhafterweise die Stickoxide des Abgases binden beziehungsweise neutralisieren kann. Des Weiteren weist die Vereinigungsvorrichtung 42 mehrere Durchgangsöffnungen 48 auf, so dass das erste Fluid 58 aus der Außenkammer 30 über die Durchgangsöffnungen 48 in die Innenkammer 34 eintreten kann und sich mit dem ersten und zweiten Fluid 58 und 38 in der Innenkammer 34 vermischen kann, wodurch eine weiter verbesserte Durchmischung des ersten und zweiten Fluids 58 und 38 ermöglicht wird.
  • Fig. 8 zeigt in einer schematischen Draufsicht das Doppeldrallblech 44 in einer zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 7 bis 9 in der ersten Teileinlassöffnung 60 der Einlassöffnung 18, welche in Blickrichtung der Fig. oberhalb der mit den Durchgangsöffnungen 48 versehenen Innenwand 26 angeordnet ist. Dabei ist hier insbesondere eine einzige Öffnung 50 zu erkennen, welche sich in Richtung stromabwärts der Durchströmrichtung 22 zur Auslassöffnung 20 verjüngt und quer zu dieser symmetrisch in einer alternativen Strömungsvorrichtung angeordnet ist.
  • Fig. 9 zeigt den Schnitt A4-A4, dessen Lage an der Kammermischer 10 in Fig. 7 gezeigt ist, wobei die Pfeile den ersten Teilhauptstrom 66 und den zweiten Teilhauptstrom 68 des Doppeldralls 70 des ersten Fluids 58 beziehungsweise des Fluidgemischs andeuten. Um den Doppeldrall 70 vorteilhaft aufrechtzuerhalten beziehungsweise zu verstärken beziehungsweise eine Mischung des ersten Fluids 58 und des zweiten Fluids 38 zu begünstigen, kann ein Querschnitt der Innenkammer 28 insbesondere stromabwärts kleiner werden. Dabei kann sich zumindest die Innenkammer 28 beispielsweise stromabwärts verjüngen.
  • Der erste Teilhauptstrom 66 und der zweite Teilhauptstrom 68 des Doppeldralls 70 des ersten Fluids 58 beziehungsweise des Fluidgemischs werden durch nach innen, in Richtung der Innenkammer 28, gebogene Lamellen 72 der Öffnung 50 des Doppeldrallblechs 44 und zumindest an seinen Rändern, der konkav geformten Innenwand 26 erzeugt. Die zwei Lamellen 72 der Öffnung 50 reichen wie im Schnitt A4-A4 weniger tief in die Innenkammer 34 hinein als in Richtung der Auslassöffnung 20 des Kammermischers 10, wie in Fig. 7 zu erkennen ist.
  • Durch die in den Figuren gezeigte Kammermischer 10 kann auf besonders vorteilhafte Weise zu einer Abgasnachbehandlung mittels des Abgasnachbehandlungssystems beigetragen werden.
  • Dabei ergeben sich mehrere Vorteile. So kann die Kammermischer 10 beispielsweise besonders kompakt ausgebildet werden, so dass ein Bauraumvolumen besonders klein ist. Darüber hinaus kann auf zusätzliche Öffnungen und/oder Löcher als Hindernispunkt verzichtet werden, wodurch ein Ablagerungswachstum von beispielsweise der Harnstofflösung an den mit der Innenkammer 28 und der Außenkammer 30 in Kontakt stehenden Flächen des Gehäuses 12 verringert werden kann. Darüber hinaus kann beispielsweise durch einen Verzicht auf eine extra Mischeinrichtung in dem Innenvolumen 14 insgesamt eine Robustheit der Kammermischer 10 erhöht werden. Ferner kann das Innenvolumen im Wesentlichen ohne Kanten und/oder Hindernisstellen ausgebildet werden, wodurch ein besonders geringer Gegendruck beim Durchströmen in Durchströmrichtung 22 möglich ist. So ergibt sich durch die hier gezeigte Kammermischer 10 eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kammermischer
    12
    Gehäuse
    14
    Innenvolumen
    16
    Gehäuseseite
    18
    Einlassöffnung
    20
    Auslassöffnung
    22
    Durchströmrichtung
    24
    Außenwand
    26
    Innenwand
    28
    Innenkammer
    30
    Außenkammer
    32
    Strömungsvorrichtung
    34
    Fluideinbringvorrichtung
    36
    Einbringende
    38
    Zweites Fluid
    40
    Einbringöffnung
    42
    Vereinigungsvorrichtung
    44
    Doppeldrallblech
    46
    Umlenkungselement
    48
    Durchgangsöffnung
    50
    Öffnung
    52
    Sicken
    54
    Hauptstrom
    56
    Nebenstrom
    58
    Erstes Fluid
    60
    Erste Teileinlassöffnung
    62
    Zweite Teileinlassöffnung
    64
    Teilbereich
    66
    Erster Teilhauptstrom
    68
    Zweiter Teilhauptstrom
    70
    Doppeldrall
    72
    Lamelle
    74
    Steg
    76
    Einbuchtung
    78
    Kante
    80
    Zweite Gehäuseseite
    P1
    Pfeil
    P2
    Pfeil

Claims (8)

  1. Kammermischer (10) für ein Abgasnachbehandlungssystem eines Kraftfahrzeugs, deren von einem Gehäuse (12) begrenztes Innenvolumen (14) von einem ersten Fluid (58) von einer einenends an dem Innenvolumen (14) in dem Gehäuse (12) angeordneten Einlassöffnung (18) zu einer anderenends an dem Innenvolumen (14) in dem Gehäuse (12) angeordneten Auslassöffnung (20) entlang einer Durchströmrichtung (22) durchströmbar ist und wenigstens eine zweite Gehäuseseite (80) des Gehäuses (12) doppelwandig mit einer Außenwand (24) und einer Innenwand (26) ausgebildet ist, welche das Innenvolumen (14) in eine Innenkammer (28) und eine zwischen der Innenwand (26) und der Außenwand (24) liegenden Außenkammer (30) trennt, und das durch die Einlassöffnung (18) einströmende erste Fluid (58) in einen durch die Innenkammer (28) fließenden Hauptstrom (54) und einen durch die Außenkammer (30) fließenden Nebenstrom (56) teilbar ist, und eine Strömungsvorrichtung (32) vorgesehen ist, durch welche der Hauptstrom (54) in Durchströmrichtung (22) mit einem Doppeldrall (70) beaufschlagbar ist und mit einer Fluideinbringvorrichtung (34) mit einem Einbringende (36), welches in der Außenkammer (30) angeordnet ist und über welches ein zweites Fluid (38) durch eine Einbringöffnung (40) in der Innenwand (26) in die Innenkammer (28) einspritzbar ist und in Durchströmrichtung (22) stromabwärts eine Vereinigungsvorrichtung (42) vorgesehen ist, durch welche der Hauptstrom (54) und der Nebenstrom (56) ineinander leitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (18) und die Auslassöffnung (20) an einer ersten Gehäuseseite (16) angeordnet sind.
  2. Kammermischer (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strömungsvorrichtung (32) ein in einer ersten Teileinlassöffnung (60) der Einlassöffnung (18) angeordnetes Doppeldrallblech (44) umfasst.
  3. Kammermischer (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strömungsvorrichtung (32) wenigstens ein in der Innenkammer (28) und/oder an der Innenwand (26) angeordnetes Umlenkungselement (46) aufweist und/oder zumindest eine Teil der Innenwand (26) als Umlenkungselement (6) ausgebildet ist.
  4. Kammermischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vereinigungsvorrichtung (42) wenigstens eine Durchgangsöffnung (48) an einem der Auslassöffnung (20) zugeordneten Teil der Innenwand (26) aufweist.
  5. Kammermischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Heizvorrichtung vorgesehen, durch welche zum Verdampfen des zweiten Fluids (38) die Innenwand (26) zumindest in einem jeweiligen Teilbereich (64) beheizbar ist.
  6. Kammermischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Fluideinbringvorrichtung (34) zum Einspritzen einer, insbesondere wässrigen, Harnstofflösung ausgebildet ist.
  7. Kammermischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Innenwand (26) Sicken (52) eingearbeitet sind, welche zur Durchströmrichtung (22) derart orientiert sind, dass eine Vermischung des ersten Fluids (58) mit dem zweiten Fluid (38) begünstigt ist.
  8. Kammermischer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das eine Kammerkontur der Innenkammer (28) stromabwärts verjüngt, um die Vermischung des ersten Fluids (58) mit dem zweiten Fluid (38) zu begünstigen.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009156076A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
US8033104B2 (en) * 2008-07-09 2011-10-11 Ford Global Technologies, Llc Selective catalytic reduction (SCR) catalyst injection systems
DE102011108237A1 (de) * 2011-07-21 2013-01-24 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in einen Gasstrom
US20160363027A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Cummins Emission Solutions Inc. Aftertreatment exhaust separator and/or deflector
US20180066559A1 (en) * 2015-03-09 2018-03-08 Tenneco Gmbh Mixing device
WO2019040127A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Cummins Emission Solutions Inc. REDUCTION AGENT DECOMPOSITION REACTOR CHAMBER
CH715208A1 (de) * 2018-07-27 2020-01-31 Eminox Ltd System zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom.
US11187132B2 (en) * 2017-12-13 2021-11-30 Tenneco (Suzhou) Emission System Co., Ltd. Exhaust gas after-treatment mixing device
WO2023006551A1 (de) * 2021-07-26 2023-02-02 Daimler Truck AG Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein kraftfahrzeug

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5099684B2 (ja) * 2007-08-06 2012-12-19 ボッシュ株式会社 排気浄化装置
JP5141900B2 (ja) * 2008-07-30 2013-02-13 三菱自動車工業株式会社 排気浄化装置
DE102012016423B3 (de) * 2012-08-21 2014-02-27 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage mit Misch- und oder Verdampfungseinrichtung
ES2672324T3 (es) * 2013-12-16 2018-06-13 Fpt Motorenforschung Ag Sistema para mejorar la evaporación del líquido purificador en un módulo de dosificación axialmente simétrico para un dispositivo de SCR
GB2528764B (en) * 2014-06-13 2020-07-29 Cummins Emission Solutions Inc In-line decomposition reactor pipe with exhaust assist
DE102014222296A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasbehandlungseinrichtung
WO2019089041A1 (en) * 2017-11-03 2019-05-09 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Flow reversing mixer assembly
CN110337324B (zh) 2018-01-16 2021-12-21 康明斯排放处理公司 用于后处理系统的分解室
US11300030B2 (en) * 2018-07-06 2022-04-12 Cummins Emission Solutions Inc. Decomposition chamber for aftertreatment systems
DE102018119578A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Mischer
JP2021071108A (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社三五 排気浄化装置
JP2021148004A (ja) * 2020-03-16 2021-09-27 いすゞ自動車株式会社 排気浄化装置、及び車両
US11591943B2 (en) * 2020-03-30 2023-02-28 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Serviceable catalyst and mixer unit for vehicle exhaust system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009156076A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
US8033104B2 (en) * 2008-07-09 2011-10-11 Ford Global Technologies, Llc Selective catalytic reduction (SCR) catalyst injection systems
DE102011108237A1 (de) * 2011-07-21 2013-01-24 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in einen Gasstrom
US20180066559A1 (en) * 2015-03-09 2018-03-08 Tenneco Gmbh Mixing device
US20160363027A1 (en) * 2015-06-10 2016-12-15 Cummins Emission Solutions Inc. Aftertreatment exhaust separator and/or deflector
WO2019040127A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Cummins Emission Solutions Inc. REDUCTION AGENT DECOMPOSITION REACTOR CHAMBER
US11187132B2 (en) * 2017-12-13 2021-11-30 Tenneco (Suzhou) Emission System Co., Ltd. Exhaust gas after-treatment mixing device
CH715208A1 (de) * 2018-07-27 2020-01-31 Eminox Ltd System zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom.
WO2023006551A1 (de) * 2021-07-26 2023-02-02 Daimler Truck AG Abgasnachbehandlungseinrichtung für ein kraftfahrzeug

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