EP4675090A1 - Mischstrecke für eine abgasanlage einer brennkraftmaschine - Google Patents

Mischstrecke für eine abgasanlage einer brennkraftmaschine

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EP4675090A1
EP4675090A1 EP25182354.8A EP25182354A EP4675090A1 EP 4675090 A1 EP4675090 A1 EP 4675090A1 EP 25182354 A EP25182354 A EP 25182354A EP 4675090 A1 EP4675090 A1 EP 4675090A1
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EP
European Patent Office
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forms
mixing body
mixing
longitudinal axis
body part
Prior art date
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Pending
Application number
EP25182354.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kast
Markus Henzler
Shengxiao Lin
Kirill Karelin
Mathias Rothfuß
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Volvo Truck Corp
Original Assignee
Purem GmbH
Volvo Truck Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Purem GmbH, Volvo Truck Corp filed Critical Purem GmbH
Publication of EP4675090A1 publication Critical patent/EP4675090A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
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    • F01N2610/01—Adding substances to exhaust gases the substance being catalytic material in liquid form

Definitions

  • the present invention relates to a mixing section for an exhaust system of an internal combustion engine.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the object of the present invention is to provide a mixing section for an exhaust system of an internal combustion engine which, with a simple structural design, ensures efficient mixing of exhaust gas and the reactant injected into it.
  • a mixing section for an exhaust system of an internal combustion engine comprising a mixing section housing through which exhaust gas can flow in a main exhaust gas flow direction, and a tubular mixing element arranged in the mixing section housing and extending in the direction of a longitudinal axis of the mixing element, wherein the mixing element defines a first flow volume through which exhaust gas can flow radially outwards and defines a second flow volume through which exhaust gas can flow radially inwards, wherein the mixing element comprises a tubular first mixing element part extending in the direction of the longitudinal axis of the mixing element and at least one tubular second mixing element part extending in the direction of the longitudinal axis of the mixing element on an outer surface of the first mixing element part facing the second flow volume or on an inner surface of the first mixing element part facing the first flow volume, wherein the second mixing element part
  • the second mixing body part has a plurality of first forms arranged adjacent to one another in the direction of the longitudinal axis of the mixing body and in the circumferential direction around the
  • the second mixing body section which is generally in contact with the first mixing body section via its initial contours and located at a distance from the first mixing body section in areas outside these contours, forms a heat exchanger. When relatively hot exhaust gas flows around it, this second mixing body section absorbs heat and transfers it to the first mixing body section.
  • This design utilizes the effect that turbulence arises in the area of the second mixing body section due to the numerous initial contours. This turbulence prevents the formation of a less efficient laminar surface flow along the surface of the first mixing body section, thus ensuring a significantly more efficient heat transfer into the first mixing body section than would be the case with exhaust gas flowing around a relatively smooth surface.
  • the first shapings are arranged in a plurality of rows of first shapings arranged successively in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body, preferably extending substantially in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, or/and that the first shapings are arranged in a plurality of rings of first shapings arranged successively in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, preferably extending substantially in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body.
  • the first forms can be arranged with a substantially constant distance to each other, and/or at least two, preferably all, can be arranged circumferentially around the longitudinal axis of the mixing body.
  • the first shapes in immediately adjacent rows of first formations are offset from each other in the direction of the longitudinal axis of the mixing body.
  • the provision of a substantially regular shape pattern and thus also a uniform heat input over the entire length or circumference of the first mixing body part can be supported by arranging the first shapes in at least some of the rings, preferably all rings, with a substantially constant distance to each other, or/and by offsetting the first shapes in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body in at least two, preferably all rings of first shapes that are immediately adjacent to each other in the direction of the longitudinal axis of the mixing body.
  • At least a part of the first shapings is designed as a closed shaping, and/or that at least a part of the first shapings, preferably each first shaping, is designed with a shaping circumferential wall and a shaping base abutting the first mixing body part, preferably substantially planar or curved to substantially conform to a curvature of the first mixing body part, and/or that at least a part of the first shapings, preferably each first shaping, is circular.
  • a stable connection between the two mixing body parts that supports heat transfer can be achieved, for example, by connecting the second mixing body part to the first mixing body part by material joining, preferably welding or brazing, in the area of at least one part of the first shapes, preferably all first shapes.
  • a further enhanced thermal interaction with the exhaust gas can be achieved by having the second mixing body part have a plurality of [elements] extending in the direction of the mixing body's longitudinal axis and circumferentially around the mixing body's longitudinal axis. has two adjacent second shapes that are directed away from the first mixing body part.
  • At least one opening is provided in the second mixing body part adjacent to at least a part of the second shapings, preferably every second shaping, preferably wherein in each pair of mutually associated second shaping and opening the second shaping and the opening overlap each other in some areas, it is possible that exhaust gas flowing into the space between the two mixing body parts flows out of this space again and that even warmer exhaust gas enters this space and transfers heat to the mixing body parts.
  • the outflow and inflow of exhaust gas from and into the space formed between the two mixing body parts can be further supported by the fact that, in some of the pairs of associated second shape and opening, the opening is arranged on a first side, preferably the first axial side, of the associated second shape, and in other of the pairs of associated second shape and opening, the opening is arranged on a second side, preferably the second axial side, of the associated second shape that is substantially opposite the first side.
  • a regular shape pattern that supports uniform heat transfer can also be provided by arranging the second shapes in a plurality of rows of second shapes arranged successively in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body, preferably extending substantially in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, or/and by arranging the second shapes in a plurality of rings of second shapes arranged successively in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, preferably extending substantially in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body.
  • the second forms can be arranged with a substantially constant distance to each other, or/and in at least two, preferably all, rows of second forms that are immediately adjacent to each other in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body, the second forms can be offset to each other in the direction of the longitudinal axis of the mixing body.
  • the second shapes are arranged with a substantially constant distance to each other, or/and in at least two, preferably all rings of second shapes that are immediately adjacent to each other in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, the second shapes are offset to each other in the circumferential direction around the longitudinal axis of the mixing body.
  • the flow of exhaust gas into and out of the space formed between the two mixing body parts can be further improved by arranging the openings on the first side of the associated second shapes in one of the rows, and in the other of the two rows, the openings on the second side of the associated second recesses, or/and by arranging the openings on the first side of the associated second shapes in at least two, preferably all, of second shapes that are immediately adjacent to each other in the direction of the longitudinal axis of the mixing body, and in the other ring, the openings on the second side of the associated second shapes.
  • At least a part of the rows, preferably all rows, of first shapes can correspond to at least a part of the rows, preferably all rows, of second shapes, so that in at least a part of the rows, preferably all rows, have first shapes and second shapes arranged alternately, or/and at least a part of the rings, preferably all rings, can correspond to at least a part of the rings, preferably all rings, to second shapes, so that in at least a part of the rings, preferably all rings, first shapes and second shapes are arranged alternately.
  • the first mixing body part comprises a completely closed circumferential wall surrounding the longitudinal axis of the mixing body, i.e., if there are no openings in the essentially tubular first mixing body part that establish a flow connection between the first flow volume and the second flow volume, it is ensured that the second mixing body part does not come into contact with the reaction agent injected into the exhaust gas and thus the formation of deposits in the area of the second mixing body part or in the space formed between the two mixing body parts is essentially avoided.
  • a reaction agent delivery arrangement can be arranged upstream of the mixing body in the main exhaust gas flow direction for the delivery of reaction agent essentially only into a flow volume of first flow volume and second flow volume, and the second mixing body part is arranged on the side of the first mixing body part facing away from one flow volume.
  • the first flow volume is the one flow volume, and if the second mixing body part is arranged on the outside of the first mixing body part.
  • the present invention further relates to an exhaust system for an internal combustion engine, comprising a mixing section constructed according to the invention. and downstream of the mixing section an exhaust gas treatment unit, preferably an SCR catalyst.
  • FIG. 1 Figure 10 represents a section of an exhaust system for an internal combustion engine, generally designated as 10, in a schematic representation.
  • the exhaust system 10 comprises a mixing section, generally designated as 12, and, downstream of the mixing section 12, an exhaust gas treatment unit 14.
  • the exhaust gas treatment unit 14 includes an SCR catalyst.
  • the mixing section 12 comprises a mixing section housing 16 in which a substantially tubular mixing element 18, elongated in the direction of a mixing element longitudinal axis L, is arranged.
  • Exhaust gas A emitted from an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, flows into the mixing section housing 16 or towards the mixing element 18 in a main exhaust gas flow direction H that corresponds substantially to the orientation of the mixing element longitudinal axis L.
  • the mixing body 18 comprises a tubular first mixing body part 20 with a closed circumferential wall 22, for example, having a substantially cylindrical cross-section and a circular cross-section.
  • the first mixing body 20, or its circumferential wall 22 divides the internal volume of the mixing section housing 16 in the axial extent of the mixing body 18 into a first flow volume 24, formed inside the first mixing body part 20 or its circumferential wall 22 and surrounded by the circumferential wall 22 or bounded radially outwards by it, and a second flow volume 26, which is formed between the mixing section housing 16 and the first mixing body part 20 or bounded radially inwards by it.
  • the exhaust system 10, or the mixing section 12, further comprises a reagent dispensing device 28, also generally referred to as an injector, which injects a reagent R, for example a urea/water solution, in the form of a spray mist, i.e., in the form of fine droplets, into the exhaust gas A flowing in the mixing section housing 16.
  • a reagent dispensing device 28 is designed such that it dispenses the reagent R into the first flow volume 24 and thus into a partial flow T1 of the exhaust gas A flowing in the first flow volume 24. Therefore, essentially no reagent R is injected into the second flow volume 26 and into a second partial flow T2 of the exhaust gas A flowing in the second flow volume 26.
  • the second flow volume 26 is thus only traversed by the exhaust gas A, i.e., the second partial flow T 2 , and, as explained in detail below, primarily serves to transfer heat transported in the exhaust gas A to the mixing body 18 or the first mixing body part 20.
  • the increased heating of the first mixing body part 20 results in the evaporation of the reactant R coming into contact with an inner surface 30 of the circumferential wall 22, and thus improved mixing of the reactant R and the exhaust gas A, without the need for system components that would lead to increased flow resistance, such as a mixer or the like.
  • a tube-like second Mixing body part 34 is arranged on an outer surface 32 of the circumferential wall 22 of the first mixing body part 20 facing the second flow volume 26, there is a tube-like second Mixing body part 34 is arranged. This surrounds the first mixing body part 20, preferably essentially in its entire axial extent and circumferential direction, and essentially fulfills the function of a heat exchanger, through which heat transported in the second partial flow T 2 of the exhaust gas A can be introduced into the mixing body 18 in an increased manner.
  • the structure of the mixing body 18, comprising the tubular first mixing body part 20 and its circumferentially closed circumferential wall 22, and the tubular second mixing body part 34 surrounding the first mixing body part 20 or its circumferential wall 22, is described below with reference to the Figs. 2 to 5 described in detail.
  • the second mixing body part 34 which, like the first mixing body part 22, is designed, for example, as a sheet metal part, has a plurality of, for example, essentially cup-shaped first projections 36 arranged along the axial length of the second mixing body part 34 and circumferentially around the longitudinal axis L of the mixing body.
  • the cup-shaped first projections 36 are formed on the second mixing body part 34 such that they extend from a base level N of the second mixing body part 34, located at a substantially constant distance from the outer surface 32 of the first mixing body part 22, to the outer surface 32 of the first mixing body part 20 and abut against it.
  • the projections 36 are designed with a projection circumferential wall 38 and a projection base 40 abutting the outer surface 32 of the first mixing body part 20 and have a circular shape in plan view.
  • the mold base 40 is essentially planar or adapted to the curvature of the outer surface 32 of the first mixing body part 20, so that in the area of the mold base 40 there is a planar contact between the second mixing body part 34 and the first mixing body part 20.
  • a material-bonded connection is created between the two mixing body parts 20, 34, for example by welding or brazing, to generate good heat transfer contact.
  • a plurality of rows RE of first forms 36 extending substantially in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body are formed on the second mixing body part 34.
  • the first forms 36 are offset from one another in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body, such that a first form 36 of the other row RE is positioned between two first forms 36 of one row RE in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body.
  • the first forms 36 in the rows RE of first forms 36 which follow one another in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body, are preferably arranged with substantially uniform spacing from one another.
  • rings RI of first forms 36 extending circumferentially around the mixing body longitudinal axis L are formed.
  • the first forms 36 also have a substantially uniform distance from each other, and in rings RI of first forms 36 that are immediately adjacent to each other in the direction of the mixing body longitudinal axis L, the first forms 36 are offset from each other circumferentially, so that between two first forms 36 of one of the two rings RI, a first form 36 of the other ring RI is positioned circumferentially.
  • a substantially uniform pattern of first features 36 over the entire axial extent and circumference of the second mixing body part 34 creates a substantially uniform heat transfer contact between the two mixing body parts 34, 20.
  • the exhaust gas A of the second partial flow T 2 flowing along the second mixing body part 34 in the second flow volume 26, can thus flow around the second mixing body part 34 on its outer surface 42 facing away from the first mixing body part 20 and on its inner surface 44 facing the first mixing body part 20, thereby transferring heat to it.
  • the heat absorbed in the second mixing body part 34 is transferred to the first mixing body part 34 via the contact between the two mixing body parts 34, 20 in the region of the first features 36.
  • the mixing body part 20 is transferred.
  • the second mixing body part 20 has a plurality of second projections 46.
  • Each second projection 46 is associated with an opening 48, so that pairs of second projections 46 and openings 48 are formed.
  • the second projections 46 are oriented radially outward with respect to the longitudinal axis L of the mixing body, i.e., in the direction away from the first mixing body part 20, and are positioned with respect to their respective associated openings 48 such that in each pair of second projection 46 and opening 48, they overlap, meaning that the opening 48 extends into the area of the projection 46.
  • each pair of second shape 46 and opening 48 are arranged axially consecutively in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body.
  • the second shapes 46 or openings 48, or pairs of second shapes 46 and openings 48 are also arranged in rows RE extending essentially in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body, wherein here too the arrangement is such that the second shapes 46 or openings 48, or pairs of second shapes 46 and openings 48, are offset from each other in the circumferential direction of immediately adjacent rows RE of second shapes 46 in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body.
  • the second shapes 46 or the associated openings 48, or pairs of second shapes 46 and openings 48 each form circumferentially extending rings RI, wherein even in the case of rings RI immediately adjacent to each other in the direction of the longitudinal axis L of the mixing body, the The second forms 46 are positioned at a uniform distance from each other both circumferentially and along the longitudinal axis L of the mixing body.
  • a structure is provided in which the second forms 46 or openings 48 are integrated between two first forms 36 both axially and circumferentially, resulting in an alternating sequence of first forms 36 and second forms 46, each with an associated opening 48, both axially and circumferentially.
  • the rows RE and rings RI of first forms 36 correspond to the rows RE and rings RI of second forms 46.
  • each pair of circumferentially adjacent rows RE of second forms 46 the openings 48 are positioned on different sides of the second forms 46.
  • the corresponding openings 48 are arranged on a first side, in particular a first axial side, of the second forms 46, while in the other row RE of two circumferentially adjacent rows RE of second forms 46, the corresponding openings 48 are positioned on the other side, in particular the other axial side, of the second forms 46.
  • an alternating pattern of the axial opening direction of the second forms 46 results, which facilitates the inflow of exhaust gas A into a space 50 formed between the two mixer body parts 20, 34 and the outflow of exhaust gas A from this space 50.
  • the second forms 46 therefore not only contribute to intensifying the turbulence in the near-surface region of the second mixer body part 34, but also support the exhaust gas exchange in the space 50, thereby improving the heat transfer between the two mixer body parts 34, 20 and also the thermal contact of the first mixer body part 20 with the second partial flow T 2 flowing in the second flow volume 26.
  • the mixing element 34 By placing the mixing element 34 in the flow volume through which exhaust gas A flows essentially only, while the reactant R is introduced into the flow volume in which a substantially smooth surface is provided for contact with the reactant, the formation of deposits of the reactant R is largely prevented. Since the first mixing element 20, which provides this smooth surface, can absorb more heat from the exhaust gas A emitted by an internal combustion engine due to the presence of the second mixing element 34, the evaporation of the reactant R is promoted, which is particularly advantageous during a cold start, i.e., during the start-up phase of an internal combustion engine, or under low engine load.
  • the rows RE of first and second forms 36, 46 can have an orientation that deviates from the parallel orientation to the longitudinal axis L of the mixing body, i.e., they can have a circumferential extension component, resulting in a helical pattern of the circumferentially adjacent rows RE of first and second forms 36, 46.
  • the second mixing body part 34 could be arranged on the inner side 30 of the first mixing body part 20, while the reaction agent discharge arrangement 28 could then be configured to introduce the reaction agent R into the second flow volume 26, so that the first flow volume 24 is essentially only permeated by exhaust gas A.
  • first shapes (36) and second shapes (46) can also be changed. For example, this could be done in the axial direction and/or in circumferential direction between each two first forms 36 two second forms 46 with each associated opening 48 may be positioned, or two or more first forms 36 may be provided between two second forms 46 with associated opening 48.
  • At least one part of the second shapings 46 may have two openings 48 on opposite sides of each second shaping 46. Each of these openings 48 may then extend into the associated second shaping 46 or overlap with it, for example axially, so that the second shaping 46 forms a bridge between the two openings 48, directed away from the first mixing body part 20.
  • At least in a partial area of the mixing body 18, or at least a part of the first forms 36 and/or a part of the second forms 46 with their respective associated openings 48 are not arranged in the symmetrical or ordered structure shown in the figures, but rather that a statistical or disordered distribution of these forms 36, 46 with uneven mutual distances in the circumferential and axial directions and without a defined orientation to each other in the circumferential and axial directions is provided.

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Abstract

Eine Mischstrecke für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine umfasst ein von Abgas (A) in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung (H) durchströmbares Mischstreckengehäuse (16), und einen in dem Mischstreckengehäuse (16) angeordneten in Richtung einer Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, rohrartigen Mischkörper (18), wobei der Mischkörper (18) ein von Abgas (A) durchströmbares erstes Strömungsvolumen (24) nach radial außen begrenzt und ein von Abgas (A) durchströmbares zweites Strömungsvolumen (26) nach radial innen begrenzt, wobei der Mischkörper (18) ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckendes, rohrartiges erstes Mischkörperteil (20) und an einer dem zweiten Strömungsvolumen (26) zugewandten Außenseite (32) des ersten Mischkörperteils (20) oder einer dem ersten Strömungsvolumen (24) zugewandten Innenseite (30) des ersten Mischkörperteils (20) wenigstens ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckendes, rohrartiges zweites Mischkörperteil (34) umfasst, wobei das zweite Mischkörperteil (34) eine Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) einander benachbart angeordneten, auf das erste Mischkörperteil (20) zu gerichteten ersten Ausformungen (36) aufweist, und wobei das zweite Mischkörperteil (34) im Bereich wenigstens eines Teils der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise aller erster Ausformungen (36), am ersten Mischkörperteil (20) anliegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischstrecke für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
  • Um in Abgasanlagen von Diesel-Brennkraftmaschinen den Ausstoß von Stickoxiden zu reduzieren, ist es bekannt, vermittels einer selektiven katalytischen Reduktion den Stickoxidgehalt im Abgas zu senken. Hierzu wird ein im Allgemeinen ein flüssiges Gemisch aus Harnstoff und Wasser umfassendes Reaktionsmittel in das Abgas eingespritzt, um dadurch stromaufwärts eines SCR-Katalysators bei der Vermischung dieses Gemisches mit dem Abgas Ammoniak zu erzeugen, welcher in den SCR-Katalysator zur katalytischen Umsetzung der im Abgas enthaltenen Stickoxide beiträgt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischstrecke für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche bei baulich einfacher Ausgestaltung eine effiziente Vermischung von Abgas und in dieses eingespritztem Reaktionsmittel gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Mischstrecke für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend ein von Abgas in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung durchströmbares Mischstreckengehäuse, und einen in dem Mischstreckengehäuse angeordneten in Richtung einer Mischkörper-Längsachse sich erstreckenden, rohrartigen Mischkörper, wobei der Mischkörper ein von Abgas durchströmbares erstes Strömungsvolumen nach radial außen begrenzt und ein von Abgas durchströmbares zweites Strömungsvolumen nach radial innen begrenzt, wobei der Mischkörper ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse sich erstreckendes, rohrartiges erstes Mischkörperteil und an einer dem zweiten Strömungsvolumen zugewandten Außenseite des ersten Mischkörperteils oder einer dem ersten Strömungsvolumen zugewandten Innenseite des ersten Mischkörperteils wenigstens ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse sich erstreckendes, rohrartiges zweites Mischkörperteil umfasst, wobei das zweite Mischkörperteil eine Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse einander benachbart angeordneten, auf das erste Mischkörperteil zu gerichteten ersten Ausformungen aufweist, und wobei das zweite Mischkörperteil im Bereich wenigstens eines Teils der ersten Ausformungen, vorzugsweise aller erster Ausformungen, am ersten Mischkörperteil anliegt.
  • Das grundsätzlich über die ersten Ausformungen am ersten Mischkörperteil anliegende, in Bereichen außerhalb der ersten Ausformungen in Abstand zum ersten Mischkörperteil liegende zweite Mischkörperteil bildet einen Wärmetauscher, welcher bei Umströmung mit vergleichsweise heißem Abgas Wärme aufnimmt und diese auf das erste Mischkörperteil überträgt. Dabei nutzt dieser Aufbau den Effekt, dass im Bereich des zweiten Mischkörperteils aufgrund der Vielzahl erster Ausformungen Turbulenzen entstehen, welche das Auftreten einer für die Wärmeübertragung weniger effizienten laminaren Oberflächenströmung entlang der Oberfläche des ersten Mischkörperteil verhindern und somit einen deutlich effizienteren Eintrag von Wärme in das erste Mischkörperteil gewährleisten, als dies bei der Umströmung einer vergleichsweise glatten Oberfläche mit Abgas der Fall wäre.
  • Zum Erhalt eines im Wesentlichen regelmäßigen Ausformungsmusters wird vorgeschlagen, dass die ersten Ausformungen in einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse sich erstreckenden, Reihen erster Ausformungen angeordnet sind, oder/und dass die ersten Ausformungen in einer Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse sich erstreckenden, Ringen erster Ausformungen angeordnet sind.
  • Dabei können in wenigstens einem Teil der Reihen, vorzugsweise allen Reihen, erster Ausformungen die ersten Ausformungen mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sein, oder/und können bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse unmittelbar benachbarten Reihen erster Ausformungen die ersten Ausformungen in Richtung der Mischkörper-Längsachse zueinander versetzt sein.
  • Ferner kann das Bereitstellen eines im Wesentlichen regelmäßigen Ausformungsmusters und damit auch ein gleichmäßiger Wärmeeintrag über die gesamte Länge bzw. den gesamten Umfang des ersten Mischkörperteils dadurch unterstützt werden, dass in wenigstens einem Teil der Ringe, vorzugsweise allen Ringen, erster Ausformungen die ersten Ausformungen mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse unmittelbar benachbarten Ringen erster Ausformungen die ersten Ausformungen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse zueinander versetzt sind.
  • Für einen besonders effizienten Wärmeübertrag zwischen dem zweiten Mischkörperteil und dem ersten Mischkörperteil wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen, vorzugsweise jede erste Ausformung, als geschlossene Ausformung ausgebildet ist, oder/und dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen, vorzugsweise jede erste Ausformung, mit einer Ausformungsumfangswand und einem an dem ersten Mischkörperteil anliegenden, vorzugsweise im Wesentlichen planaren oder an eine Krümmung des ersten Mischkörperteils im Wesentlichen angepasst gekrümmten, Ausformungsboden ausgebildet ist, oder/und dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen, vorzugsweise jede erste Ausformung, kreisförmig ausgebildet ist.
  • Eine den Wärmeübertrag unterstützende stabile Verbindung der beiden Mischkörperteile kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass im Bereich wenigstens eines Teils der ersten Ausformungen, vorzugsweise aller ersten Ausformungen, das zweite Mischkörperteil mit dem ersten Mischkörperteil durch Materialschluss, vorzugsweise Verschweißen oder Verlöten, verbunden ist.
  • Eine weiter verstärkte thermische Wechselwirkung mit dem Abgas kann dadurch erreicht werden, dass das zweite Mischkörperteil eine Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse einander benachbart angeordneten, von dem ersten Mischkörperteil weg gerichteten zweiten Ausformungen aufweist.
  • Wenn dabei weiter vorgesehen ist, dass angrenzend an wenigstens einen Teil der zweiten Ausformungen, vorzugsweise jede zweite Ausformung, wenigstens eine Öffnung im zweiten Mischkörperteil vorgesehen ist, vorzugsweise wobei bei jedem Paar aus einander zugeordneter zweiter Ausformung und Öffnung die zweite Ausformung und die Öffnung einander bereichsweise überlappen, besteht die Möglichkeit, dass in den Zwischenraum zwischen den beiden Mischkörperteilen eingeströmtes Abgas aus diesem Zwischenraum wieder herausströmt und dafür noch wärmeres Abgas in diesen Zwischenraum eintritt und Wärme auf die Mischkörperteile überträgt.
  • Das Ausströmen und Einströmen von Abgas aus dem bzw. in den zwischen den beiden Mischkörperteilen gebildeten Zwischenraum kann weiter dadurch unterstützt werden, dass bei einem Teil der Paare aus einander zugeordneter zweiter Ausformung und Öffnung die Öffnung an einer ersten Seite, vorzugsweise ersten axialen Seite, der zugeordneten zweiten Ausformung angeordnet ist und bei einem anderen Teil der Paare aus einander zugeordneter zweiter Ausformung und Öffnung die Öffnung an einer der ersten Seite im Wesentlichen entgegengesetzten zweiten Seite, vorzugsweise zweiten axialen Seite, der zugeordneten zweiten Ausformung angeordnet ist.
  • Auch im Zusammenhang mit den zweiten Ausformungen kann ein einen gleichmäßigen Wärmeübertrag unterstützendes regelmäßiges Ausformungsmuster dadurch bereitgestellt werden, dass die zweiten Ausformungen in einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse sich erstreckenden, Reihen zweiter Ausformungen angeordnet sind, oder/und dass die zweiten Ausformungen in einer Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse sich erstreckenden, Ringen zweiter Ausformungen angeordnet sind.
  • Dabei können in wenigstens einem Teil der Reihen, vorzugsweise allen Reihen, zweiter Ausformungen die zweiten Ausformungen mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sein, oder/und können bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse unmittelbar benachbarten Reihen zweiter Ausformungen die zweiten Ausformungen in Richtung der Mischkörper-Längsachse zueinander versetzt sein.
  • Weiter ist es für ein regelmäßiges Ausformungsmuster vorteilhaft, wenn in wenigstens einem Teil der Ringe, vorzugsweise allen Ringen, zweiter Ausformungen die zweiten Ausformungen mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind oder/und bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse unmittelbar benachbarten Ringen zweiter Ausformungen die zweiten Ausformungen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse zueinander versetzt sind.
  • Das Einströmen und Ausströmen von Abgas in den bzw. aus dem zwischen den beiden Mischkörperteilen gebildeten Zwischenraum kann weiter dadurch verbessert werden, dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Reihen zweiter Ausformungen in einer der Reihen die Öffnungen an der ersten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen angeordnet sind und in der anderen der beiden Reihen die Öffnungen an der zweiten Seite der zugeordneten zweiten Aussparungen angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse unmittelbar benachbarten Ringen zweiter Ausformungen in einem der Ringe die Öffnungen an der ersten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen angeordnet sind und in dem anderen Ring die Öffnungen an der zweiten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen angeordnet sind.
  • Um die durch die verschiedenen Arten von Ausformungen eingeführten Effekte besonders effizient und gleichmäßig nutzen zu können, kann wenigstens ein Teil der Reihen, vorzugsweise alle Reihen, erster Ausformungen wenigstens einem Teil der Reihen, vorzugsweise allen Reihen, zweiter Ausformungen entsprechen, so dass in wenigstens einem Teil der Reihen, vorzugsweise allen Reihen, erste Ausformungen und zweite Ausformungen alternierend angeordnet sind, oder/und kann wenigstens ein Teil der Ringe, vorzugsweise alle Ringe, erster Ausformungen wenigstens einem Teil der Ringe, vorzugsweise allen Ringen, zweiter Ausformungen entsprechen, so dass in wenigstens einem Teil der Ringe, vorzugsweise allen Ringen, erste Ausformungen und zweite Ausformungen alternierend angeordneten sind.
  • Wenn das erste Mischkörperteil eine die Mischkörper-Längsachse umgebende, vollständig geschlossene Umfangswand umfasst, also in dem im Wesentlichen rohrartig ausgebildeten ersten Mischkörperteil keine eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Strömungsvolumen und dem zweiten Strömungsvolumen herstellenden Öffnungen vorhanden sind, ist gewährleistet, dass das zweite Mischkörperteil im Wesentlichen nicht in Kontakt mit dem in das Abgas eingespritzten Reaktionsmittel kommt und somit das Entstehen von Ablagerungen im Bereich des zweiten Mischkörperteils bzw. in dem zwischen den beiden Mischkörperteilen gebildeten Zwischenraum im Wesentlichen vermieden wird.
  • Um diesen Effekt zu unterstützen, kann bei der erfindungsgemäßen Mischstrecke in der Abgas-Hauptströmungsrichtung stromaufwärts des Mischkörpers eine Reaktionsmittel-Abgabeanordnung zur Abgabe von Reaktionsmittel im Wesentlichen nur in ein Strömungsvolumen von erstem Strömungsvolumen und zweitem Strömungsvolumen angeordnet ist, und dass das zweite Mischkörperteil an der von dem einen Strömungsvolumen abgewandten Seite des ersten Mischkörperteils angeordnet ist.
  • Für eine besonders effiziente Ausnutzung des gesamt zur Verfügung stehenden Volumens ist es dabei vorteilhaft, wenn das eine Strömungsvolumen das erste Strömungsvolumen ist, und dass das zweite Mischkörperteil an der Außenseite des ersten Mischkörperteils angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine erfindungsgemäß aufgebaute Mischstrecke und stromabwärts der Mischstrecke eine Abgasbehandlungseinheit, vorzugsweise SCR-Katalysator.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine prinzipielle Darstellung einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Mischstrecke;
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht eines mit zwei rohrartigen Mischkörperteilen aufgebauten Mischkörpers der Abgasanlage der Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Querschnittansicht des Mischkörpers der Fig. 2, geschnitten längs einer Linie III-III in Fig. 2;
    Fig. 4
    eine Querschnittansicht des Mischkörper ist der Fig. 2, geschnitten längs einer Linie IV-IV in Fig. 2;
    Fig. 5
    eine Detail-Längsschnittansicht des Mischkörpers der Fig. 2.
  • In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer allgemein mit 10 bezeichneten Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in prinzipartiger Weise dargestellt. Die Abgasanlage 10 umfasst eine allgemein mit 12 bezeichnete Mischstrecke sowie stromabwärts der Mischstrecke 12 eine Abgasbehandlungseinheit 14. Die Abgasbehandlungseinheit 14 umfasst im dargestellten Beispiel einen SCR-Katalysator.
  • Die Mischstrecke 12 umfasst ein Mischstreckengehäuse 16, in welchem ein in Richtung einer Mischkörper-Längsachse L langgestreckter, im Wesentlichen rohrartiger Mischkörper 18 angeordnet ist. Von einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, ausgestoßenes Abgas A strömt in einer im Wesentlichen der Orientierung der Mischkörper-Längsachse L entsprechenden Abgas-Hauptströmungsrichtung H in das Mischstreckengehäuse 16 ein bzw. auf den Mischkörper 18 zu.
  • Der Mischkörper 18 umfasst ein rohrartiges erstes Mischkörperteil 20 mit einer beispielsweise im Wesentlichen zylindrischen und beispielsweise mit kreisrundem Querschnitt ausgebildeten, geschlossenen Umfangswand 22. Durch den ersten Mischkörper 20 bzw. die Umfangswand 22 desselben wird das Innenvolumen des Mischstreckengehäuses 16 im axialen Erstreckungsbereich des Mischkörpers 18 in ein im Inneren des ersten Mischkörperteils 20 bzw. der Umfangswand 22 desselben gebildetes und von der Umfangswand 22 umgebenes bzw. durch diese nach radial außen begrenztes erstes Strömungsvolumen 24 und ein zweites Strömungsvolumen 26 unterteilt, welches zwischen dem Mischstreckengehäuse 16 und dem ersten Mischkörperteil 20 gebildet ist bzw. durch dieses nach radial innen begrenzt ist.
  • Die Abgasanlage 10 bzw. die Mischstrecke 12 umfasst ferner eine Reaktionsmittel-Abgabeanordnung 28, allgemein auch als Injektor bezeichnet, welche ein Reaktionsmittel R, beispielsweise eine Harnstoff/Wasser-Lösung, in Form eines Sprühnebels, also in Form feiner Tröpfchen, in das im Mischstreckengehäuse 16 strömende Abgas A einspritzt. Die Reaktionsmittel-Abgabeanordnung 28 ist derart ausgebildet, dass diese das Reaktionsmittel R in das erste Strömungsvolumen 24 und mithin einen im ersten Strömungsvolumen 24 strömenden Teilstrom T1 des Abgases A abgibt. Somit wird im Wesentlichen kein Reaktionsmittel R in das zweite Strömungsvolumen 26 und einen im zweiten Strömungsvolumen 26 strömenden zweiten Teilstrom T2 des Abgases A eingespritzt. Das zweite Strömungsvolumen 26 wird somit nur vom Abgas A, also dem zweiten Teilstrom T2, durchströmt und dient, wie nachfolgend detailliert erläutert, primär dazu, im Abgas A transportierte Wärme auf den Mischkörper 18 bzw. das erste Mischkörperteil 20 zu übertragen. Durch die verstärkte Erwärmung des ersten Mischkörperteils 20 wird die Verdampfung von mit einer Innenseite 30 der Umfangswand 22 in Kontakt tretendem Reaktionsmittel R und damit eine verbesserte Durchmischung von Reaktionsmittel R und Abgas A erreicht, ohne dass dafür zu einem erhöhten Strömungswiderstand führende Systembereiche, wie z. B. ein Mischer oder dergleichen, erforderlich sind.
  • An einer dem zweiten Strömungsvolumen 26 zugewandten Außenseite 32 der Umfangswand 22 des ersten Mischkörperteils 20 ist ein rohrartiges zweites Mischkörperteil 34 angeordnet. Dieses umgibt das erste Mischkörperteil 20 vorzugsweise im Wesentlichen in dessen gesamten axialen Erstreckungsbereich und in Umfangsrichtung vollständig und erfüllt im Wesentlichen die Funktion eines Wärmetauschers, durch welchen im zweiten Teilstrom T2 des Abgases A transportierte Wärme verstärkt in den Mischkörper 18 eingetragen werden kann.
  • Der Aufbau des Mischkörpers 18 mit dem rohrartigen ersten Mischkörperteil 20 und dessen in Umfangsrichtung geschlossener Umfangswand 22 und dem das erste Mischkörperteil 20 bzw. dessen Umfangswand 22 umgebenden, rohrartigen zweiten Mischkörperteil 34 wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 detailliert beschrieben.
  • Das ebenso wie das erste Mischkörperteil 22 beispielsweise als Blechformteil ausgebildete zweite Mischkörperteil 34 weist eine Vielzahl von über die axiale Länge des zweiten Mischkörperteils 34 und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse L verteilt angeordneten, beispielsweise im Wesentlichen napfartigen ersten Ausformungen 36 auf. Die napfartigen ersten Ausformungen 36 sind am zweiten Mischkörperteil 34 derart gebildet, dass sie sich von einem zur Außenseite 32 des ersten Mischkörperteils 22 mit im Wesentlichen konstantem Abstand liegenden Grundniveau N des zweiten Mischkörperteils 34 auf die Außenseite 32 des ersten Mischkörperteils 20 zu erstrecken und an dieser anliegen. Dabei sind vorteilhafterweise die Ausformungen 36 mit einer Ausformungsumfangswand 38 und einem an der Außenseite 32 des ersten Mischkörperteils 20 anliegenden Ausformungsboden 40 ausgebildet und weisen in Draufsicht eine kreisförmige Gestalt auf. Der Ausformungsboden 40 ist im Wesentlichen planar bzw. an die Krümmung der Außenseite 32 des ersten Mischkörperteils 20 angepasst, so dass im Bereich des Ausformungsbodens 40 ein flächiger Kontakt zwischen dem zweiten Mischkörperteil 34 und dem ersten Mischkörperteil 20 besteht. Vorzugsweise im Bereich aller erster Ausformungen 36 ist zum Erzeugen eines guten Wärmeübertragungskontakts ein materialschlüssiger Verbund zwischen den beiden Mischkörperteilen 20, 34, beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten, erzeugt.
  • Man erkennt in Fig. 2, dass an dem zweiten Mischkörperteil 34 eine Vielzahl von im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse L sich erstreckenden Reihen RE erster Ausformungen 36 gebildet ist. Bei in Umfangsrichtung einander unmittelbar benachbarten Reihen RE erster Ausformungen 36 sind die ersten Ausformungen 36 in Richtung der Mischkörper-Längsachse L zueinander versetzt, so dass in Richtung der Mischkörper-Längsachse L zwischen zwei ersten Ausformungen 36 einer der Reihen RE eine erste Ausformung 36 der jeweils anderen Reihe RE positioniert ist. Für einen gleichmäßigen Wärmeübertragungskontakt sind vorzugsweise in den Reihen RE erster Ausformungen 36 die in Richtung der Mischkörper-Längsachse L aufeinander folgenden ersten Ausformung 36 mit im Wesentlichen gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet.
  • Gleichermaßen sind an dem zweiten Mischkörperteil 34 in Umfangsrichtung um Mischkörper-Längsachse L verlaufende Ringe RI erster Ausformungen 36 gebildet. Auch in diesen Ringen RI erster Ausformungen 36 weisen die ersten Ausformungen 36 einen im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand zueinander auf, und bei in Richtung der Mischkörper-Längsachse L einander unmittelbar benachbarten Ringen RI erster Ausformungen 36 sind die ersten Ausformungen 36 in Umfangsrichtung zueinander versetzt, so dass zwischen zwei ersten Ausformungen 36 von einem der beiden Ringe RI in Umfangsrichtung eine erste Ausformung 36 des jeweils anderen Rings RI positioniert ist.
  • Durch ein derartiges im Wesentlichen gleichförmiges Muster erster Ausformungen 36 über die gesamte axiale Ausdehnung des zweiten Mischkörperteils 34 und über den gesamten Umfang desselben wird ein im Wesentlichen gleichförmiger Wärmeübertragungskontakt zwischen den beiden Mischkörperteilen 34, 20 erzeugt. Entlang des zweiten Mischkörperteils 34 im zweiten Strömungsvolumen 26 strömendes Abgas A des zweiten Teilstroms T2 kann das zweite Mischkörperteil 34 somit an dessen von dem ersten Mischkörperteil 20 abgewandter Außenseite 42 und an dessen dem ersten Mischkörperteil 20 zugewandter Innenseite 44 umströmen und dabei Wärme auf dieses übertragen. Die im zweiten Mischkörperteil 34 aufgenommene Wärme wird über den Kontakt zwischen den beiden Mischkörperteilen 34, 20 im Bereich der ersten Ausformungen 36 auf das erste Mischkörperteil 20 übertragen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass aufgrund des Vorsehens der Vielzahl erster Ausformungen 36 im Bereich der Innenseite 44 und der Außenseite 42 des zweiten Mischkörperteils 34 Turbulenzen entstehen, welche die thermische Wechselwirkung des Abgases A im zweiten Teilstrom T2 mit dem zweiten Mischkörperteil 34 verbessern.
  • Für eine noch weiter verbesserte thermische Wechselwirkung und einen verstärkten Wärmeeintrag in das erste Mischkörperteil 20 weist das zweite Mischkörperteil 20 eine Vielzahl zweiter Ausformungen 46 auf. Jeder zweiten Ausformung 46 ist eine Öffnung 48 zugeordnet, so dass jeweilige Paare von zweiten Ausformungen 46 und Öffnungen 48 gebildet sind. Die zweiten Ausformungen 46 sind bezüglich der Mischkörper-Längsachse L nach radial außen, also in Richtung vom ersten Mischkörperteil 20 weg, orientiert und bezüglich der jeweils zugeordneten Öffnung 48 so positioniert, dass bei jedem Paar aus zweiter Ausformung 46 und Öffnung 48 diese sich gegenseitig überlappen, die Öffnung 48 sich also in den Bereich der Ausformung 46 erstreckt. Damit ergibt sich die in Fig. 5 erkennbare Struktur, bei welcher jede derartige zweite Ausformung 46 nach Art eines Abschnitts einer Kugelkalotte oder ähnlich geformten Kalotte gebildet ist und in Richtung zur jeweils zugeordneten Öffnung 48 offen ist.
  • Man erkennt in den Fig. 2 und 5 ferner, dass bei jedem Paar von zweiter Ausformung 46 und Öffnung 48 diese in Richtung der Mischkörper-Längsachse L axial aufeinander folgend angeordnet sind. Auch die zweiten Ausformungen 46 bzw. Öffnungen 48 bzw. Paare aus zweiten Ausformungen 46 und Öffnungen 48 sind in im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse L verlaufenden Reihen RE angeordnet, wobei auch hier die Anordnung derart ist, dass die zweiten Ausformungen 46 bzw. Öffnungen 48 bzw. Paare aus zweiten Ausformungen 46 und Öffnungen 48 einander in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarter Reihen RE zweiter Ausformungen 46 in Richtung der Mischkörper-Längsachse L zueinander versetzt sind. Gleichermaßen bilden die zweiten Ausformungen 46 bzw. die zugehörigen Öffnungen 48 bzw. Paare aus zweiten Ausformungen 46 und Öffnungen 48 jeweilige in Umfangsrichtung verlaufende Ringe RI, wobei auch bei in Richtung der Mischkörper-Längsachse L einander unmittelbar benachbarten Ringen RI die sowohl in Umfangsrichtung, als auch in Richtung der Mischkörper-Längsachse L mit gleichmäßigem Abstand zueinander positionierten zweiten Ausformungen 46 zueinander versetzt sind. Insbesondere ist dabei eine Struktur vorgesehen, bei welcher die zweiten Ausformungen 46 bzw. Öffnungen 48 sowohl in axialer Richtung, als auch in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei erste Ausformungen 36 integriert sind, so dass sich sowohl in axialer Richtung, als auch in Umfangsrichtung eine alternierende Abfolge erster Ausformungen 36 und zweiter Ausformungen 46 mit jeweils zugeordneter Öffnung 48 ergibt und mithin die Reihen RE und Ringe RI erster Ausformungen 36 den Reihen RE bzw. Ringen RI zweiter Ausformungen 46 entsprechen.
  • Man erkennt in Fig. 2 ferner, dass bei jeweils zwei in Umfangsrichtung einander unmittelbar benachbarten Reihen RE zweiter Ausformungen 46 die Öffnungen 48 an verschiedenen Seiten der zweiten Ausformungen 46 positioniert sind. Bei einer von zwei in Umfangsrichtung einander unmittelbar benachbarten Reihen RE zweiter Ausformungen 46 sind die zugehörigen Öffnungen 48 an einer ersten Seite, insbesondere einer ersten axialen Seite, der zweiten Ausformungen 46 angeordnet, während bei der anderen Reihe RE zweier in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarter Reihen RE zweiter Ausformungen 46 die zugehörigen Öffnungen 48 an der anderen Seite, insbesondere also der anderen axialen Seite, der zweiten Ausformungen 46 positioniert sind. Somit ergibt sich sowohl in Umfangsrichtung, als auch in axialer Richtung bei einander unmittelbar benachbarten Ringen RI zweiter Ausformungen ein alternierendes Muster der axialen Öffnungsrichtung der zweiten Ausformungen 46, wodurch das Einströmen von Abgas A in einen zwischen den beiden Mischerkörperteilen 20, 34 gebildeten Zwischenraum 50 und das Ausströmen von Abgas A aus diesem Zwischenraum 50 unterstützt wird. Die zweiten Ausformungen 46 tragen somit nicht nur zur Verstärkung der Turbulenzen im oberflächennahen Bereich des zweiten Mischkörperteils 34 bei, sondern unterstützen auch den Abgasaustausch im Zwischenraum 50, wodurch der Wärmeübertrag zwischen den beiden Mischerkörperteilen 34, 20 und auch der thermische Kontakt des ersten Mischerkörperteils 20 mit dem im zweiten Strömungsvolumen 26 strömenden zweiten Teilstrom T2 verbessert werden.
  • Durch das Bereitstellen des Mischkörperteils 34 in demjenigen Strömungsvolumen, welches im Wesentlichen nur von Abgas A durchströmt wird, während das Reaktionsmittel R in dasjenige Strömungsvolumen eingeleitet wird, in welchem eine im Wesentlichen glatte Oberfläche für einen Kontakt mit dem Reaktionsmittel bereitgestellt ist, wird das Entstehen von Ablagerungen des Reaktionsmittels R weitestgehend verhindert. Da gleichwohl das diese glatte Oberfläche bereitstellende erste Mischkörperteil 20 durch das Vorhandensein des zweiten Mischkörperteils 34 verstärkt Wärme aus dem von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas A aufnehmen kann, wird die Verdampfung von Reaktionsmittel R unterstützt, was insbesondere in einem Kaltstartzustand, also in einer Phase des Betriebsbeginns einer Brennkraftmaschine, bzw. bei geringer Belastung der Brennkraftmaschine von Vorteil ist.
  • An dem in den Figuren dargestellten Aufbau des Mischkörpers 18 können verschiedenste Variationen realisiert werden. So können beispielsweise die Reihen RE erster bzw. zweiter Ausformungen 36, 46 eine von der parallelen Orientierung zur Mischkörper-Längsachse L abweichende Orientierung aufweisen, also eine Umfangserstreckungskomponente aufweisen, so dass sich ein schraubenwindungsartiges Muster der in Umfangsrichtung einander benachbarten Reihen RE erster bzw. zweiter Ausformungen 36, 46 ergibt. Bei einer weiteren Ausgestaltung könnte das zweite Mischkörperteil 34 an der Innenseite 30 des ersten Mischkörperteils 20 angeordnet sein, während dann die Reaktionsmittel-Abgabeanordnung 28 dazu ausgebildet sein kann, das Reaktionsmittel R in das zweite Strömungsvolumen 26 einzuleiten, so dass das erste Strömungsvolumen 24 im Wesentlichen nur von Abgas A durchströmt wird. Auch ist es möglich, mehrere derartige zweite Mischkörperteile 34 in Richtung der Mischkörper-Längsachse L aufeinander folgend, beispielsweise mit axialem Abstand zueinander anzuordnen, wobei dann beispielsweise die Reihen der ersten bzw. zweiten Ausformungen 36, 46 bei in axialer Richtung aufeinander folgenden zweiten Mischkörperteilen 34 im Umfangsrichtung zueinander versetzt sein können.
  • Auch kann die Anzahl der ersten Ausformungen 36 bzw. der zweiten Ausformungen 46 verändert werden. So könnten beispielsweise in axialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei ersten Ausformungen 36 zwei zweite Ausformungen 46 mit jeweils zugeordneter Öffnung 48 positioniert sein, oder es könnten zwischen zwei zweiten Ausformungen 46 mit zugeordneter Öffnung 48 zwei oder mehrere erste Ausformungen 36 vorgesehen sein.
  • Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung können bei zumindest einem Teil der zweiten Ausformungen 46 in Zuordnung zu einer jeweiligen zweiten Ausformung 46 zwei Öffnungen 48 an einander gegenüberliegenden Seiten der zweiten Ausformung 46 vorgesehen sein. Jede dieser Öffnungen 48 kann sich dann in die zugeordnete zweite Ausformung 46 hinein erstrecken bzw. mit dieser sich beispielsweise axial überlappen, so dass die zweite Ausformung 46 eine in Richtung von dem ersten Mischkörperteil 20 weg gerichtete Brücke zwischen den beiden dieser zugeordneten Öffnungen 48 bildet.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass zumindest in einem Teilbereich des Mischkörpers 18 bzw. zumindest ein Teil der ersten Ausformungen 36 oder/und ein Teil der zweiten Ausformungen 46 mit den jeweils zugeordneten Öffnungen 48 nicht in der in den Figuren dargestellten symmetrischen bzw. geordneten Struktur angeordneten sind ist, sondern dass eine statistische bzw. ungeordnete Verteilung dieser Ausformungen 36, 46 mit ungleichmäßigen gegenseitigen Abständen in Umfangsrichtung und in axialer Richtung und ohne definierter Ausrichtung zueinander in Umfangsrichtung und in axialer Richtung vorgesehen ist.

Claims (15)

  1. Mischstrecke für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend ein von Abgas (A) in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung (H) durchströmbares Mischstreckengehäuse (16), und einen in dem Mischstreckengehäuse (16) angeordneten in Richtung einer Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, rohrartigen Mischkörper (18), wobei der Mischkörper (18) ein von Abgas (A) durchströmbares erstes Strömungsvolumen (24) nach radial außen begrenzt und ein von Abgas (A) durchströmbares zweites Strömungsvolumen (26) nach radial innen begrenzt, wobei der Mischkörper (18) ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckendes, rohrartiges erstes Mischkörperteil (20) und an einer dem zweiten Strömungsvolumen (26) zugewandten Außenseite (32) des ersten Mischkörperteils (20) oder einer dem ersten Strömungsvolumen (24) zugewandten Innenseite (30) des ersten Mischkörperteils (20) wenigstens ein in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckendes, rohrartiges zweites Mischkörperteil (34) umfasst, wobei das zweite Mischkörperteil (34) eine Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) einander benachbart angeordneten, auf das erste Mischkörperteil (20) zu gerichteten ersten Ausformungen (36) aufweist, und wobei das zweite Mischkörperteil (34) im Bereich wenigstens eines Teils der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise aller erster Ausformungen (36), am ersten Mischkörperteil (20) anliegt.
  2. Mischstrecke nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ausformungen (36) in einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, Reihen (RE) erster Ausformungen (36) angeordnet sind, oder/und dass die ersten Ausformungen (36) in einer Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, Ringen (RI) erster Ausformungen (36) angeordnet sind.
  3. Mischstrecke nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Teil der Reihen (RE), vorzugsweise allen Reihen (RE), erster Ausformungen (36) die ersten Ausformungen (36) mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) unmittelbar benachbarten Reihen (RE) erster Ausformungen (36) die ersten Ausformungen (36) in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) zueinander versetzt sind.
  4. Mischstrecke nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Teil der Ringe (RI), vorzugsweise allen Ringen (RI), erster Ausformungen (36) die ersten Ausformungen (36) mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) unmittelbar benachbarten Ringen (RI) erster Ausformungen (36) die ersten Ausformungen (36) in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) zueinander versetzt sind.
  5. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 1-4,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise jede erste Ausformung (36), als geschlossene Ausformung ausgebildet ist,
    oder/und
    - dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise jede erste Ausformung (36), mit einer Ausformungsumfangswand (38) und einem an dem ersten Mischkörperteil (26) anliegenden, vorzugsweise im Wesentlichen planaren oder an eine Krümmung des ersten Mischkörperteils (20) im Wesentlichen angepasst gekrümmten, Ausformungsboden (40) ausgebildet ist,
    oder/und
    - dass wenigstens ein Teil der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise jede erste Ausformung (36), kreisförmig ausgebildet ist,
    oder/und
    - dass im Bereich wenigstens eines Teils der ersten Ausformungen (36), vorzugsweise aller ersten Ausformungen (36), das zweite Mischkörperteil (34) mit dem ersten Mischkörperteil (20) durch Materialschluss, vorzugsweise Verschweißen oder Verlöten, verbunden ist.
  6. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 1-5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mischkörperteil eine Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) und in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) einander benachbart angeordneten, von dem ersten Mischkörperteil (20) weg gerichteten zweiten Ausformungen (46) aufweist,
    vorzugsweise wobei angrenzend an wenigstens einen Teil der zweiten Ausformungen (46), vorzugsweise jede zweite Ausformung (46), wenigstens eine Öffnung (48) im zweiten Mischkörperteil (34) vorgesehen ist, vorzugsweise wobei bei jedem Paar aus einander zugeordneter zweiter Ausformung (46) und Öffnung (48) die zweite Ausformung (46) und die Öffnung (48) einander bereichsweise überlappen.
  7. Mischstrecke nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Teil der Paare aus einander zugeordneter zweiter Ausformung (46) und Öffnung (48) die Öffnung (48) an einer ersten Seite, vorzugsweise ersten axialen Seite, der zugeordneten zweiten Ausformung (46) angeordnet ist und bei einem anderen Teil der Paare aus einander zugeordneter zweiter Ausformung (46) und Öffnung (48) die Öffnung (48) an einer der ersten Seite im Wesentlichen entgegengesetzten zweiten Seite, vorzugsweise zweiten axialen Seite, der zugeordneten zweiten Ausformung (46) angeordnet ist.
  8. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Ausformungen (46) in einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, Reihen (RE) zweiter Ausformungen (46) angeordnet sind, oder/und dass die zweiten Ausformungen (46) in einer Mehrzahl von in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) aufeinander folgend angeordneten, vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) sich erstreckenden, Ringen (RI) zweiter Ausformungen (46) angeordnet sind.
  9. Mischstrecke nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Teil der Reihen (RE), vorzugsweise allen Reihen (RE), zweiter Ausformungen (46) die zweiten Ausformungen (46) mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) unmittelbar benachbarten Reihen (RE) zweiter Ausformungen (46) die zweiten Ausformungen (46) in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) zueinander versetzt sind.
  10. Mischstrecke nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Teil der Ringe (RI), vorzugsweise allen Ringen (RI), zweiter Ausformungen (46) die zweiten Ausformungen (46) mit zueinander im Wesentlichen konstantem Abstand angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) unmittelbar benachbarten Ringen (RI) zweiter Ausformungen (46) die zweiten Ausformungen (46) in Umfangsrichtung um die Mischkörper-Längsachse (L) zueinander versetzt sind.
  11. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 8-10, sofern auf Anspruch 7 rückbezogen
    dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Reihen (RE) zweiter Ausformungen (46) in einer der Reihen (RE) die Öffnungen (48) an der ersten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen (46) angeordnet sind und in der anderen der beiden Reihen (RE) die Öffnungen (48) an der zweiten Seite der zugeordneten zweiten Aussparungen (46) angeordnet sind, oder/und dass bei wenigstens zwei, vorzugsweise allen einander in Richtung der Mischkörper-Längsachse (L) unmittelbar benachbarten Ringen (RI) zweiter Ausformungen (46) in einem der Ringe (RI) die Öffnungen (48) an der ersten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen 46) angeordnet sind und in dem anderen Ring (RI) die Öffnungen (48) an der zweiten Seite der zugeordneten zweiten Ausformungen (46) angeordnet sind.
  12. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 7-11, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Reihen (RE), vorzugsweise alle Reihen (RE), erster Ausformungen (36) wenigstens einem Teil der Reihen (RE), vorzugsweise allen Reihen (RE), zweiter Ausformungen (46) entspricht, so dass in wenigstens einem Teil der Reihen (RE), vorzugsweise allen Reihen (RE), erste Ausformungen (36) und zweite Ausformungen (46) alternierend angeordnet sind, oder/und dass wenigstens ein Teil der Ringe (RI), vorzugsweise alle Ringe (RI), erster Ausformungen (36) wenigstens einem Teil der Ringe (RI), vorzugsweise allen Ringen (RI), zweiter Ausformungen (46) entspricht, so dass in wenigstens einem Teil der Ringe (RI), vorzugsweise allen Ringen (RI), erste Ausformungen (36) und zweite Ausformungen (46) alternierend angeordneten sind.
  13. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 1-12
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mischkörperteil 20) eine die Mischkörper-Längsachse (L) umgebende, vollständig geschlossene Umfangswand (22) umfasst.
  14. Mischstrecke nach einem der Ansprüche 1-13,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgas-Hauptströmungsrichtung (H) stromaufwärts des Mischkörpers (18) eine Reaktionsmittel-Abgabeanordnung (28) angeordnet ist, dass die Reaktionsmittel-Abgabeanordnung (28) zur Abgabe von Reaktionsmittel (R) im Wesentlichen nur in ein Strömungsvolumen von erstem Strömungsvolumen (24) und zweitem Strömungsvolumen (26) angeordnet ist, und dass das zweite Mischkörperteil (34) an der von dem einen Strömungsvolumen abgewandten Seite des ersten Mischkörperteils (20) angeordnet ist,
    vorzugsweise wobei das eine Strömungsvolumen das erste Strömungsvolumen (24) ist, und dass das zweite Mischkörperteil (34) an der Außenseite (32) des ersten Mischkörperteils (20) angeordnet ist.
  15. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Mischstrecke (12) nach einem der Ansprüche 1-14 und stromabwärts der Mischstrecke (12) eine Abgasbehandlungseinheit (14), vorzugsweise SCR-Katalysator.
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