WO2008003519A1 - Baugruppe mit einer verdampfungseinheit - Google Patents

Baugruppe mit einer verdampfungseinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2008003519A1
WO2008003519A1 PCT/EP2007/006067 EP2007006067W WO2008003519A1 WO 2008003519 A1 WO2008003519 A1 WO 2008003519A1 EP 2007006067 W EP2007006067 W EP 2007006067W WO 2008003519 A1 WO2008003519 A1 WO 2008003519A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
main line
evaporation unit
gas stream
assembly according
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/006067
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hahnl
Original Assignee
Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh filed Critical Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh
Publication of WO2008003519A1 publication Critical patent/WO2008003519A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—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
    • F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F01N2610/107—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance using glow plug heating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an assembly with a main line in which a
  • Gas flow is guided, as well as an evaporation unit for vaporizing an oxidizable liquid and for introducing a vapor generated from the oxidizable liquid in the gas stream, which is in particular upstream or downstream of a consumer.
  • an evaporation unit for vaporizing an oxidizable liquid and for introducing a vapor generated from the oxidizable liquid in the gas stream, which is in particular upstream or downstream of a consumer.
  • Such an assembly is in particular for an exhaust system of an internal combustion engine (the latter in this case represents the consumer) or for a reforming device for generating a hydrogen-containing gas, which is also coupled to a consumer, the z. B. from an intermediate
  • Fuel cell is driven, suitable.
  • a generic module is known for example from EP 1 369 557 A1.
  • Their evaporation unit has a heating element in the form of a glow plug, is vaporized by the diesel fuel and upstream of a diesel particulate filter or NGy storage catalyst is introduced into an exhaust gas stream of a vehicle exhaust system to regenerate the filter or catalyst at periodic intervals.
  • a tube formed integrally with the evaporation unit and having an outlet opening for the fuel vapor projects partially into the exhaust gas flow.
  • the evaporation unit is a housing having a first portion in which the Liquid is vaporized, and having a downstream second portion which projects into the main line and having a plurality of outlet openings for the steam.
  • the assembly according to the invention is characterized by a better distribution of the vapor in the near field of the evaporation unit, since the steam is not concentrated in one point, but over a plurality of outlet openings, which are preferred are spaced apart, is introduced into the gas stream.
  • the second portion is cylindrical and arranged perpendicular to the flow direction of the gas flow in the main line.
  • the cross section of the second section is chosen as small as possible.
  • the outlet openings are arranged in at least one row, which is oriented in particular parallel to the longitudinal axis of the second portion.
  • the outlet openings are distributed over almost the entire length of the second section.
  • the outlet openings should have approximately the same distance from each other.
  • Outlet openings are provided which form an angle with each other with respect to a central axis of the second portion. In this way, a second dimensions is detected in the introduction of the steam.
  • a particularly advantageous embodiment results from the fact that the rows are arranged symmetrically with respect to the flow direction of the gas stream in the main line.
  • a second aspect of the invention provides an assembly of the type mentioned above, the evaporation unit comprising a housing having a first portion in which a heating element is arranged, and a downstream second, heating element-free portion which projects from outside the main line and along its Length at least one inlet opening for the gas stream, a mixing zone and an outlet opening for has the steam.
  • the inlet opening Through the inlet opening, a part of the gas stream can enter the second section of the evaporation unit and mix in it with the vapor generated in the first section by the heating element before the mixture leaves the housing of the evaporation unit via the outlet opening.
  • the second section can in turn be formed as narrow as possible in order to generate the lowest possible back pressure.
  • the premix rate can be varied within certain limits, for example premix rates of 50% are possible inside the evaporation unit.
  • Another advantage of the embodiment is that the flow energy of the gas stream is used, which transfers to the premixed vapor, which then flows at a higher pressure via the outlet opening in the main line.
  • the inlet port faces the direction of flow of the gas stream to direct a particularly large amount of gas into the mixing zone.
  • Good mixing of the steam with the gas stream can be achieved by combining both measures by providing both an inlet opening for the gas stream with mixing zone and a plurality of outlet openings.
  • an anti-rotation device is provided between the main line and the housing of the evaporation unit, which predetermines a predetermined angular orientation of the openings in the second section relative to the main line during assembly.
  • Such an anti-twist device ensures the correct installation of the evaporation unit and, during operation, ensures the correct alignment of the openings in the second section relative to the gas flow in the main line. It goes without saying that such an anti-twist device can advantageously be used in any assembly with an evaporation unit in order to fix the evaporation unit in a positionally defined manner on a support member, and is not necessarily restricted to the assemblies described in the independent claims.
  • a particularly simple embodiment, which is also inexpensive, results from the fact that the rotation of a groove and an extension projecting into the groove, such as a dowel pin or a screw having.
  • FIG. 1 is a side view of an assembly according to the invention.
  • FIG. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1, wherein only the evaporation unit has been represented;
  • Figure 3 is a section along the line III-III in Figure 1, showing the rotation between the main line and the housing of the evaporation unit;
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section of the second section of the housing of an evaporation unit used in an assembly according to a second embodiment
  • Figure 5 is a cross-section through the second portion of the housing of an evaporation unit used in an assembly according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic representation of an exhaust system with an assembly according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of a reforming device with an assembly according to the invention.
  • Figure 1 shows an assembly 10 according to the invention, which has a main line 12 in which a gas flow is guided.
  • the assembly 10 is part of an exhaust system of an internal combustion engine or a reforming device for generating a hydrogen-containing gas.
  • the assembly 10 comprises an evaporation unit 14, which is shown again separately in FIG.
  • the evaporation unit 14 has a housing 16 with a first portion 18 in which a heating element 20 in. Form of a glow plug is arranged, and a downstream second section 22 which extends into the main line 12 ( Figure 1).
  • the first section 18 is arranged completely outside the main line 12, so that the second section 22 projects from the outside into the main line 12.
  • the second portion 22 is cylindrical and oriented perpendicular to the flow direction of the gas flow, which is indicated by the arrow P, in the main line 12.
  • the second portion 22 is formed as an elongate, thin tube and has no heating element.
  • an inlet opening 24 for the gas flow which faces the flow direction P of the gas stream, one of these downstream mixing zone 26 and a discharge opening 28 for the steam provided, the latter in the flow direction P of the gas flow and shows with respect to the cross section the main line 12 is arranged approximately centrally.
  • a rotation lock 30 is provided (see in particular Figure 3), which predetermines a certain angular orientation of the openings 24, 28 in the second section 22 relative to the main line 12 during assembly.
  • the anti-rotation device 30 is formed by a provided in a mounting bushing 32 and a groove 34 projecting into the groove 34 extension 36, which is designed in the embodiment shown as a dowel pin. Alternatively, the use of a screw is possible.
  • an oxidizable liquid, in particular fuel is introduced via a feed line 38 into an evaporation space 40 formed in the first section 18 and surrounding the heating element 20, where it is vaporized.
  • the vapor passes through an opening 42 in the second section 22, where it mixes with a portion of the gas stream, which passes through the inlet opening 24 into the interior of the second section 22.
  • the mixing zone 26 is provided between the inlet opening 24 and the outlet opening 28.
  • the steam pre-mixed with the gas stream leaves the housing of the evaporation unit 14 via the outlet opening 28.
  • the inlet opening 24 is arranged between the opening 42 and the mixing zone 26.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of the second portion 22, wherein the same or functionally identical components carry the same reference numerals and will be discussed below only the differences from the previously described assembly.
  • the second section 22 has several
  • Outlet openings 28 which are arranged in a row and distributed over almost the entire length of the second portion 22, which in turn extends almost over the entire cross section of the main line 12. All outlet openings 28 are oriented here in the flow direction. Again, the mixing zone 26 (shown in dark) is arranged between the inlet opening 24 and the outlet openings 28, wherein no heating element is provided in this area.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the second section 22, in which a plurality of (here two) rows of outlet openings 28 are provided, wherein only one outlet opening 28 can be seen in the figure of each row.
  • the rows are arranged symmetrically with respect to the flow direction P of the gas flow in the main conduit 12 and enclose an angle ⁇ of approximately 135 ° with respect to a central axis M of the second portion 22. In this way an even better distribution of the steam is achieved, in particular a second dimension is thereby addressed.
  • the anti-rotation device 30 also offers advantages independent of the configuration of the second section 22, but is particularly favorable in the embodiments shown, since it ensures the correct angular alignment during assembly and during operation of the evaporation unit.
  • the assembly 10 as shown in Figure 6, be part of an exhaust system 52 for an internal combustion engine 54, wherein the main line 12 then represents an exhaust pipe.
  • the exhaust system 52 has an exhaust gas purification device 56 in the form of a particulate filter with upstream oxidation catalyst or a NO x storage catalytic converter.
  • the evaporation unit 14 is with respect to the guided in the main line 12 Exhaust gas flow upstream of the exhaust gas purification device 56 is arranged to regenerate them at periodic intervals.
  • the main conduit 12 may be a supply conduit of a reforming means 58 for producing a hydrogen-containing gas, the evaporation unit 14 being preceded by a catalyst 60 which generates a hydrogen-containing gas from a fuel-air mixture (see FIG. 7).

Abstract

Eine Baugruppe (10), insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine oder eine Reformierungseinrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases, weist eine Hauptleitung (12), in der ein Gasstrom geführt ist, sowie eine Verdampfungseinheit (14) zum Verdampfen einer oxidierbaren Flüssigkeit und zum Einleiten eines aus der oxidierbaren Flüssigkeit erzeugten Dampfes in den Gasstrom auf. Um eine bessere Vermischung des Dampfes mit dem Gasstrom zu erzielen, hat die Verdampfungseinheit (14) gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Gehäuse (16) mit einem ersten Abschnitt (18), in dem die Flüssigkeit verdampft wird, und einem nachgeschalteten zweiten Abschnitt (22), der in die Hauptleitung (12) ragt und mehrere Austrittsöffnungen (28) für den Dampf aufweist. Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht vor, daß nur im ersten Abschnitt (18) ein Heizelement angeordnet ist und der zweite Abschnitt (22) entlang seiner Länge wenigstes eine Einlaßöffnung (24) für den Gasstrom, eine Mischzone (26) sowie eine Austrittsöffnung (28) für den Dampf aufweist.

Description

Baugruppe mit einer Verdampfungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einer Hauptleitung, in der ein
Gasstrom geführt ist, sowie einer Verdampfungseinheit zum Verdampfen einer oxidierbaren Flüssigkeit und zum Einleiten eines aus der oxidierbaren Flüssigkeit erzeugten Dampfes in den Gasstrom, der insbesondere stromauf- oder stromabwärts eines Verbrauchers liegt. Eine solche Baugruppe ist insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine (wobei letztere in diesem Fall den Verbraucher darstellt) oder für eine Reformierungseinrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases, die ebenfalls mit einem Verbraucher gekoppelt ist, der z. B. von einer zwischengeschalteten
Brennstoffzelle angetrieben wird, geeignet.
Eine gattungsgemäße Baugruppe ist beispielsweise aus der EP 1 369 557 A1 bekannt. Deren Verdampfungseinheit weist ein Heizelement in Form einer Glühkerze auf, mittels der Dieselkraftstoff verdampft und stromaufwärts eines Dieselpartikelfilters oder NGy-Speicherkatalysators in einen Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage eingebracht wird, um den Filter bzw. Katalysator in periodischen Abständen zu regenerieren. Zu diesem Zweck ragt ein an die Verdampfungseinheit angeformtes Röhrchen, das eine Auslaßöffnung für den Kraftstoffdampf aufweist, teilweise in den Abgasstrom hinein.
Ist die eingebrachte Dampfmenge im Vergleich zum Gasstrom gering und arbeitet die Verdampfungseinheit mit niedrigem Druck, so findet keine optimale Vermischung des Kraftstoffdampfes mit dem Gasstrom statt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Baugruppe mit einer Verdampfungseinheit zu schaffen, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine bessere Vermischung des Dampfes mit dem Gasstrom sowie geringe Herstellungskosten auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bei einer Baugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Verdampfungseinheit ein Gehäuse mit einem ersten Abschnitt, in dem die Flüssigkeit verdampft wird, und einem nachgeschalteten zweiten Abschnitt aufweist, der in die Hauptleitung ragt und mehrere Austrittsöffnungen für den Dampf aufweist. Gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Verdampfungseinheit, die lediglich eine Austrittsöffnung aufweist, zeichnet sich die erfindungsgemäße Baugruppe durch eine bessere Verteilung des Dampfes im Nahfeld der Verdampfungseinheit aus, da der Dampf nicht in einem Punkt konzentriert ist, sondern über mehrere Austrittsöffnungen, die bevorzugt voneinander beabstandet sind, in den Gasstrom eingebracht wird.
Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt zylindrisch ausgebildet und senkrecht zur Strömungsrichtung des Gasstroms in der Hauptleitung angeordnet. Um einen möglichst geringen Gegendruck in der Hauptleitung aufzubauen, wird dabei der Querschnitt des zweiten Abschnitts so gering wie möglich gewählt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Austrittsöffnungen in wenigstens einer Reihe angeordnet, die insbesondere parallel zur Längsachse des zweiten Abschnitts orientiert ist.
Um eine besonders gleichmäßige Verteilung des Dampfes über den gesamten Hauptleitungsquerschnitt zu erzielen, sind die Austrittsöffnungen über nahezu die gesamte Länge des zweiten Abschnitts verteilt. Zusätzlich sollten die Austrittsöffnungen in etwa gleiche Abstände voneinander aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Reihen von
Austrittsöffnungen vorgesehen, die bezüglich einer Mittelachse des zweiten Abschnitts einen Winkel miteinander einschließen. Auf diese Weise wird bei der Einleitung des Dampfes auch eine zweite Dimensionen erfaßt.
Eine besonders günstige Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß die Reihen bezüglich der Strömungsrichtung des Gasstroms in der Hauptleitung symmetrisch angeordnet sind.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine Baugruppe der eingangs genannten Art vor, deren Verdampfungseinheit ein Gehäuse mit einem ersten Abschnitt, in dem ein Heizelement angeordnet ist, und einem nachgeschalteten zweiten, heizelementfreien Abschnitt aufweist, der von außerhalb der Hauptleitung in diese hineinragt und entlang seiner Länge wenigstens eine Einlaßöffnung für den Gasstrom, eine Mischzone sowie eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist. Durch die Einlaßöffnung kann ein Teil des Gasstroms in den zweiten Abschnitt der Verdampfungseinheit eintreten und sich in diesem mit dem Dampf, der im ersten Abschnitt durch das Heizelement erzeugt wird, vermischen, bevor die Mischung über die Austrittsöffnung das Gehäuse der Verdampfungs- einheit verläßt. Da im zweiten Abschnitt kein Heizelement angeordnet ist und nur dieser in die Hauptleitung hineinragt, kann der zweite Abschnitt wiederum so schmal wie möglich ausgebildet werden, um einen möglichst geringen Gegendruck zu erzeugen. Durch diese Ausgestaltung verläßt der Dampf die Verdampfungseinheit in einem bereits vorgemischten Zustand, wodurch die verbleibende nötige Vermischung außerhalb der Verdampfungseinheit verringert wird. Die Vormischrate kann innerhalb gewisser Grenzen variiert werden, so sind beispielsweise Vormischraten von 50 % im Inneren der Verdampfungseinheit möglich. Ein weiterer Vorteil der Ausgestaltung besteht darin, daß die Strömungsenergie des Gasstroms genutzt wird, die sich auf den vorvermischten Dampf überträgt, der dann mit einem höheren Druck über die Austrittsöffnung in die Hauptleitung strömt.
Vorzugsweise zeigt die Einlaßöffnung gegen die Strömungsrichtung des Gasstroms, um eine besonders große Gasmenge in die Mischzone zu leiten.
Eine gute Vermischung des Dampfes mit dem Gasstrom läßt sich durch Kombination beider Maßnahmen erreichen, indem sowohl eine Einlaßöffnung für den Gasstrom mit Mischzone als auch mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Hauptleitung und dem Gehäuse der Verdampfungseinheit eine Verdrehsicherung vorgesehen, die eine vorbestimmte Winkelausrichtung der Öffnungen im zweiten Abschnitt relativ zur Hauptleitung bei der Montage vorgibt. Eine solche Verdrehsicherung gewährleistet den richtigen Einbau der Verdampfungseinheit und sichert im Betrieb die korrekte Ausrichtung der Öffnungen im zweiten Abschnitt relativ zum Gasstrom in der Hauptleitung. Es versteht sich von selbst, daß eine solche Verdrehsicherung bei einer beliebigen Baugruppe mit einer Verdampfungseinheit vorteilhaft eingesetzt werden kann, um die Verdampfungseinheit lagedefiniert an einem Tragteil zu befestigen, und nicht zwingend auf die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Baugruppen beschränkt ist. Eine besonders einfache Ausgestaltung, die zugleich kostengünstig ist, ergibt sich dadurch, daß die Verdrehsicherung eine Nut und einen in die Nut hineinragenden Fortsatz, z.B. einen Spannstift oder eine Schraube, aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe;
- Figur 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il in Figur 1 , wobei nur die Verdampfungseinheit dargestellt wurde;
- Figur 3 einen Schnitt längs der Linie Ill-Ill in Figur 1 , der die Verdrehsicherung zwischen der Hauptleitung und dem Gehäuse der Verdampfungseinheit zeigt;
- Figur 4 einen schematischen Längsschnitt des zweiten Abschnitts des Gehäuses einer Verdampfungseinheit, die in einer Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform eingesetzt wird;
- Figur 5 einen Querschnitt durch den zweiten Abschnitt des Gehäuses einer Verdampfungseinheit, die in einer Baugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird;
- Figur 6 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe; und
- Figur 7 eine schematische Darstellung einer Reformierungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Baugruppe 10, die eine Hauptleitung 12 aufweist, in der ein Gasstrom geführt ist. Insbesondere ist die Baugruppe 10 Teil einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine oder einer Reformierungseinrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases. Die Baugruppe 10 umfaßt eine Verdampfungseinheit 14, die in der Figur 2 noch einmal separat dargestellt ist.
Die Verdampfungseinheit 14 hat ein Gehäuse 16 mit einem ersten Abschnitt 18, in dem ein Heizelement 20 in . Form einer Glühkerze angeordnet ist, und einem nachgeschalteten zweiten Abschnitt 22, der sich in die Hauptleitung 12 erstreckt (Figur 1). Der erste Abschnitt 18 ist vollständig außerhalb der Hauptleitung 12 angeordnet, so daß der zweite Abschnitt 22 von außen in die Hauptleitung 12 hineinragt. Der zweite Abschnitt 22 ist zylindrisch ausgebildet und senkrecht zur Strömungsrichtung des Gasstroms, die durch den Pfeil P angedeutet ist, in der Hauptleitung 12 orientiert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der zweite Abschnitt 22 als längliches, dünnes Rohr ausgebildet und weist kein Heizelement auf. Entlang seiner Länge sind im zweiten Abschnitt 22 eine Einlaßöffnung 24 für den Gasstrom, die gegen die Strömungsrichtung P des Gasstroms zeigt, eine dieser nachgeschaltete Mischzone 26 sowie eine Austrittsöffnung 28 für den Dampf vorgesehen, wobei letztere in Strömungsrichtung P des Gasstroms zeigt und bezüglich des Querschnitts der Hauptleitung 12 in etwa mittig angeordnet ist.
Zwischen der Hauptleitung 12 und dem Gehäuse 16 der Verdampfungseinheit 14 ist eine Verdrehsicherung 30 vorgesehen (siehe insbesondere Figur 3), die bei der Montage eine bestimmte Winkelausrichtung der Öffnungen 24, 28 im zweiten Abschnitt 22 relativ zur Hauptleitung 12 vorgibt.
Die Verdrehsicherung 30 ist durch eine in einer Befestigungsbuchse 32 vorgesehene Nut 34 und einen in die Nut 34 hineinragenden Fortsatz 36 gebildet, der bei der gezeigten Ausführungsform als Spannstift ausgeführt ist. Alternativ ist die Verwendung einer Schraube möglich.
Im Betrieb der Verdampfungseinheit 14 wird eine oxidierbare Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, über eine Zuführleitung 38 in einen im ersten Abschnitt 18 ausgebildeten Verdampfungsraum 40, der das Heizelement 20 umgibt, eingeleitet und dort verdampft. Der Dampf gelangt über eine Öffnung 42 in den zweiten Abschnitt 22, wo er sich mit einem Teil des Gasstroms, der durch die Einlaßöffnung 24 ins Innere des zweiten Abschnitts 22 gelangt, vermischt. Zu diesem Zweck ist zwischen der Einlaßöffnung 24 und der Austrittsöffnung 28 die Mischzone 26 vorgesehen. Der mit dem Gasstrom vorvermischte Dampf verläßt schließlich über die Austrittsöffnung 28 das Gehäuse der Verdampfungseinheit 14. Es ist zu beachten, daß die Einlaßöffnung 24 zwischen der Öffnung 42 und der Mischzone 26 angeordnet ist. Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 22, wobei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und im folgenden nur auf die Unterschiede zur bisher beschriebenen Baugruppe eingegangen wird.
In der Ausgestaltung der Figur 4 weist der zweite Abschnitt 22 mehrere
Austrittsöffnungen 28 auf, die in einer Reihe angeordnet und über nahezu die gesamte Länge des zweiten Abschnitts 22 verteilt sind, der sich wiederum nahezu über den gesamten Querschnitt der Hauptleitung 12 erstreckt. Sämtliche Austrittsöffnungen 28 sind hier in Strömungsrichtung orientiert. Wieder ist zwischen der Einlaßöffnung 24 und den Austrittsöffnungen 28 die Mischzone 26 (dunkel dargestellt) angeordnet, wobei in diesem Bereich kein Heizelement vorgesehen ist.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 22, bei der mehrere (hier zwei) Reihen von Austrittsöffnungen 28 vorgesehen sind, wobei in der Figur von jeder Reihe jeweils nur eine Austrittsöffnung 28 zu sehen ist. Die Reihen sind bezüglich der Strömungsrichtung P des Gasstroms in der Hauptleitung 12 symmetrisch angeordnet und schließen bezüglich einer Mittelachse M des zweiten Abschnitts 22 einen Winkel α von etwa 135° miteinander ein. Auf diese Weise wird eine noch bessere Verteilung des Dampfes erreicht, insbesondere wird dadurch eine zweite Dimension angesprochen.
Natürlich kann bei der Ausgestaltung gemäß den Figuren 4 und 5 auch auf die Einlaßöffnung 24 verzichtet werden. Ebenso bietet die Verdrehsicherung 30 auch unabhängig von der Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 22 Vorteile, ist jedoch insbesondere bei den gezeigten Ausführungsformen günstig, da sie die korrekte Winkelausrichtung bei der Montage und im Betrieb der Verdampfungseinheit gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Baugruppe 10 kann, wie in Figur 6 gezeigt ist, Teil einer Abgasanlage 52 für eine Verbrennungskraftmaschine 54 sein, wobei die Hauptleitung 12 dann eine Abgasleitung darstellt. Die Abgasanlage 52 weist eine Abgasreinigungsvorrichtung 56 in Form eines Partikelfilters mit vorgeschaltetem Oxidationskatalysator oder eines NOx-Speicherkatalysators auf. Die Verdampfungseinheit 14 ist bezüglich des in der Hauptleitung 12 geführten Abgasstroms stromaufwärts der Abgasreinigungsvorrichtung 56 angeordnet, um diese in periodischen Abständen zu regenerieren.
Alternativ kann es sich bei der Hauptleitung 12 um eine Zuführleitung einer Reformierungseinrichtung 58 zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases handeln, wobei die Verdampfungseinheit 14 einem Katalysator 60 vorgeschaltet ist, der aus einem Kraftstoff-Luft-Gemisch ein wasserstoffhaltiges Gas erzeugt (siehe Figur 7).

Claims

Patentansprüche
1. Baugruppe mit einer Hauptleitung (12), in der ein Gasstrom geführt ist, sowie einer Verdampfungseinheit (14) zum Verdampfen einer oxidierbaren Flüssigkeit und zum Einleiten eines aus der oxidierbaren Flüssigkeit erzeugten Dampfes in den Gasstrom, der insbesondere stromauf- oder stromabwärts eines Verbrauchers liegt, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine oder eine Reformierungseinrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungseinheit (14) ein Gehäuse (16) mit einem ersten Abschnitt (18), in dem die Flüssigkeit verdampft wird, und einem nachgeschalteten zweiten Abschnitt (22) aufweist, der in die Hauptleitung (12) ragt und mehrere Austrittsöffnungen (28) für den Dampf aufweist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (22) zylindrisch ausgebildet und senkrecht zur Strömungsrichtung (P) des Gasstroms in der Hauptleitung (12) angeordnet ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (28) in wenigstens einer Reihe angeordnet sind.
4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (28) über nahezu die gesamte Länge des zweiten Abschnitts (22) verteilt sind.
5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von Austrittsöffnungen (28) vorgesehen sind, die bezüglich einer Mittelachse (M) des zweiten Abschnitts (22) einen Winkel (α) miteinander einschließen.
6. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen bezüglich der Strömungsrichtung (P) des Gasstroms in der Hauptleitung (12) symmetrisch angeordnet sind.
7. Baugruppe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Hauptleitung (12), in der ein Gasstrom geführt ist, sowie einer Verdampfungseinheit (14) zum Verdampfen einer oxidierbaren Flüssigkeit und zum Einleiten eines aus der oxidierbaren Flüssigkeit erzeugten Dampfes in den Gasstrom, der insbesondere stromauf- oder stromabwärts eines Verbrauchers liegt, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine oder eine Reformierungseinrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungseinheit (14) ein Gehäuse (16) mit einem ersten Abschnitt (18), in dem ein Heizelement (20) angeordnet ist, und einem nachgeschalteten zweiten, heizelementfreien Abschnitt (22) aufweist, der von außerhalb der Hauptleitung (12) in diese hineinragt und entlang seiner Länge wenigstes eine Einlaßöffnung (24) für den Gasstrom, eine Mischzone (26) sowie wenigstens eine Austrittsöffnung (28) für den Dampf aufweist.
8. Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (24) gegen die Strömungsrichtung (P) des Gasstroms zeigt.
9. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hauptleitung (12) und dem Gehäuse (16) der
Verdampfungseinheit (14) eine Verdrehsicherung (30) vorgesehen ist, die eine vorbestimmte Winkelausrichtung der Öffnungen (24, 28) im zweiten Abschnitt (22) relativ zur Hauptleitung (12) bei der Montage vorgibt.
10. Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung (30) eine Nut (34) und einen in die Nut (34) hineinragenden
Fortsatz (36) aufweist.
PCT/EP2007/006067 2006-07-07 2007-07-09 Baugruppe mit einer verdampfungseinheit WO2008003519A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006031545.6 2006-07-07
DE102006031545A DE102006031545A1 (de) 2006-07-07 2006-07-07 Baugruppe mit einer Verdampfungseinheit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008003519A1 true WO2008003519A1 (de) 2008-01-10

Family

ID=38566145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/006067 WO2008003519A1 (de) 2006-07-07 2007-07-09 Baugruppe mit einer verdampfungseinheit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006031545A1 (de)
WO (1) WO2008003519A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2922468A1 (fr) * 2007-10-23 2009-04-24 Faurecia Sys Echappement Vaporisateur de liquide et ligne d'echappement de vehicule automobile a moteur thermique equipee d'un tel vaporisateur.
CN102510975A (zh) * 2009-09-30 2012-06-20 株式会社Ihi 点火装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0537968A1 (de) * 1991-10-16 1993-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Minderung von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus Brennkraftmaschinen
US5431894A (en) * 1992-08-18 1995-07-11 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Prevention of ammonia decomposition
WO2002064954A1 (de) * 2001-02-13 2002-08-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zur nachmotorischen einbringung eines hilfsmittels in einen abgasstrom
WO2003014541A1 (de) * 2001-08-03 2003-02-20 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur thermischen konditionierung und zuführung eines thermisch und/oder chemisch aktiven mittels in eine abgasreinigungsanlage
EP1369557A1 (de) 2002-06-07 2003-12-10 Zeuna-Stärker Gmbh & Co Kg Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor mit mittels Kraftstoffdampfeindüsung diskontinuierlich regenerierbarem Abgasreinigungssystem
EP1533489A2 (de) * 2003-11-20 2005-05-25 J. Eberspächer GmbH Co. KG Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, und Verfahren zum Betreiben eines Abgasbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine
DE202006004095U1 (de) * 2006-03-15 2006-05-11 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0537968A1 (de) * 1991-10-16 1993-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Einrichtung zur Minderung von Stickstoffoxiden in Rauchgasen aus Brennkraftmaschinen
US5431894A (en) * 1992-08-18 1995-07-11 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Prevention of ammonia decomposition
WO2002064954A1 (de) * 2001-02-13 2002-08-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und verfahren zur nachmotorischen einbringung eines hilfsmittels in einen abgasstrom
WO2003014541A1 (de) * 2001-08-03 2003-02-20 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur thermischen konditionierung und zuführung eines thermisch und/oder chemisch aktiven mittels in eine abgasreinigungsanlage
EP1369557A1 (de) 2002-06-07 2003-12-10 Zeuna-Stärker Gmbh & Co Kg Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor mit mittels Kraftstoffdampfeindüsung diskontinuierlich regenerierbarem Abgasreinigungssystem
EP1533489A2 (de) * 2003-11-20 2005-05-25 J. Eberspächer GmbH Co. KG Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, und Verfahren zum Betreiben eines Abgasbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine
DE202006004095U1 (de) * 2006-03-15 2006-05-11 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2922468A1 (fr) * 2007-10-23 2009-04-24 Faurecia Sys Echappement Vaporisateur de liquide et ligne d'echappement de vehicule automobile a moteur thermique equipee d'un tel vaporisateur.
CN102510975A (zh) * 2009-09-30 2012-06-20 株式会社Ihi 点火装置
EP2484973A1 (de) * 2009-09-30 2012-08-08 IHI Corporation Zündvorrichtung
EP2484973A4 (de) * 2009-09-30 2013-03-13 Ihi Corp Zündvorrichtung
US9395083B2 (en) 2009-09-30 2016-07-19 Ihi Corporation Ignition device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006031545A1 (de) 2008-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2865861B1 (de) Kataylsatoranordnung mit Injektionsabschnitt
DE112007002155B4 (de) Abgasbehandlungs-Aufnahmevorrichtung, -System und -Verfahren
DE102006024778B3 (de) Statischer Mischer und Abgasbehandlungseinrichtung
DE10256769B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
DE102005011657B4 (de) Elektrisches Verdampferrohr für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine und Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem derartigen Verdampferrohr
EP1802915A2 (de) Brenner für gasturbine
DE102008032109A1 (de) Abgasreinigungseinrichtung für einen Motor
EP2687286A2 (de) Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
DE102008017395B4 (de) Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren
EP1191995A1 (de) Vorrichtung zur beaufschlagung eines strömenden gases mit einem reaktionsmittel
DE102005023398A1 (de) Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug
DE10225273B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
DE102006011670A1 (de) Verdampfungsvorrichtung für eine Kfz-Abgasanlage, Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen einer Verdampfungsvorrichtung
DE102016000761A1 (de) Emulgiersystem und Emulgierverfahren
EP1567253B1 (de) Zerstäubungsanordnung
DE102008053669A1 (de) Abgasanlage für ein Fahrzeug
WO2008046681A1 (de) Verbindungseinheit zur montage in einem abgasstrang einer verbrennungskraftmaschine
DE102013221428B4 (de) Katalysatoranordnung mit Injektionsabschnitt
WO2008003519A1 (de) Baugruppe mit einer verdampfungseinheit
DE102012014528A1 (de) Mehrstufiger Plattenmischer
DE102013223033A1 (de) Katalysatoranordnung mit Injektionsabschnitt
DE10156657C2 (de) Zweistoff-Injektor
DE3614115C2 (de)
EP3752721B1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung zum eindosieren eines flüssigen abgasnachbehandlungsmittels
WO2004025090A1 (de) Abgasreinigungsanlage und verfahren zur zur reinigung von abgasen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07785944

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07785944

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1