WO2008135176A1 - Verdampfereinheit zur einbringung einer oxidierbaren substanz in den gasstrom einer abgasleitung - Google Patents

Verdampfereinheit zur einbringung einer oxidierbaren substanz in den gasstrom einer abgasleitung Download PDF

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WO2008135176A1
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evaporator unit
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Tobias Danner
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    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus

Definitions

  • Evaporator unit for introducing an oxidizable substance in the gas stream of an exhaust pipe
  • the invention relates to an evaporator unit for introducing an oxidizable substance into the gas stream of an exhaust pipe, comprising a housing having a section projecting into the exhaust pipe with an outlet opening, and a heating element formed in a housing
  • Chamber is arranged.
  • Such evaporator units are known and serve, for example, to introduce fuel into the exhaust gas stream upstream of a particle filter with upstream oxidation catalyst in order to effect a regeneration of the particle filter in this way.
  • the object of the invention is to provide for a more even and faster evaporation of the oxidizable substance.
  • the section extending close to the outlet opening has an intercepting element which prevents drops of the oxidizable substance from reaching the inner wall of the exhaust pipe. Since the drops can no longer settle on the inner wall of the exhaust pipe, a more uniform and faster evaporation is achieved.
  • FIG. 1 shows an evaporator unit 10, the housing 12 of which projects with a section 14 into an exhaust gas line 16 and has an outlet opening 18. Inside the housing 12, a chamber is formed, in which a heating element 20 is arranged in the form of a glow plug.
  • the housing 12 also has an inlet port 22 for fuel.
  • the arrow A indicates the main flow direction of the exhaust gas.
  • the section 14 has near the outlet opening 18 (here just below the outlet opening 18) an interceptor 24 in the form of a cup-like drip. When only a small amount of drops exit the outlet port 18, they collect in the drip and evaporate in the hot environment of the exhaust gas.
  • a wire mesh or braid, foam, or other porous material may be used to act as the interceptor 24 to catch the drops.
  • 26 designates the liquid ascending in the chamber 28.
  • 30 denotes a drop formed at the outlet port.
  • the steam exiting the outlet opening 18 bears the reference numeral 32.
  • FIGS. 3 to 5 show a further embodiment of the evaporator unit 10.
  • a planar guide plate is used as the intercepting element 24. This is also mounted below the outlet opening 18 and increases in the flow direction A of the exhaust gas seen.
  • the drops 30 which reach the vortex zone 34 of the flow 36 on the downstream side of the section 14 are led to the outside of the guide plate.
  • the exhaust gas has a higher flow velocity.
  • the flow separation due to the section 14 projecting into the exhaust gas line is designated 38. Due to the difference in velocity between the drops and the exhaust gas, a better evaporation of the liquid substance, in particular of the fuel, takes place.
  • FIG. 6 has a section 14 projecting into the exhaust pipe, which is oval in cross-section in order to avoid the abovementioned swirl area downstream of the section 14.
  • an additional guide plate as a capture element 24, such as shown in Figure 7, which is arranged at an acute angle to the main flow direction A of the exhaust gas, also an altered vortex 40 for better mixing of the steam with the exhaust gas flow can be generated.
  • the evaporator unit 10 effects a better mixing of the introduced oxidizable substance with the exhaust gas flow.

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Abstract

Eine Verdampf ereinheit zur Einbringung einer oxidierbaren Substanz in den Gasstrom einer Abgasleitung, mit einem Gehäuse (12), das einen in die Abgasleitung (16) ragenden Abschnitt (14) mit einer Auslaßöffnung (18) aufweist, und einem Heizelement (20), das in einer im Gehäuse (12) ausgebildeten Kammer (28) angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, da:ä der in die Abgasleitung ragende Abschnitt (14) nahe der Auslaßöffnung (18) ein Abfangelement (24) aufweist, das verhindert, daß Tropfen der oxidierbaren Substanz zur Innenwandung der Abgasleitung gelangen.

Description

Verdampfereinheit zur Einbringung einer oxidierbaren Substanz in den Gasstrom einer Abgasleitung
Die Erfindung betrifft eine Verdampfereinheit zur Einbringung einer oxidierbaren Substanz in den Gasstrom einer Abgasleitung, mit einem Gehäuse, das einen in die Abgasleitung ragenden Abschnitt mit einer Auslaßöffnung aufweist, und einem Heizelement, das in einer im Gehäuse ausgebildeten
Kammer angeordnet ist.
Derartige Verdampfereinheiten sind bekannt und dienen beispielsweise dazu, Kraftstoff in den Abgasstrom stromaufwärts eines Partikelfilters mit vorge- schaltetem Oxidationskatalysator einzubringen, um auf diese Weise eine Regeneration des Partikelfilters zu bewirken.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen können kleine Tropfen der oxidierbaren Substanz die Auslaßöffnung des in den Abgasleitung ragenden Abschnitts erreichen. Diese geraten in einen stromabwärts des in die Abgasleitung ragenden Abschnitts gebildeten Wirbel und fließen schließlich an der Außenwand des Abschnitts nach unten, wo sie sich an der Innenwandung der Abgasleitung sammeln. Die Verdampfung dieser Tropfen ist sehr zeitintensiv und hängt von der Oberflächentemperatur der Leitungswandung in diesem Bereich ab.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine gleichmäßigere und schnellere Verdampfung der oxidierbaren Substanz zu sorgen.
Erfindungsgemäß weist dazu bei einer Verdampfereinheit der eingangs genannten Art der in die Abgasleitung ragende Abschnitt nahe der Auslaßöffnung ein Abfangelement auf, das verhindert, daß Tropfen der oxidierbaren Substanz zur Innenwandung der Abgasleitung gelangen. Da sich die Tropfen nun nicht mehr an der Innenwandung der Abgasleitung absetzen können, wird eine gleichmäßigere und schnellere Verdampfung erreicht.
Die erfindungsgemäße Verdampfereinheit inklusive spezieller Ausgestaltungen wird anhand der beigefügten Figuren 1 bis 7 erläutert. Figur 1 zeigt eine Verdampfereinheit 10, deren Gehäuse 12 mit einem Abschnitt 14 in eine Abgasleitung 16 ragt und eine Auslaßöffnung 18 aufweist. Im Inneren des Gehäuses 12 ist eine Kammer ausgebildet, in der ein Heizelement 20 in Form einer Glühkerze angeordnet ist. Das Gehäuse 12 weist außerdem eine Einlaßöffnung 22 für Kraftstoff auf. Der Pfeil A bezeichnet die Hauptströmungsrichtung des Abgases. Der Abschnitt 14 hat nahe der Auslaßöffnung 18 (hier genau unterhalb der Auslaßöffnung 18) ein Abfangelement 24 in Form eines pfannenartig ausgebildeten Tropfenfängers. Wenn nur eine kleine Menge von Tropfen aus der Auslaßöffnung 18 austritt, sammeln sie sich im Tropfenfänger und verdampfen in der heißen Umgebung des Abgases.
Um eine größere Oberfläche für die Verdampfung der Tropfen bereitzustellen, kann, wie in Figur 2 dargestellt, ein Drahtgestrick oder -geflecht, ein Schaum oder irgendein anderes poröses Material verwendet werden, das als Abfangelement 24 dient und die Tropfen auffängt. In Figur 2 ist mit 26 die in der Kammer 28 aufsteigende Flüssigkeit bezeichnet. 30 bezeichnet einen an der Auslaßöffnung gebildeten Tropfen. Der aus der Auslaßöffnung 18 austretende Dampf trägt das Bezugszeichen 32.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Verdampfereinheit 10. Hier wird als Abfangelement 24 eine ebene Führungsplatte verwendet. Diese ist ebenfalls unterhalb der Auslaßöffnung 18 angebracht und steigt in Strömungsrichtung A des Abgases gesehen an. Die Tropfen 30, die die Wirbelzone 34 der Strömung 36 auf der stromabwärtigen Seite des Abschnitts 14 erreichen, werden zur Außenseite der Führungsplatte geführt. Hier hat das Abgas eine höhere Strömungsgeschwindigkeit. In Figur 5 ist mit 38 die Strömungstrennung aufgrund des in die Abgasleitung ragenden Abschnitts 14 bezeichnet. Durch den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Tropfen und dem Abgas erfolgt eine bessere Verdampfung der flüssigen Substanz, insbesondere des Kraftstoffs.
Die in Figur 6 gezeigte Ausgestaltung weist einen in die Abgasleitung ragenden Abschnitt 14 auf, der im Querschnitt oval geformt ist, um den vorgenannten Wirbelbereich stromabwärts des Abschnitts 14 zu vermeiden. Durch Verwendung einer zusätzlichen Führungsplatte als Abfangelement 24, wie in Figur 7 dargestellt, das unter einem spitzen Winkel zur Hauptströmungsrichtung A des Abgases angeordnet ist, kann zudem ein veränderter Wirbel 40 zur besseren Vermischung des Dampfes mit dem Abgasstrom erzeugt werden.
Insgesamt läßt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine höhere Leistung der Verdampfereinheit 10 erzielen. Außerdem bewirkt die erfindungsgemäße Verdampfereinheit 10 eine bessere Vermischung der eingebrachten oxidierbaren Substanz mit dem Abgasstrom.

Claims

- -Patentanspruch
1. Verdampfereinheit zur Einbringung einer oxidierbaren Substanz in den Gasstrom einer Abgasleitung, mit
einem Gehäuse, das einen in die Abgasleitung ragenden Abschnitt mit einer Einlaßöffnung aufweist, und
einem Heizelement, das in einer im Gehäuse ausgebildeten Kammer angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der in die Abgasleitung ragende Abschnitt nahe der Einlaßöffnung ein Abfangelement aufweist, das verhindert, daß Tropfen der oxidierbaren Substanz zur Innenwandung der Abgasleitung gelangen.
PCT/EP2008/003308 2007-04-27 2008-04-24 Verdampfereinheit zur einbringung einer oxidierbaren substanz in den gasstrom einer abgasleitung WO2008135176A1 (de)

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