WO2013010700A1 - Anordnung zum einbringen eines zusatzstoffes in einen gasstrom - Google Patents

Anordnung zum einbringen eines zusatzstoffes in einen gasstrom Download PDF

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    • F01N2240/20—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 flow director or deflector
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    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for introducing an additive into a gas stream, in particular a reducing agent for generating a selective catalytic reduction in an exhaust stream of a diesel engine, with a introduction device, in particular at least one spray nozzle for introducing the additive into the gas stream and one in the area the introduction point angled gas guide for the gas stream.
  • nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas must be reduced.
  • One known possibility is to reduce the nitrogen oxides to nitrogen and water in a so-called selective catalytic reduction (SCR). This is done in a so-called SCR catalyst using a reducing agent injected into the exhaust gas.
  • SCR catalyst using a reducing agent injected into the exhaust gas.
  • a water-urea mixture can be used, the urea in the exhaust gas to ammonia decomposes, which reacts with the nitrogen oxides.
  • liquid fuel in the form of different hydrocarbon compounds (HC) can also be injected into the exhaust gas.
  • Exhaust gas is mixed and on the other hand the most complete evaporation or thermolysis of the liquid reducing agent is achieved in order to achieve high efficiency in the reduction and a deposit-free operation.
  • Due to the CO2 reduction measures previous systems no longer reach the necessary light-off temperature on time to meet the current emission standards. By laying the systems in the area close to the engine, the higher temperatures that are available there should make it possible to reach the light-off temperature in good time.
  • the problem here is the small footprint and the resulting flow guidance with strong bends.
  • the invention has for its object to provide an arrangement of the type mentioned, which gives good results even with extremely short mixing lengths and highly curved pipe guides and strong cross-sectional area changes of the tubes. This object is achieved in that in the region of the bend at least one guide plate is arranged in the gas guide, which divides the gas stream into partial streams and which impinges on the introduced additional stream.
  • the baffle serves as a mist eliminator and secondary atomizer for the introduced additive and as a heat exchanger with the
  • the baffle offers a multiple function, which makes optimal use of the short SCR mixing section.
  • the baffles are preferably formed and arranged so as to give the most uniform possible distribution of the gas flow. Through this Uniform distribution of the gas flow also results in the greatest possible uniform distribution of the introduced additive.
  • a further improvement results when the guide plate and the introduction device are arranged so that the introduced additive impinges on the guide plate at an acute angle, in particular with a so-called grazing incidence.
  • the aforementioned functions of the baffle can be particularly well realized.
  • at least one passage opening for the introduced additive is provided in at least one baffle in the region of an impact of introduced additive, in particular such that the additive is divided into two at least substantially equal currents on both sides of the baffle.
  • the introduced additive is thereby distributed from the point of introduction to the divided gas streams. It must not be provided on both sides of the baffle own insertion devices.
  • the size of the passage opening is chosen so that there is no lateral wetting of the passage opening with additive.
  • a deposit of additive in this area of the baffle can be prevented.
  • the baffles have according to a further embodiment of the invention preferably elevations and / or depressions, in particular in the form of nose-shaped forms and in particular in the wake to the passage openings. Through these elevations and depressions of the introduced additive is further distributed and fanned on the baffles. According to yet another embodiment of the invention, the baffles, in particular in the wake of the passage openings and optionally the elevations and depressions further breakthroughs and / or flapper. As a result, a turbulence of the gas stream and thus a further distribution of the additive in the gas stream can be achieved. Also, alignment of the gas flow to a subsequent module can be achieved.
  • the gas guide has a further bend, in particular downstream of the first bend. This allows a very narrow gas flow in the vicinity of the engine of a vehicle engine.
  • the second bend can be in the same direction as the first bend or the first bend in the opposite direction.
  • the guide plate is preferably designed and arranged such that the partial flows are distributed as equally as possible after the second bend. Also, at least one further gas guide plate may be present in the region of the second bend. Thus, a further uniform distribution or orientation of the gas stream can be achieved.
  • the deflection flaps are each formed out of the baffles.
  • the arrangement according to the invention may preferably have a channel with a round or oval inlet opening, a round or oval outlet opening. Opening and a connecting these tapered channel, in particular flat channel.
  • Such an arrangement can be used in particular in the engine-near range of motor vehicle engines. It is particularly preferred if no cross-sectional blocking devices, such as swirl flaps and the like, are arranged in the region of the tapered channel. Thus, the exhaust backpressure can be kept low.
  • a plurality of introduction devices are provided distributed over the channel width, in particular uniformly. Thus, the uniform distribution of the additive in the gas stream can be further improved.
  • cone-shaped, in particular slotted, protective sleeves are arranged around the insertion cone of the insertion devices, the opening angle of which is preferably somewhat greater than that of the insertion cone.
  • the protective sleeves allow undisturbed introduction of the additive from the exhaust gas flow, whereby a certain amount of exhaust gas can penetrate through the slots in the protective sleeves and can already mix with the additive.
  • the arrangement according to the invention is in particular between one
  • the use has been found to be particularly advantageous.
  • the flow axes of diesel oxidation catalyst and diesel particulate filter preferably run parallel, wherein the gas outlet opening of the diesel oxidation catalyst with the inventive arrangement the gas inlet opening of the diesel particulate filter is connected.
  • the introduction devices can preferably have a flat or fan-beam-like characteristic. This improves distribution over a shallow flow channel.
  • Fig. 2 is a partial view of the arrangement of FIG. 1 from the front, and
  • Fig. 3 is a partial perspective view of the arrangement according to
  • FIG. 1 shows a diesel oxidation catalyst 1 and a diesel particle filter 2 adjacent thereto.
  • the diesel oxidation catalyst 1 has a gas inlet opening 3 and a gas outlet opening 4, the diesel particle filter 2 a gas inlet opening 5 and a gas outlet opening 6.
  • the outlet opening 4 of the diesel oxidation catalyst 1 and the gas inlet opening 5 of the diesel particulate filter 2 are connected to one another via a channel arrangement 7 which is S-shaped in longitudinal section.
  • the gas flow I is thereby deflected twice by about 90 °.
  • the two deflections are in opposite directions, resulting in the S-shape of the channel assembly 7.
  • the two deflections could also be in the same direction, so that results in a longitudinal section C-shaped channel arrangement.
  • Such a configuration is appropriate when the diesel oxidation catalyst and the diesel particulate filter are arranged directly next to each other.
  • the channel arrangement 7 is formed by two shells 8, 9, which together define a tubular structure with an inlet opening 10 adapted to the outlet opening 4 of the diesel oxidation catalytic converter 1 and an outlet opening 11 adapted to the inlet opening 5 of the diesel particle filter 2.
  • the two shells 8, 9 are connected to each other gas-tight.
  • the shells 8, 9 in the region of the inlet opening 10 gas-tight with the diesel oxidation catalyst 1 and in the region of the outlet opening 1 1 gas-tightly connected to the diesel particulate filter 2.
  • the inlet opening 10 and the outlet opening 1 1 of the channel arrangement 7 is circular in cross-section.
  • the channel arrangement 7 is designed as a flat channel 7a, with an aspect ratio of approximately 2: 1 to approximately 4: 1.
  • a first gas guide plate 12 is arranged, which extends from the inlet opening 10 to the outlet opening 11.
  • the gas guide plate 12 is bent such that the end of the gas guide plate 12 located in the inlet opening 10 forms a leading edge 13 pointing counter to the flow direction I, while the other end of the gas guide plate 12 forms a trailing edge 14 in the region of the outlet opening 11 Essentially in the flow direction I extends.
  • the gas guide plate 12 extends substantially parallel to the shells 8, 9 of the channel arrangement 7 and accordingly has a first curved area 15 and a second curved area 16.
  • this is provided with two window-like forms 17, which are formed starting from the gas guide plate 12 bent down in the direction of the Melloxdiationskatalysa- tor 1.
  • two cone-shaped protective sleeves 19 are arranged, which expand from top to bottom.
  • an injection nozzle not shown here, is arranged in each case.
  • the two injection nozzles are accommodated in a metering module 21.
  • the protective sleeves 19 are fixed to the channel assembly 7.
  • two non-open, nose-shaped forms 23 are provided in the flow guide plate 12, which protrude from the flow guide plate 12 to the upper shell 9 in a pioneering manner.
  • a short plate 24 is arranged at a distance, which is provided with just such nose-shaped forms 25, which are in the flow direction I down the window-like forms 17 and starting from the sheet 24 in the direction of the flow baffle 12 project.
  • the gas guide plate 12 is provided with the lower shell 8 out projecting deflection flaps 26, which are also formed out of the gas guide plate 12. Finally, the gas guide plate in the region of the trailing edge 14 on a series of openings 27.
  • a third plate 28 is attached to the top of the gas baffle 12. It begins approximately at the height of the deflection flaps 26 and extends to above the trailing edge 14 of the gas guide plate 12. It is bent like this in the direction of the inlet opening 5 of the diesel particulate filter 2 and forms a likewise located in the outlet opening 1 1 of the channel arrangement 7 trailing edge 29th
  • the further sheet 28 likewise has embossed deflection flaps 30 and, downstream of this, a series of perforations 31.
  • the exhaust gas flowing into the diesel oxidation catalyst 1 leaves it via the outlet openings 4 and enters the channel arrangement 7. There it is divided by the gas guide plate 12 into two partial streams and deflected by approximately 90 °. In the region of the deflection, an additive, in particular a reducing agent in the form of Ad-Blue or gaseous ammonia, is injected into the exhaust gas flow. Through the protective sleeves 19, the reducing agent can impinge largely undisturbed on the gas guide plate 12 and that at an acute angle a. The reducing agent strikes the gas guide plate 12 in the region of the window forms 17, as a result of which the reducing agent also propagates through the openings 18 on the rear side of the gas guide plate 12. Via the nose-shaped forms 23 and 25, the applied reducing agent is distributed in width.
  • an additive in particular a reducing agent in the form of Ad-Blue or gaseous ammonia
  • the passage of the injected reducing agent can be seen in particular in FIG. It can also be seen there that the injected reducing agent together with the already mixed-in exhaust gas affect the deflection flaps 26 hits, where a further turbulence and mixing takes place.
  • the gas guide plate 12 serves as a secondary atomizer for the sprayed reducing agent and on the other for the deposition of
  • the gas guide plate 12 serves as a heat exchanger and evaporator, since it is heated by the exhaust gas stream.
  • the gas guide plate 12 finally acts as a turbulence generator and thus also serves to mix the exhaust gas flow with the reducing agent.
  • the exhaust gas permeated by reducing agent is supplied thereto via the gas guide plate 12.
  • the bent end of the Gasleitblechs 12 causes together with the other sheet 28 a uniform distribution of the exhaust gas over the cross section of the gas inlet opening 5.
  • the Umlenkklappen 26 and 30 and the openings 27 and 31 of the further mixing and equal distribution of the exhaust gas serve the Umlenkklappen 26 and 30 and the openings 27 and 31 of the further mixing and equal distribution of the exhaust gas.
  • the inventive arrangement a good evaporation and distribution of the injected reducing agent and a good mixing with the exhaust gas stream is achieved over a very short distance. Deposits of the additive can be avoided. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Anordnung (7) zum Einbringen eines Zusatzstoffes in einen Gasstrom, insbesondere eines Reduktionsmittels zur Erzeugung einer selektiven katalytischen Reduktion in einem Abgasstrom eines Dieselmotors, mit einer Einbringeinrichtung (21), insbesondere mindestens einer Sprühdüse, zum Einbringen des Zusatzstoffes in den Gasstrom und einer im Bereich der Einbringstelle abgewinkelten Gasführung für den Gasstrom, wobei zur Erzielung einer guten Durchmischung und Verteilung des Zusatzstoffes trotz beengter Platzverhältnisse im Bereich der Abwinklung mindestens ein Leitblech (12) in der Gasführung angeordnet ist, welches den Gasstrom in Teilströme aufteilt und auf welches der eingebrachte Zusatzstrom auftrifft.

Description

ANORDNUNG ZUM EINBRINGEN EINES ZUSATZSTOFFES IN EINEN
GASSTROM Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in einen Gasstrom, insbesondere eines Reduktionsmittels zur Erzeugung einer selektiven katalytischen Reduktion in einem Abgasstrom eines Dieselmotors, mit einer Einbringeinrichtung, insbesondere mindestens einer Sprühdüse, zum Einbringen des Zusatzstoffes in den Gasstrom und einer im Bereich der Einbringstelle abgewinkelten Gasführung für den Gasstrom.
Aufgrund strenger werdender Abgasvorschriften für Verbrennungsmotoren müssen Stickoxide (NOx) im Abgas reduziert werden. Eine bekannte Mög- lichkeit besteht darin, die Stickoxide in einer so genannten selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zu Stickstoff und Wasser zu reduzieren. Dies erfolgt in einem so genannten SCR-Katalysator unter Verwendung eines in das Abgas eingespritzten Reduktionsmittels. Hierfür kann insbesondere ein Wasser-Harnstoff-Gemisch verwendet werden, dessen Harn- stoff im Abgas zu Ammoniak zerfällt, das mit den Stickoxiden reagiert. Des Weiteren kann auch Flüssigkraftstoff in Form unterschiedlicher Kohlenwasserstoffverbindungen (HC) in das Abgas eingespritzt werden.
Wünschenswert ist bei derartigen Reduktionsverfahren grundsätzlich, dass einerseits das Reduktionsmittel möglichst gleichmäßig mit dem
Abgas vermischt wird und andererseits eine möglichst vollständige Verdampfung bzw. Thermolyse des flüssigen Reduktionsmittels erzielt wird, um einen hohen Wirkungsgrad bei der Reduktion sowie einen ablagerungsfreien Betrieb zu erreichen. Bisherige Systeme erreichen aufgrund der CO2-Senkungsmaj3nahmen nicht mehr rechtzeitig die notwendige Anspringtemperatur, um die aktuellen Abgasnormen zu erfüllen. Durch ein Verlegen der Systeme in den motornahen Bereich sollen die dort vorhandenen höheren Temperaturen das rechtzeitige Erreichen der Anspringtemperatur ermöglichen. Problematisch ist hier der geringe Platzbedarf und die sich daraus ergebende Strömungsführung mit starken Abwinkelungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei extrem kurzen Mischungslängen und stark gekrümmten Rohrführungen sowie starken Querschnittsflächenänderungen der Rohre gute Ergebnisse liefert. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Bereich der Abwinklung mindestens ein Leitblech in der Gasführung angeordnet ist, welches den Gasstrom in Teilströme aufteilt und auf welches der eingebrachte Zusatzstrom auftrifft. Durch die Verwendung von mindestens einem Leitblech wird der
Gasstrom aufgeteilt. Damit kann trotz der Abwinkelung vermieden werden, dass sich der Gasstrom an einer Rohrwand konzentriert. Zudem dient das Leitblech als Tropfenabscheider und Sekundärzerstäuber für das eingebrachte Zusatzmittel sowie als Wärmetauscher mit dem
Gasstrom und Verdampfer des Zusatzmittels. Das Leitblech bietet dadurch eine Mehrfachfunktion, durch welche die kurze SCR- Mischerstrecke optimal ausgenutzt werden kann.
Die Leitbleche sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass sich eine möglichst gleichmäßige Aufteilung des Gasstroms ergibt. Durch diese Gleichverteilung des Gasstroms ergibt sich auch eine möglichst weitgehende Gleichverteilung des eingebrachten Zusatzstoffes.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn das Leitblech und die Ein- bringeinrichtung so angeordnet sind, dass der eingebrachte Zusatzstoff unter einem spitzen Winkel auf das Leitblech auftrifft, insbesondere mit einem so genannten streifenden Einfall. Die vorgenannten Funktionen des Leitblechs können dadurch besonders gut realisiert werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in mindestens einem Leitblech im Bereich einer Auftreffstelle von eingebrachtem Zusatzstoff mindestens eine Durchtrittsöffnung für den eingebrachten Zusatzstoff vorgesehen, insbesondere derart, dass der Zusatzstoff in zwei zumindest weitgehend gleich große Ströme beidseits des Leitblechs aufgeteilt wird. Der eingebrachte Zusatzstoff wird dadurch von der Einbringstelle auf die aufgeteilten Gasströme verteilt. Es müssen dadurch nicht beidseits des Leitbleches eigene Einbringeinrichtungen vorgesehen sein.
Bevorzugt ist die Größe der Durchtrittsöffnung so gewählt, dass es zu keiner seitlichen Benetzung der Durchtrittsöffnung mit Zusatzstoff kommt. Damit kann eine Ablagerung von Zusatzstoff in diesem Bereich des Leitblechs verhindert werden.
Die Leitbleche weisen nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, insbesondere in Form von nasenförmigen Ausprägungen und insbesondere im Nachlauf zu den Durchtrittsöffnungen. Durch diese Erhebungen und Vertiefungen wird der eingebrachte Zusatzstoff auf den Leitblechen weiter verteilt und aufgefächert. Nach noch einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Leitbleche, insbesondere im Nachlauf zu den Durchtrittsöffnungen und gegebenenfalls den Erhebungen und Vertiefungen weitere Durchbrüche und/ oder Umlenkklappen auf. Dadurch kann eine Verwirbelung des Gasstroms und damit eine weitere Verteilung des Zusatzstoffes im Gasstrom erreicht werden. Auch kann eine Ausrichtung des Gasstroms auf ein nachfolgendes Modul erreicht werden.
Nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Gasfüh- rung eine weitere Abwinklung auf, insbesondere stromab der ersten Ab- winklung. Dies ermöglicht eine sehr enge Gasführung im motornahen Bereich eines Fahrzeugmotors. Je nach Motorgestaltung kann die zweite Abwinklung gleichsinnig wie die erste Abwinklung oder zu der ersten Abwinklung gegensinnig sein.
Im Bereich der zweiten Abwinklung ist das Leitblech bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass die Teilströme nach der zweiten Abwinklung möglichst gleich verteilt sind. Auch kann im Bereich der zweiten Abwinklung mindestens ein weiteres Gasleitblech vorhanden sein. Damit kann eine weitere Gleichverteilung oder Ausrichtung des Gasstroms erreicht werden.
Durch Umlenkklappen und/ oder Durchtrittsöffnungen im Bereich der zweiten Abwinklung kann eine weitere Verwirbelung und Gleichverteilung des Gasstroms und des darin enthaltenen Zusatzstoffes erreicht werden. Besonders bevorzugt sind die Umlenkklappen jeweils aus den Leitblechen herausgeformt .
Die erfindungsgemäße Anordnung kann bevorzugt einen Kanal mit einer runden oder ovalen Eintrittsöffnung, einer runden oder ovalen Austritts- Öffnung und einem diese verbindenden verjüngten Kanal, insbesondere Flachkanal, umfassen. Eine solche Anordnung kann insbesondere im motornahen Bereich von Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn im Bereich des verjüngten Kanals keine querschnittsverblockenden Einrichtungen wie Wirbelklappen und dergleichen angeordnet sind. Damit kann der Abgasgegendruck gering gehalten werden. Nach noch einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Einbringeinrichtungen über die Kanalbreite verteilt vorgesehen, insbesondere gleichmäßig. Damit kann die Gleichverteilung des Zusatzstoffes im Gasstrom weiter verbessert werden. Um die Einbringkegel der Einbringeinrichtungen sind nach noch einer Ausgestaltung der Erfindung konusförmige, insbesondere geschlitzte Schutzhülsen angeordnet, deren Öffnungswinkel bevorzugt etwas größer ist als derjenige des Einbringkegels. Die Schutzhülsen ermöglichen ein vom Abgasstrom ungestörtes Einbringen des Zusatzstoffes, wobei durch die Schlitze in die Schutzhülsen eine gewisse Menge Abgas eindringen und sich bereits mit dem Zusatzstoff vermischen kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere zwischen einem
Dieseloxidationskatalysator und einem Dieselpartikelfilter einer Abgasan- läge, insbesondere eines Dieselmotors, angeordnet. Hier hat sich der Einsatz als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Die Strömungsachsen von Dieseloxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter verlaufen bevorzugt parallel, wobei die Gasaustrittsöffnung des Dieseloxidationskatalysators über die erfindungsgemäße Anordnung mit der Gaseintrittsöffnung des Dieselpartikelfilters verbunden ist. Hierdurch kann die kurze Strecke zwischen Dieseloxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter für das Einbringen und Verteilen des Zusatzstoffes genutzt werden, und zwar auch dann, wenn Dieseloxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, wie dies bei motornaher Anordnung vorkommt.
Die Einbringeinrichtungen können bevorzugt eine flach- oder fächer- strahlartige Charakteristik aufweisen. Dadurch ist die Verteilung über einen flachen Strömungskanal verbessert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschreiben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Fig. 1 eine vereinfachte seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 eine Teilansicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 von vorn, und
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung gemäß
Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Dieseloxidationskatalysator 1 und einen zu diesem benachbarten Dieselpartikelfilter 2. Der Dieseloxidationskatalysator 1 weist eine Gaseintrittsöffnung 3 und eine Gasaustrittsöffnung 4, der Dieselpartikelfilter 2 eine Gaseintrittsöffnung 5 und eine Gasaustrittsöff- nung 6 auf. Die Austrittsöffnung 4 des Dieseloxidationskatalysators 1 und die Gaseintrittsöffnung 5 des Dieselpartikelfilters 2 sind über eine im Längsschnitt S-förmige Kanalanordnung 7 miteinander verbunden. Der Gasstrom I wird dadurch zweimal um ca. 90° umgelenkt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Umlenkungen gegensinnig, wodurch sich die S-Form der Kanalanordnung 7 ergibt. Alternativ könnten die beiden Umlenkungen auch gleichsinnig sein, sodass sich eine im Längsschnitt C-förmige Kanalanordnung ergibt. Eine derartige Ausgestaltung bietet sich dann an, wenn der Dieseloxidationskatalysator und der Dieselpartikelfilter direkt nebeneinander angeordnet sind.
Die Kanalanordnung 7 ist durch zwei Schalen 8, 9 gebildet, welche zusammen eine rohrartige Struktur mit einer an die Austrittsöffnung 4 des Dieseloxidationskatalysators 1 angepassten Eintrittsöffnung 10 und einer an die Eintrittsöffnung 5 des Dieselpartikelfilters 2 angepassten Austritts- Öffnung 1 1 definieren. Die beiden Schalen 8, 9 sind gasdicht miteinander verbunden. Ebenso sind die Schalen 8, 9 im Bereich der Eintrittsöffnung 10 gasdicht mit dem Dieseloxidationskatalysator 1 und im Bereich der Austrittsöffnung 1 1 gasdicht mit dem Dieselpartikelfilter 2 verbunden. Die Eintrittsöffnung 10 und die Austrittsöffnung 1 1 der Kanalanordnung 7 ist jeweils im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Dazwischen ist die Kanalanordnung 7 als Flachkanal 7a ausgebildet, mit einem Seitenverhältnis von ca. 2: 1 bis ca. 4: 1.
Im Inneren der Kanalanordnung 7 ist ein erstes Gasleitblech 12 angeord- net, welches sich von der Eintrittsöffnung 10 bis zur Austrittsöffnung 1 1 erstreckt. Das Gasleitblech 12 ist derart gebogen ausgebildet, dass das in der Eintrittsöffnung 10 gelegene Ende des Gasleitblechs 12 eine entgegen der Strömungsrichtung I weisende Anströmkante 13 bildet, während das andere Ende des Gasleitblechs 12 im Bereich der Austrittsöffnung 1 1 eine Abströmkante 14 bildet, die sich im Wesentlichen in Strömungsrichtung I erstreckt. Dazwischen verläuft das Gasleitblech 12 im Wesentlichen parallel zu den Schalen 8, 9 der Kanalanordnung 7 und weist dementsprechend einen ersten gekrümmten Bereich 15 und einen zweiten gekrümmten Bereich 16 auf.
Im ersten gekrümmten Bereich 15 des Gasleitblechs 12 ist dieses mit zwei fensterartig geöffneten Ausprägungen 17 versehen, die ausgehend vom Gasleitblech 12 nach unten in Richtung auf den Dieseloxdiationskatalysa- tor 1 gebogen ausgebildet sind. Oberhalb der dadurch gebildeten beiden Öffnungen 18 sind zwei konusförmige Schutzhülsen 19 angeordnet, die sich von oben nach unten hin erweitern. Im Bereich der Eintrittsöffnungen 20 der beiden Schutzhülsen 19 ist jeweils eine hier nicht dargestellte Einspritzdüse angeordnet. Die beiden Einspritzdüsen sind in einem Dosiermodul 21 aufgenommen. Über Flügel 22 sind die Schutzhülsen 19 an der Kanalanordnung 7 festgelegt.
In Strömungsrichtung I abwärts der beiden Ausprägungen 17 sind in dem Strömungsleitblech 12 zwei nicht geöffnete, nasenförmige Ausprägungen 23 vorgesehen, die von dem Strömungsleitblech 12 zu der oberen Schale 9 hin wegweisend vorstehen. Auf der davon abgewandten Seite des Strömungsleitblechs 12 ist mit Abstand ein kurzes Blech 24 angeordnet, welches mit eben solchen nasenförmigen Ausprägungen 25 versehen ist, die sich in Strömungsrichtung I abwärts der fensterartigen Ausprägungen 17 befinden und ausgehend vom Blech 24 in Richtung auf das Strö- mungsleitblech 12 vorstehen.
Weiter stromab der nasenförmigen Ausprägungen 23, 25 ist das Gasleitblech 12 mit zur unteren Schale 8 hin vorstehenden Umlenkklappen 26 versehen, die ebenfalls aus dem Gasleitblech 12 herausgeformt sind. Schließlich weist das Gasleitblech im Bereich der Abströmkante 14 eine Reihe von Durchbrüchen 27 auf.
Ein drittes Blech 28 ist auf der Oberseite des Gasleitblechs 12 angesetzt. Es beginnt in etwa auf Höhe der Umlenkklappen 26 und erstreckt sich bis oberhalb der Abströmkante 14 des Gasleitblechs 12. Es ist wie dieses in Richtung auf die Eintrittsöffnung 5 des Dieselpartikelfilters 2 umgebogen und bildet eine ebenfalls in der Austrittsöffnung 1 1 der Kanalanordnung 7 liegende Abströmkante 29. Das weitere Blech 28 weist ebenfalls ausge- prägte Umlenkklappen 30 sowie stromab hiervon eine Reihe von Durchbrechungen 31 auf.
Das in den Dieseloxidationskatalysator 1 einströmende Abgas verlässt diesen über die Austrittsöffnungen 4 und gelangt in die Kanalanordnung 7. Dort wird es durch das Gasleitblech 12 in zwei Teilströme aufgeteilt und um ca. 90° umgelenkt. Im Bereich der Umlenkung wird in den Abgasstrom ein Zusatzstoff, insbesondere ein Reduktionsmittel in Form von Ad-Blue oder gasförmiges Ammoniak eingedüst. Durch die Schutzhülsen 19 kann das Reduktionsmittel weitgehend ungestört auf das Gasleitblech 12 auftreffen und zwar unter einem spitzen Winkel a. Das Reduktionsmittel trifft im Bereich der Fensterausprägungen 17 auf das Gasleitblech 12, wodurch sich das Reduktionsmittel durch die Öffnungen 18 hindurch auch auf der Rückseite des Gasleitblechs 12 ausbreitet. Über die nasen- förmigen Ausprägungen 23 und 25 wird das aufgebrachte Reduktionsmit- tel in der Breite verteilt.
Das Hindurchtreten des eingedüsten Reduktionsmittels ist insbesondere in Fig. 3 erkennbar. Dort ist auch erkennbar, dass das eingedüste Reduktionsmittel zusammen mit bereits eingemischtem Abgas auf die Umlenk- klappen 26 trifft, wo eine weitere Verwirbelung und Durchmischung stattfindet.
Das Gasleitblech 12 dient zum einen als Sekundärzerstäuber für das aufgespritzte Reduktionsmittel und zum andern zur Abscheidung von
Tropfen des Reduktionsmittels. Des Weiteren dient das Gasleitblech 12 als Wärmetauscher und Verdampfer, da es vom Abgasstrom erwärmt wird. Durch die Umlenkklappen 26 wirkt das Gasleitblech 12 schließlich als Turbulenzerzeuger und dient damit auch der Durchmischung des Ab- gasstroms mit dem Reduktionsmittel.
Im Bereich der Gaseintrittsöffnung 5 des Dieselpartikelfilters wird das mit Reduktionsmittel durchsetzte Abgas diesem über das Gasleitblech 12 zugeführt. Das umgebogene Ende des Gasleitblechs 12 bewirkt zusammen mit dem weiteren Blech 28 eine gleichmäßige Verteilung des Abgases über den Querschnitt der Gaseintrittsöffnung 5. Zugleich dienen die Umlenkklappen 26 und 30 sowie die Durchbrechungen 27 und 31 der weiteren Durchmischung und Gleichverteilung des Abgases. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird auf sehr kurzer Strecke eine gute Verdampfung und Verteilung des eingedüsten Reduktionsmittels und eine gute Durchmischung mit dem Abgasstrom erreicht. Ablagerungen des Zusatzstoffes können dadurch vermieden werden. Bezugszeichenliste
1 Dieseloxidationskatalysator
2 Dieselpartikelfilter
3 Eintrittsöffnung von 1
4 Austrittsöffnung von 1
5 Eintrittsöffnung von 2
6 Austrittsöffnung von 2
7 Kanalanordnung
7a Flachkanal
8 Innenschale
9 Außenschale
10 Eintrittsöffnung von 7
1 1 Austrittsöffnung von 7
12 Gasleitblech
13 Anströmkante von 12
14 Abströmkante von 12
15 erster gekrümmter Bereich
16 zweiter gekrümmter Bereich
17 Fensterausprägung
18 Öffnung
19 Schutzhülse
20 Eintrittsöffnung von 19
21 Dosiermodul
22 Flügel
23 Ausprägung
24 zweites Blech
25 Ausprägung
26 Umlenkklappe
27 Durchtrittsöffnung 28 drittes Blech
29 Abströmkante
30 Umlenkklappe
31 Durchbrechung I Gasströmungsrichtung α Winkel

Claims

Ansprüche
1. Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in einen Gasstrom, insbesondere eines Reduktionsmittels zur Erzeugung einer selektiven katalytischen Reduktion in einem Abgasstrom eines Dieselmotors, mit einer Einbringeinrichtung (21), insbesondere mindestens einer Sprühdüse, zum Einbringen des Zusatzstoffes in den
Gasstrom und einer im Bereich der Einbringstelle abgewinkelten Gasführung für den Gasstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Abwinklung mindestens ein Leitblech (12) in der Gasführung angeordnet ist, welches den Gasstrom in Teilströme aufteilt und auf welches der eingebrachte Zusatzstrom auftrifft.
2. Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (12) so ausgebildet und angeordnet sind, dass sich eine möglichst gleichmäßige Aufteilung des Gasstroms ergibt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblech (12) und die Einbringeinrichtung (21) so angeordnet sind, dass der eingebrachte Zusatzstoff unter einem spitzen Winkel (cc) auf das Leitblech (12) trifft, insbesondere mit einem so genannten streifenden Einfall.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in mindestens einem Leitblech (12) im Bereich einer Auftreffstelle von eingebrachtem Zusatzstoff mindestens eine Durchtrittsöffnung (18) für den eingebrachten Zusatzstoff vorgesehen ist, insbesondere derart, dass der Zusatzstoff in zwei zumindest weitgehend gleich große Ströme aufgeteilt wird.
Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Größe der Durchtrittsöffnung (18) so gewählt ist, dass es zu keiner seitlichen Benetzung der Durchtrittsöffnung (18) mit Zusatzstoff kommt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (12, 24) Erhebungen (23, 25) und/ oder Vertiefungen, insbesondere in Form von nasenförmigen Ausprägungen und insbesondere im Nachlauf zu den Durchtrittsöffnungen (18) aufweisen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (12), insbesondere im Nachlauf zu den Durchtrittsöffnungen (18) und gegebenenfalls den Erhebungen und Vertiefungen (23), weitere Durchbrüche (27) und/oder Umlenkklappen (26) aufweisen.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gasführung eine weitere Abwinklung umfasst, insbesondere stromab der ersten Abwinklung.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblech (12) im Bereich der zweiten Abwinklung so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Teilströme nach der zweiten Abwink- lung möglichst gleich verteilt sind.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der zweiten Abwinklung mindestens ein weiteres Gas- leitblech (28) vorhanden ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitbleche (12, 28) im Bereich der zweiten Abwinklung Umlenk- klappen (26, 30) und/oder Durchtrittsöffnungen (27, 31) aufweisen.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umlenkklappen (26, 30) aus den Leitblechen (12, 28) herausge- formt sind.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung einen Kanal (7) mit einer runden oder ovalen Ein- trittsöffnung (10), einer runden oder ovalen Austrittsöffnung (11) und einem diese verbindenden verjüngten Kanalabschnitt, insbesondere Flachkanal (7a), umfasst.
Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich des verjüngten Kanalabschnitts keine querschnittsver- blockenden Einrichtungen wie Wirbelklappen und dergleichen angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Einbringeinrichtungen, insbesondere Einspritzdüsen, über die Kanalbreite verteilt vorgesehen sind, insbesondere gleichmäßig.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
um die Einbringkegel der Einbringeinrichtungen konusförmige, insbesondere geschlitzte Schutzhülsen (19) angeordnet sind, deren Öffnungswinkel bevorzugt etwas größer ist als derjenige des Einbringkegels.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung (7) zwischen einem Dieseloxidationskatalysator (1) und einem Dieselpartikelfilter (2) einer Abgasanlage, insbesondere eines Dieselmotors, angeordnet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strömungsachse vom Dieseloxidationskatalysator (1) und Die- selpartikelfilter (2) parallel verlaufen und die Gasaustrittsöffnung (4) des Dieseloxidationskatalysators (1) über die Anordnung (7) mit der Gaseintrittsöffnung (5) des Dieselpartikelfilters (2) verbunden ist.
19. Anordnung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
Dieseloxidationskatalysator (1) und Dieselpartikelfilter (2) motornah angeordnet sind.
20. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eingabeeinrichtungen, insbesondere Einspritzdüsen, eine flach- oder fächerstrahlartige Charakteristik aufweisen.
21. Abgasanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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