DE102006003786A1

DE102006003786A1 - Abgasanlage mit Einspritzdüse

Info

Publication number: DE102006003786A1
Application number: DE102006003786A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Amon; Herbert Albert
Original assignee: Faurecia Abgastechnik GmbH
Current assignee: Faurecia Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-04-05
Also published as: WO2007036347A1; US8033101B2; DE112006000518B4; US20080223022A1; DE112006000518A5

Abstract

Eine Abgasanlage mit einem Abgasrohr (2) zum Führen eines Abgasstroms (11, 40) und einer am Abgasrohr (2) angeordneten Einspritzdüse (22) zur Einspritzung eines Mediums (28) in den Abgasstrom (11, 40) weist einen stromaufwärts (L) der Einspritzdüse (22) im Abgasrohr (2) angeordneten Wirbelkörper (32) zur Verwirbelung (36) des Abgasstroms (11, 40) im Einspritzbereich des Mediums (28) auf.
Alternativ oder zusätzlich weist die Abgasanlage eine stromabwärts der Einspritzdüse (22) angeordnete Verzweigung (52) des Abgasrohres (2) in mindestens zwei Abgasstränge (54a, b) und einen zwischen Einspritzdüse (22) und Verzweigung (52) angeordneten Fluidteiler (56) mit einer stromaufwärts weisenden Stirnseite (60b) auf, wobei die Stirnseite (60b) bezüglich des Querschnitts (50) des Abgasrohres (2) und der Einspritzdüse (22) so ausgerichtet ist, dass Abgasstrom (10, 40) und Medium (28) in einem vorgegebenen Teilungsverhältnis auf die Abgasstränge (54a, b) aufgeteilt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage mit einem Abgasrohr zum Führen eines Abgasstroms und einer am Abgasrohr angeordneten Einspritzdüse zur Einspritzung eines Mediums in den Abgasstrom.

Verbrennungsmotoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sind heute aufwendige Abgasanlagen nachgeschaltet, welche die beim Betrieb des Verbrennungsmotors entstehenden Abgase als Abgasstrom in sich führen und am Abgasstrom eine Nachbehandlung durchführen. Die Nachbehandlung dient hierbei hauptsächlich der größtmöglichen Schadstoffreduktion.

Hierzu werden unter anderem sogenannte SCR-Katalysatoren in die Abgasanlage eingebaut, welche vornehmlich im Abgas enthaltene Stickoxide reduzieren.

Zum Betrieb dieser Katalysatoren ist es notwendig, stromaufwärts des Katalysators, dem Abgasstrom Reduktionsmittel, wie z.B. wässrige Harnstofflösung, beizumischen. Hierfür existiert z.B. eine Einspritzdüse, die seitlich am Abgasrohr angebracht ist, das zum Katalysator führt. Das Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Lösung wird von der Einspritzdüse in den Abgasstrom eingesprüht und vermischt sich mit dem Abgas. Der so mit dem Reduktionsmittel versetzte Abgasstrom trifft dann auf den SCR-Katalysator. Im Falle von wässriger Harnstofflösung verdampft das Wasser im heißen Abgas und der Harnstoff zersetzt sich im wesentlichen zu Ammoniak, welcher am SCR- Katalysator mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert.

Bei bekannten Abgasanlagen, insbesondere solchen mit SCR-Katalysator, besteht hierbei das Problem, dass die Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom unzureichend ist. Betrachtet man den Eintrittsquerschnitt des Abgasstroms in den SCR-Katalysator, so ist die Konzentrationsverteilung des Reduktionsmittels im Abgas bezüglich dieser Fläche oft nicht gleichmäßig, z.B. am Außenrand des Katalysators deutlich geringer als in dessen Zentrum. Die Filter- bzw. Reinigungswirkung des Katalysators ist hierdurch eingeschränkt, da dieser nicht gleichmäßig von Abgas und Reduktionsmittel durchströmt wird. Wünschenswert wäre hier eine möglichst gleiche Verteilung der Konzentration des Reduktionsmittels auf der gesamten Querschnittsfläche des Katalysators.

Des Weiteren sind heutige Abgasanlagen oft so konstruiert, dass sie sich zwischen Motor und Katalysator auf mehrere Abgasstränge aufteilen. In jedem Abgasstrang ist dann ein separater Katalysator vorgesehen. Um jedoch nur eine einzige Düse zum Einspritzen des Reduktionsmittels zu benötigen, erfolgt die Vermischung des Abgasstromes mit dem Reduktionsmittel im noch einteiligen Bereich der Abgasanlage, also in Strömungsrichtung des Abgases gesehen vor der Aufteilung des Abgasstromes auf zwei Abgasstränge. Auch hier tritt das Problem auf, dass die Konzentrationsunterschiede bzw. der Vermischungsgrad von Abgas und Reduktionsmittel nach der Aufteilung des Abgasstromes, also in den unterschiedlichen Abgassträngen unterschiedlich ist. Ziel ist auch hier, eine möglichst gute Gleichverteilung des Reduktionsmittels auf beide Abgasströme zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Abgasanlage mit Einspritzdüse anzugeben.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 wird die Aufgabe gelöst durch das Einbringen eines Wirbelkörpers in das Abgasrohr und damit den Abgasstrom. Der Wirbelkörper ist stromaufwärts der Einspritzdüse angeordnet. Durch den Wirbelkörper wird der Abgasstrom in einem Bereich stromabwärts des Wirbelkörpers verwirbelt. Auch die Einspritzdüse und damit der Einspritzbereich des Mediums in den Abgasstrom befindet sich stromabwärts des Wirbelkörpers. Mit anderen Worten wird das Medium gerade im verwirbelten Bereich des Abgasstroms in dieses eingebracht, wodurch sich eine deutlich verbesserte Durchmischung des Abgasstromes mit dem Medium ergibt. Die Konzentrationsverteilung des Mediums über den Querschnitt des Abgasstromes wird dadurch gleichmäßiger.

Stromabwärts der Einspritzdüse kann ein SCR-Katalysator angeordnet sein. Dieser wird dann durch die erwähnte verbesserte Vermischung von Abgas und Medium auf seiner in Stromrichtung gesehenen Querschnittsfläche gleichmäßiger mit dem angereicherten Abgasgemisch versorgt und so voll genutzt.

Als Medium kann mit der Einspritzdüse Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingebracht werden. Durch die verbesserte Durchmischung mit Abgas erfolgt eine schnellere Verdampfung des Reduktionsmittels. Vor allem in Verbindung mit dem SCR-Katalysator erfolgt so eine wirkungsvolle, auf dem gesamten Katalysatorquerschnitt gleichmäßige Zuführung von mit Reduktionsmittel versetztem Abgas. Die Wirkungsweise des Katalysators wird hierdurch deutlich verbessert bzw. effizienter.

Der Wirbelkörper kann zumindest annähernd senkrecht zur Mittellängsachse des Abgasrohres ausgerichtet sein. Ein derartiger Wirbelkörper ist besonders einfach und stabil in ein Abgasrohr, nämlich quer zu diesem, einzubringen bzw. dort zu befestigen. Die Effizienz des Wirbelkörpers ist hierbei durch seine Form, z.B. die Querschnittsform bezüglich des anströmenden Abgases, und seinen Abstand zum Ort der Eindüsung des Reduktionsmittels abhängig. Unter Effizienz ist hierbei zu verstehen, in wie weit der Wirbelkörper die Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas gegenüber der Situation ohne Wirbelkörper verbessert.

Der Wirbelkörper kann eine Mittellängsachse und einen bezüglich dieser Mittellängsachse runden Querschnitt aufweisen. Durch die Ausformung des runden Querschnitts, z.B. elliptisch oder kreisförmig, können verschiedene Grade von Verwirbelung des Abgases erreicht werden. Die Querschnittsform kann hierbei z.B. an die Abgasgeschwindigkeit, die Querschnittsfläche des Abgasrohres usw. angepasst werden.

Der Wirbelkörper kann im wesentlichen zylinderförmig bezüglich einer Mittellängsachse sein, d.h. kreisförmigem Querschnitt aufweisen. Derartige Wirbelkörper sind besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Der Wirbelkörper kann innen hohl, also z.B. rohrförmig, sein. Dies bedeutet eine erhebliche Gewichtseinsparung bezüglich eines massiven Wirbelkörpers, wobei die Verwirbelung des Abgases unverändert ist.

Der Wirbelkörper kann mittig im Abgasrohr angeordnet sein. Z.B. bei einem zylinderförmigen Wirbelkörper bedeutet dies, dass dessen Mittellängsachse die Mittellängsachse des Abgasrohres schneidet. Hierdurch wird eine gleichmäßige bzw. im in der Regel symmetrischen Abgasrohr symmetrische Verwirbelung im Strömungsschatten des Wirbelkörpers erreicht. Es ist jedoch ebenso denkbar, eine außermittige Position des Wirbelkörpers zu wählen. Dies ist sinnvoll, wenn im Abgasrohr an der Stelle des Wirbelkörpers eine asymmetrische Anströmung des Abgases erfolgt. Dies kann z.B. durch eine unmittelbar vor dem Wirbelkörper liegende Krümmung des Abgasrohres gegeben sein.

Besonders gut ist die Verwirbelung und damit Vermischung des Abgases mit dem Medium, wenn die Einspritzrichtung der Einspritzdüse und damit des Mediums mit der Mittellängsachse des Wirbelkörpers und/oder der Mittellängsachse des Abgasrohres in einer Ebene liegt. Hierdurch wird eine streng symmetrische Anordnung geschaffen, die eine besonders gleichmäßige Verwirbelung des Abgases gerade im Einspritzbereich des Mediums sicherstellt.

Die Einspritzrichtung der Einspritzdüse und damit die Vorzugsrichtung des eingespritzten Mediums kann in einem Winkel α zur Mittellängsachse des Abgasrohres ausgerichtet sein. Der Winkel ist hierbei so gewählt, dass eine schräge Einspritzung des Mediums in den Abgasstrom erfolgt. Die Einspritzrichtung ist damit auch zur Querschnittsebene des Abgasrohres stromabwärts schräg geneigt, d.h. die Bewegungsrichtung des eingespritzten Mediums besitzt Geschwindigkeitskomponenten quer zur und in Stromrichtung des Abgases. Dies verbessert die Vermischung von Medium und Abgas gegenüber einer Einspritzung senkrecht oder parallel zur Mittellängsachse des Abgasrohres und damit der Hauptströmungsrichtung des Abgases.

Der Einspritzbereich der Einspritzdüse und damit des Mediums kann sich im Strömungsschatten des Wirbelkörpers befinden. Besonders im Strömungsschatten des Wirbelkörpers weist der Abgasstrom in der Regel ein turbulentes Strömungsverhalten auf, was die besonders homogene Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom weiter begünstigt.

Eine genaue Abstimmung der Position des Wirbelkörpers mit der Einspritzposition und dem Einspritzwinkel des Mediums erfolgt z.B. experimentell oder durch Simulation.

In welcher Weise der Wirbelkörper in das Abgasrohr eingebracht ist, ist unerheblich. Er kann z.B. bei der Herstellung einstückig am Abgasrohr hergestellt sein, nachträglich eingebracht, angeschweißt oder ähnliches sein.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche auch mit der ersten Ausführungsform der Erfindung und deren bisher genannten Weiterbildungen kombinierbar ist, befindet sich im stromabwärts der Einspritzdüse eine Verzweigung. Dort verzweigt das Abgasrohr in mindestens zwei separate Teil- bzw. Abgasstränge, die jeweils einen Teil des Abgases weiterführen.

Erfindungsgemäß ist zwischen Einspritzdüse und Verzweigung ein Fluidteiler mit einer stromaufwärts weisenden Stirnseite angeordnet. Die Stirnseite als Trennlinie bzw. Grenze zwischen den Abgassträngen entscheidet hierbei über die Aufteilung des mit dem Medium versetzten Abgases auf diese. Erfindungsgemäß ist weiterhin die Stirnseite im Abgasrohr so ausgerichtet, dass Abgasstrom und Medium in einem vorgebbaren bzw. gewünschten Teilungsverhältnis auf die Abgasstränge aufgeteilt werden. Unter Ausrichtung der Stirnseite ist hierbei deren Verlauf bezüglich des Querschnitts des Abgasrohres im Bereich der Stirnseite des Fluidteilers zu verstehen.

Das Teilungsverhältnis ist dabei durch die konstruktive Anordnung des Fluidteilers bzw. dessen stromaufwärtiger Stirnseite im Abgasrohr steuerbar. Die Variation der Anordnung der Stirnseite ist hierbei z.B. eine Verdrehung, Verkippung, Verformung oder Verschiebung der Stirnseite bezüglich des Querschnitts des Abgasrohres. Jede Änderung bezüglich der Stirnseite bzw. deren Verlaufs im Abgasrohr führt dazu, dass in den Abgassträngen jeweils ein veränderter Anteil des eingedüsten Mediums und außerdem ein veränderter Anteil des Abgases dem jeweiligen Abgasstrang zugeführt wird. So kann in jedem Abgasstrang der Anteil an Abgas und Medium in Bezug auf den gesamten Abgasstrom und das gesamte Medium beeinflusst werden und so die gewünschten Teilungsverhältnisse eingestellt werden.

In jedem Abgasstrang kann dann z.B. eine individuelle Abgasnachbearbeitung, mit z.B. eigenem SCR-Katalysator bzw. Teilkatalysator durchgeführt werden.

Der Fluidteiler bzw. dessen Stirnseite kann so angeordnet sein, dass die Verteilung des Mediums auf die Abgasstränge eine Gleichverteilung ist. Jedem Abgasstrang wird somit die gleiche Menge Reduktionsmittel zugeführt. Dies ist z.B. sinnvoll bei symmetrischen Abgassträngen, die jeweils gleiche Mengen Abgas in gleich dimensionierten SCR-Katalysatoren verarbeiten.

Bei der Eindüsung bzw. Einspritzung des Mediums bildet sich in der Regel ein Sprühkegel im Abgasstrom aus. Bezüglich der Querschnittsfläche des Abgasrohres im Bereich der Eindüsung kann der Fluidteiler dann so angeordnet sein, dass dessen stromaufwärtige Stirnseite die Projektion des Sprühkegels auf die Querschnittsfläche des Abgasrohres schneidet und dabei die Projektion im gewünschten Teilungsverhältnis teilt bzw. schneidet. Somit wird auch die Aufteilung des Sprühmittels im gewünschten Teilungsverhältnis durchgeführt. Vor allem im Falle von zwei Abgassträngen und einem symmetrischen Sprühkegel kann dessen Projektionsfläche leicht geteilt werden, um eine Gleichverteilung des Mediums in beiden Abgassträngen zu erreichen.

Die Stirnseite kann hierbei ein oder mehrere Geradenstücke enthalten. In diesem Fall ist es besonders einfach, die Projektionsfläche des Sprühkegels zu teilen bzw. die Strinseite z.B. als Polygonzug darzustellen und so die Teilungsverhältnisse von Abgas und Medium einfach zu bestimmen. Besonders im Falle einer geraden Stirnseite kann diese als Teil einer einzigen Geraden ausgebildet sein. Die Gerade kann dann so verlaufen, dass sie die genannte Projektion des Sprühkegels flächenmäßig im gewünschten Teilungsverhältnis durchschneidet.

Der Fluidteiler kann flächig nach Art eines entlang der Längsachse des Abgasrohres verwundenen Bandes ausgebildet sein. Der Fluidteiler weist dann z.B. im Falle von zwei Abgasteilsträngen eine stromaufwärtige, eine stromabwärtige und zwei seitliche Stirnseiten auf. Die stromaufwärtige Seite ist hierbei im Abgasstrom als die Aufteilung dessen bestimmendes Element angeordnet, wie oben beschrieben. Die stromabwärtige Seite ist mit der Grenzfläche der weiterführenden Abgasstränge verbun den. Die beiden seitlichen Stirnseiten liegen an der Innenwand des Abgasrohres an. Der Fluidteiler bildet somit ein mit seiner Stirnseite den Abgasstrom in zwei getrennte Ströme aufteilendes verwundenes Leitblech. Entsprechende Ausführungsformen sind leicht für mehrere Abgasstränge in gleicher Weise denkbar.

Die stromaufwärtige Stirnseite kann mit der Einspritzrichtung des Mediums und der Mittellängsachse des Abgasrohres in einer Ebene liegen. Da der Sprühkegel in der Regel symmetrisch zu seiner Einspritzrichtung bezüglich der Querschnittsfläche des Abgasrohres ausgebildet ist, wird dann das Sprühmittel automatisch, wie oben erwähnt, durch die Stirnseite des Fluidteilers in zwei gleiche Anteile auf die Abgasstränge verteilt.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen.
Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
1 ein Abgasrohr mit Wirbelkörper bei Einspritzung eines Reduktionsmittels,
2 den Schnitt II-II durch 1,
3 den Schnitt III-III durch 1,
4 ein Abgasrohr bei Einspritzung eines Reduktionsmittels, mit Aufteilung auf zwei Abgasstränge und Fluidteiler,
5 die Anordnung aus 4 in Blickrichtung V
6 den Schnitt VI-VI durch 4.
1 zeigt ein in Längsrichtung mittig geschnittenes Abgasrohr 2, welches bezüglich seiner Mittellängsachse 4 z.B. kreiszylindrisch ausgebildet ist. 2 und 3 zeigen jeweils Schnittdarstellungen durch das Abgasrohr 2 entlang der Schnittlinien II-II und III-III in 1.
An der Seite 6 ist das Abgasrohr 2 mit einem nichtdargestellten Verbrennungsmotor verbunden, von dem aus im Betriebsfall in Richtung des Pfeils 8 gasförmiges Abgas 10 durch das Abgasrohr 2 strömt. Der Pfeil 8 stellt somit die Strömungsrichtung des Abgases 10 dar. Auf der anderen Seite 12 des Abgasrohres 2 mündet dieses in einen SCR-Katalysator 13.
Im Bereich 18 des Abgasrohres 2 stromaufwärts des SCR-Katalysators 13 ist in die Wand 20 des Abgasrohres 2 eine Düse 22 mit einer Düsenöffnung 24 eingebracht. Durch die Düse 22 wird im Bereich 18 in Richtung des Pfeils 26 Reduktionsmittel 28 (z.B. wässrige Harnstofflösung) in das Innere 30 des Abgasrohres 2 eingespritzt. Das Reduktionsmittel 28 ist hierbei zunächst flüssig, verdampft dann im heißen Abgas 10 und vermischt sich mit diesem. Die Einspritzrichtung des Reduktionsmittels 28 besitzt eine Komponente in Strömungsrichtung des Abgases 10.
Stromaufwärts des Bereiches 18 ist im Inneren 30 des Abgasrohres 2 ein Wirbelzylinder 32 angeordnet, d.h. mit der Wand 20 des Abgasrohres 2 gasdicht verbunden. Die Mittellängsachse 34 des Wirbelzylinders 32 schneidet hierbei die Mittellängsachse 4 senkrecht, d.h. der Wirbelzylinder 32 ist im Abgasrohr 2 mittig angeordnet. Natürlich ist situationsbedingt auch eine außermittige Anordnung denkbar. Der Wirbelzylinder 32 füllt den Innenquerschnitt 16 des Abgasrohres 2 nur zu einem Teil aus, so dass das Abgas 10 an ihm vorbei strömen kann. Durch den Wirbelzylinder 32 wird das Abgas 10 im Bereich 18, also dessen stromabwärtigem Strömungsschatten, verwirbelt. Dies ist in 1 durch die Pfeile 36 versinnbildlicht.
Da diese Verwirbelung im Bereich 18 stattfindet, wo auch die Düsenöffnung 24 angeordnet ist, vermischt sich das flüssige bzw. gasförmige Reduktionsmittel 28 durch Verwirbelung entlang der Pfeile 36 mit dem Abgas 10. Hierdurch ist erreicht, dass im Bereich 38, also stromabwärts des Bereiches 18 und stromaufwärts des Katalysators ein Gasstrom 40 entsteht, der aus mit Reduktionsmittel 28 angereichertem Abgas 10 besteht, wobei die Konzentrationsverteilung des Reduktionsmittels 28 über den Innenquerschnitt 16 des Abgasrohres 2 nahezu homogen ist, was eine schneller Verdampfung im Wirbelfeld bewirkt.
Die Einspritzrichtung des Reduktionsmittels 28 in Richtung des Pfeils 26 liegt in einer Ebene mit der Mittellängsachse 34 und der Mittellängsachse 4, und ist gegenüber der Mittellängsachse 34 um den Winkel α in Stromrichtung des Abgases 10, d.h. in Richtung des Pfeils 8, verkippt.
2 zeigt, dass der Wirbelzylinder 32 im Abstand L stromaufwärts zur Düsenöffnung 24 angeordnet ist. Da der Wirbelzylinder 32 kreisförmigen Querschnitt 42 aufweist, sind dessen Abmessungen X und Y quer zur und in Richtung der Mittellängsachse 4 gleich. Durch eine nichtdargestellte, z.B. elliptische Form des Wirbelzylinders 32 im Querschnitt 42, d.h. unterschiedliche Ausdehnungen X und Y und Variation der Länge L können die Verwirbelungen des Abgases 10 im Bereich 18 beeinflusst werden. Die Geometrien können auf dem Querschnitt 16 bzw. Durchmesser D des Abgasrohres 2 so abgestimmt werden, das die Verwirbelung entsprechend der Pfeile 36 ausreichend ist, um die oben erwähnte Gleichverteilung der Konzentration des Reduktionsmittels 28 über dem Querschnitt 16 zu erreichen.
3 zeigt nochmals, wie in Blickrichtung des Abgasstromes der Wirbelzylinder 32 bezüglich seiner Mittellängsachse 34 mit der Einströmrichtung des Reduktionsmittels 28, also dem Pfeil 26, fluchtet. Das Reduktionsmittel 28 wird also zentral im Strömungsschatten des Wirbelzylinders 32 in das Innere 30 des Abgasrohres 2 eingesprüht.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Abgasrohres 2, welches auf seiner dem nichtdargestellten Verbrennungsmotor zugewandten Seite 6 einen beispielsweise kreisförmigen Querschnitt, jedoch auf der Seite 12, also zum Katalysator hin, einen ovalen Querschnitt 50 aufweist. 5 zeigt die Draufsicht auf 4 in Strömungsrichtung des Abgases (Pfeil 8).
In Strömungsrichtung des Abgases verteilt sich das Abgasrohr 2 im Bereich 52 auf zwei Abgasstränge 54a, b. Im Bereich 52 wird über die Düse 22, wie oben erläutert, in Richtung des Pfeils 26 Reduktionsmittel ins Innere 30 des Abgasrohres 2 eingespritzt. Der Katalysator ist hier durch zwei Teilkatalysatoren 62a, b, je einer in jedem Abgasstrang 54a, b, gebildet. Diese befinden sich in der Regel aber weiter stromabwärts, als dies in 4 aus Vereinfachungsgründen gezeigt ist.
Stromabwärts des Bereiches 52 ist ein etwa bandförmiger Fluidteiler 56 angeordnet, der das Abgasrohr 2 in beide Abgasstränge 54a, b auftrennt. Hierzu ist der Fluidteiler 56 mit seinen beiden Längsseiten 58a, b an der Wand 20 des Abgasrohres 2 angebracht und mit seiner stromabwärtigen Stirnseite 60a an der Stoßkante der beiden Teilkatalysatoren 62a, b befestigt.
Die Stirnseite 60a verläuft somit in der Querschnittsebene des Abgasrohres 2.
Die stromaufwärtige Stirnseite 60b des Fluidteilers 56 hingegen ist gegenüber der Stirnseite 60a bezüglich der Mittellängsachse 4 verdreht, jedoch ebenfalls senkrecht zu dieser. Der Fluidteiler bildet somit ein bezüglich der Mittellängsachse 4 verdrilltes Band.
Die Stirnseite 60b liegt also auf einer Geraden 66, die zusammen mit der Mittellängsachse 4 und der durch die Einspritzrichtung des Reduktionsmittels in Richtung des Pfeils 26 vorgegebene Geraden 64 in einer Ebene angeordnet ist, wobei sich die Gerade 64 und die Gerade 66 schneiden.
In 5 ist zu erkennen, dass die Geraden 64 und 66 in Blickrichtung des Abgasstromes deckungsgleich sind. Außerdem ist die Verkippung bzw. Verdrehung der Stirnseiten 60a und 60b gegeneinander zu erkennen.
6 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung aus 4 entlang der Fläche VI, also quer zur Strömungsrichtung des Abgases. Hier ist zu erkennen, wie in Richtung des Pfeils 26 das in das Abgasrohr 2 eingespritzte Reduktionsmittel 28 einen Sprühkegel 68 ausbildet, welcher durch die Stirnseite 60b des Fluidteilers 56 in flächengleiche Anteile 70a, b geteilt wird. Da die Stirnseite 60b bzw. der Fluidteiler 56 in seiner Gesamtheit die Abgasstränge 54a, b voneinander teilt, gelangen etwa gleiche Mengen Reduktionsmittel 28 in die beiden Abgasstränge 54a, b und somit zu dem Teilkatalysatoren 62a, b.
Die Aufteilung erfolgt in einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform nicht zwingend flächengleich. Der Sprühkegel 68 kann je nach Ausrichtung bzw. Lage der Stirnseite 60b des Fluidteilers 56 bezüglich des Querschnitts 50 auch in anderen beliebigen Verhältnissen geteilt werden.

Claims

Abgasanlage mit einem Abgasrohr (2) zum Führen eines Abgasstroms (11, 40), und einer am Abgasrohr (2) angeordneten Einspritzdüse (22) zur Einspritzung eines Mediums (28) in den Abgasstrom (11, 40), und mit einem stromaufwärts (L) der Einspritzdüse (22) im Abgasrohr (2) angeordneten Wirbelkörper (32) zur Verwirbelung (36) des Abgasstroms (11, 40) im Einspritzbereich des Mediums (28).
Abgasanlage nach Anspruch 1, mit einem stromabwärts der Einspritzdüse (22) angeordneten SCR-Katalysator (13).
Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einspritzdüse (22) eine solche zum Einspritzen von Reduktionsmittel als Medium (28) ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wirbelkörper (32) zumindest annähernd senkrecht zur Mittellängsachse (4) des Abgasrohres (2) ausgerichtet ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wirbelkörper (32) eine Mittellängsachse (34) und einen bezüglich seiner Mittellängsachse (34) runden Querschnitt (42) aufweist.
Abgasanlage nach Anspruch 5, bei der der Wirbelkörper (32) zylinderförmig ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wirbelkörper (32) innen hohl ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wirbelkörper (32) mittig im Abgasrohr (2) angeordnet ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einspritzrichtung (26) der Einspritzdüse (22) in einer Ebene mit der Mittellängsachse (4) des Abgasrohres und/oder der Mittellängsachse (34) des Wirbelkörpers (32) liegt.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einspritzrichtung (26) der Einspritzdüse (22) stromabwärts zeigt und bezüglich des Abgasstroms (10, 40) in einem Winkel (α) zur Mittellängsachse (4) des Abgasrohres (2) geneigt ist.
Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Einspritzbereich der Einspritzdüse (22) im Abgasstrom (10, 40) im Strömungsschatten (18) des Wirbelkörpers (32) angeordnet ist.
Abgasanlage, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Abgasrohr (2) zum Führen eines Abgasstroms (10, 40), und einer am Abgasrohr (2) angeordneten Einspritzdüse (22) zur Einspritzung eines Mediums (28) in den Abgasstrom (10, 40), und mit einer stromabwärts der Einspritzdüse (22) angeordneten Verzweigung (52) des Abgasrohres (2) in mindestens zwei Abgasstränge (54a, b), und mit einem zwischen Einspritzdüse (22) und Verzweigung (52) angeordneten Fluidteiler (56) mit einer stromaufwärts weisenden Stirnseite (60b), wobei die Stirnseite (60b) bezüglich des Querschnitts (50) des Abgasrohres (2) und der Einspritzdüse (22) so ausgerichtet ist, dass Abgasstrom (10, 40) und Medium (28) in einem vorgebbaren Teilungsverhältnis auf die Abgasstränge (54a, b) aufgeteilt werden.
Abgasanlage nach Anspruch 12, bei dem die Stirnseite (60b) des Fluidteilers (56) so ausgerichtet ist, dass das Medium (28) gleichmäßig auf die Abgasstränge (54a, b) aufgeteilt wird.
Abgasanlage nach Anspruch 12 oder 13, wobei das von der Einspritzdüse (22) in den Abgasstrom (10, 40) eingespritzte Medium (28) einen Sprühkegel (68) ausbildet, bei der die Stirnseite (60b) des Fluidteilers (56) die Projektion des Sprühkegels (68) auf die Querschnittsfläche (50) des Abgasrohres (2) in einem vorgebbaren Teilungsverhältnis schneidet.
Abgasanlage nach Anspruch 14, bei der die Stirnseite (60b) ein oder mehrere Geradenstücke enthält.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der der Fluidteiler (56) nach Art eines entlang der Längsachse (4) des Abgasrohres (2) gewundenen Bandes ausgebildet ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Stirnseite (60b) des Fluidteilers (56) mit der Mittellängsachse (4) des Angasrohres (2) und der Einspritzrichtung (64) des Mediums (28) in einer Ebene liegt.