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DE102006015964A1 - Baugruppe zur Vermischung eines Mediums mit dem Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage - Google Patents

Baugruppe zur Vermischung eines Mediums mit dem Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage Download PDF

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DE102006015964A1
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Abstract

Eine Baugruppe zur Vermischung eines Mediums mit dem Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage hat ein erstes Abgasrohr (12), das eine Vorrichtung (18) zur Einbringung des Mediums aufweist und axial in ein gegenüber dem Abgasrohr (12) verbreitertes Verbindungselement (16) mündet, und ein zweites Abgasrohr (14), das seitlich in das Verbindungselement (16) mündet. Das Verbindungselement (16) ist derart ausgebildet, daß es dem Abgasstrom eine Drehimpuls erteilen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zur Vermischung eines Mediums mit dem Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage.
  • Bei modernen Abgassystemen ist es manchmal erforderlich, in den Abgasstrom ein Medium einzubringen, um bestimmte Reaktionen hervorzurufen. Beispielsweise kann stromaufwärts eines SCR-Katalysators Harnstoff in gelöster Form eingespritzt werden, um Ammoniak als Reduktionsmittel für die im Abgas vorhandenen Stickoxide bereitzustellen. Auch kann stromaufwärts eines Partikelfilters Reduktionsmittel wie z.B. Kraftstoff zugeführt werden, um die im Filter zurückgehaltenen Partikel kontrolliert abzubrennen. Allgemein gilt dabei, daß das einzubringende Medium möglichst homogen im Abgasstrom verteilt werden soll, damit eine gleichmäßige Wirkung eintritt.
  • Dies gilt insbesondere auch für zweiflutige Abgasanlagen (z.B. bei einem 6- oder 8-Zylinder Motor), bei denen aus Kostengründen oftmals nur eine einzige Harnstoffeinspritzvorrichtung (für SCR-Anwendungen) vorgesehen ist. Diese wird dann üblicherweise stromabwärts eines Verbindungselements angeordnet, welches die Abgasströme aus den beiden Abgasrohren zusammenführt. Auch hier stellt sich das Problem, eine intensive Vermischung des Abgases mit dem eingebrachten Medium zu erreichen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, mit geringem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit eine gleichmäßige Verteilung eines eingebrachten Mediums im Abgasstrom zu erreichen, insbesondere im Abgasstrom einer zweiflutigen Abgasanlage.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu eine Baugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, mit einem ersten Abgasrohr, das eine Vorrichtung zur Einbringung des Mediums aufweist und axial in ein gegenüber dem Abgasrohr verbreitertes Verbindungselement mündet, und einem zweiten Abgasrohr, das seitlich in das Verbindungselement mündet, wobei das Verbindungselement derart ausgebildet ist, daß es dem Abgasstrom einen Drehimpuls erteilen kann. Das Medium wird also zunächst dem Abgasstrom im ersten Abgasrohr zugeführt und gelangt mit diesem in das Verbindungselement, in dem es zu einer Vermischung mit dem Abgasstrom aus dem zweiten Abgasrohr kommt. Dabei wird dem gesamten Abgasstrom im Inneren des Verbindungselements ein Drall erteilt, der zu einer guten Verwirbelung und somit zu einer guten Verteilung des Mediums führt. Zudem wird eine Verunreinigung der Rohrwände durch das eingebrachte Medium, etwa durch ein Festsetzen des Mediums an den Rohrwänden, vermieden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich insbesondere für eine zweiflutige Abgasanlage, wobei nur eine einzige Vorrichtung zur Einbringung des Mediums nötig ist, kann jedoch in jeder Abgasanlage eingesetzt werden, deren Abgasstrom zumindest abschnittsweise auf zwei Rohre aufgeteilt wird.
  • Vorzugsweise erstreckt sich das erste Abgasrohr über den Mündungsbereich des zweiten Abgasrohrs hinaus in das Innere des Verbindungselements. Der Abgasstrom aus dem zweiten Abgasrohr trifft also zunächst auf die Wandung des ersten Abgasrohrs und wird dadurch zu einer kreisenden Bewegung um das Ende des ersten Abgasrohrs gezwungen.
  • Insbesondere hat das Verbindungselement die Form eines Konus, in dessen größere Stirnfläche das erste Abgasrohr mündet. Durch die schräg zulaufenden Seitenwände des Verbindungselements wird eine besonders gute Verwirbelung des Abgasstroms erreicht.
  • Vorteilhaft mündet das zweite Abgasrohr tangential in das Verbindungselement. Somit wird der Abgasstrom aus dem zweiten Abgasrohr in einfacher Weise auf eine Schraubenbahn längs der Innenwand des Verbindungselements gezwungen.
  • Zur Unterstützung der Verwirbelung des Abgasstroms kann das Verbindungselement auf seiner Innenseite eine Führungsfläche für den Abgasstrom aufweisen.
  • Um die Vermischung des eingebrachten Mediums mit dem Abgasstrom im ersten Abgasrohr zu erleichtern, kann die Vorrichtung stromabwärts eines Leitelements im ersten Abgasrohr angeordnet sein.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Abgasrohr einstückig mit dem Verbindungselement ausgeführt.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, kann die Vorrichtung eine Harnstoffeinspritzvorrichtung sein. Ebenso könnte es sich jedoch auch um eine Vorrichtung zur Einbringung von Reduktionsmittel wie z.B. Kraftstoff zur Regeneration etwa eines Partikelfilters handeln.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Baugruppe; und
  • 2 einen Querschnitt durch die Baugruppe längs der Linie II-II.
  • 1 zeigt eine Baugruppe 10, die in einer Abgasanlage eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs angeordnet ist und ein erstes Abgasrohr 12 sowie ein zweites Abgasrohr 14 aufweist, die jeweils in Richtung der Pfeile P1 von Abgas durchströmt werden. Die Abgasströme aus beiden Abgasrohren 12, 14 werden in einem Verbindungselement 16 zusammengeführt, wobei das zweite Abgasrohr 14 seitlich, insbesondere tangential (siehe 2), in das Verbindungselement 16 mündet und im gezeigten Beispiel einstückig mit dem Verbindungselement 16 ausgeführt ist.
  • Das erste Abgasrohr 12 mündet axial in das Verbindungselement 16 und weist eine Vorrichtung 18 zur Einbringung eines Mediums, hier eine Harnstoffeinspritzvorrichtung, auf, die stromabwärts eines Leitelements 20 angeordnet ist. Das Verbindungselement 16 hat die Form eines Konus und ist gegenüber dem ersten Abgasrohr 12 verbreitert, das sich über den Mündungsbereich des zweiten Abgasrohrs 14 hinaus in das Innere des Verbindungselements 16 erstreckt.
  • Durch die tangentiale Einbringung des Abgasstroms aus dem zweiten Abgasrohr 14 in das konusförmige Verbindungselement 16 wird eine auch als Vortex bezeichnete Verwirbelung des vereinigten Abgasstroms erreicht, die eine besonders gute Durchmischung mit dem eingebrachten Medium (hier gelöster Harnstoff) bewirkt. Die Verwirbelung ist in den Figuren durch den schraubenförmig verlaufenden Pfeil P2 angedeutet.
  • Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann das Verbindungselement 16 auf seiner Innenseite eine Führungsfläche für den Abgasstrom aufweisen, die z.B. durch ein Leitblech oder plastisch verformte Wandabschnitte des Verbindungselements gebildet ist.
    • 10
    Baugruppe
    12
    erstes Abgasrohr
    14
    zweites Abgasrohr
    16
    Verbindungselement
    18
    Vorrichtung
    20
    Leitelement
    P1
    Strömungsrichtung des Abgases
    P2
    Verwirbelung

Claims (8)

  1. Baugruppe zur Vermischung eines Mediums mit dem Abgasstrom einer Kfz-Abgasanlage, mit einem ersten Abgasrohr (12), das eine Vorrichtung (18) zur Einbringung des Mediums aufweist und axial in ein gegenüber dem Abgasrohr (12) verbreitertes Verbindungselement (16) mündet, und einem zweiten Abgasrohr (14), das seitlich in das Verbindungselement (16) mündet, wobei das Verbindungselement (16) derart ausgebildet ist, daß es dem Abgasstrom einen Drehimpuls erteilen kann.
  2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das erste Abgasrohr (12) über den Mündungsbereich des zweiten Abgasrohrs (14) hinaus in das Innere des Verbindungselements (16) erstreckt.
  3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) die Form eines Konus hat.
  4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Abgasrohr (14) tangential in das Verbindungselement (16) mündet.
  5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) auf seiner Innenseite eine Führungsfläche für den Abgasstrom aufweist.
  6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18) stromabwärts eines Leitelements (20) im ersten Abgasrohr (12) angeordnet ist.
  7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Abgasrohr (14) einstückig mit dem Verbindungselement (16) ausgeführt ist.
  8. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (18) eine Harnstoffeinspritzvorrichtung ist.
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