DE102018215899A1 - Exhaust duct with fluid introduction point - Google Patents
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Abstract
Ein Abgaskanal (3) zum Abführen von Abgasen (14) von einem Verbrennungsmotor (4) hat in einer Richtung orthogonal zu einer Strömungsrichtung (A) der durch den Abgaskanal (3) strömenden Abgase (14) eine Abgaskanal-Abmessung (D) und weist eine Fluid-Einbringstelle (17) auf, an der ein Fluid (10), insbesondere ein fluides Reduktionsmittel (10), in den Abgaskanal (3) einbringbar ist. An der Fluid-Einbringstelle (17) ist ein Ablenkelement (20) angeordnet, das ausgebildet ist, durch den Abgaskanal (3) strömende Abgase (14) von der Fluid-Einbringstelle (17) abzulenken. Das Ablenkelement (20) hat ein erstes Ende (28) und ein dem ersten Ende (28) gegenüberliegendes zweites Ende (24). Das erste Ende (28) ist an einer Wand des Abgaskanals (3) angeordnet und das zweite Ende (24) ist freistehend im Abgaskanal (3) angeordnet. Das Ablenkelement (20) hat wenigstens eine Ablenkelement-Abmessung (a) in einem Bereich von 20 % bis 50 % der Abgaskanal-Abmessung (D). An exhaust duct (3) for discharging exhaust gases (14) from an internal combustion engine (4) has an exhaust duct dimension (D) in a direction orthogonal to a flow direction (A) of the exhaust gases (14) flowing through the exhaust duct (3) and has a fluid introduction point (17) at which a fluid (10), in particular a fluid reducing agent (10), can be introduced into the exhaust gas duct (3). A deflection element (20), which is designed to deflect exhaust gases (14) flowing through the exhaust duct (3) from the fluid introduction point (17), is arranged on the fluid introduction point (17). The deflection element (20) has a first end (28) and a second end (24) opposite the first end (28). The first end (28) is arranged on a wall of the exhaust duct (3) and the second end (24) is arranged free-standing in the exhaust duct (3). The deflection element (20) has at least one deflection element dimension (a) in a range from 20% to 50% of the exhaust duct dimension (D).
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskanal zum Abführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors, wobei der Abgaskanal eine Fluid-Einbringstelle aufweist, an der ein Fluid, insbesondere ein fluides Reduktionsmittel, in den Abgaskanal einbringbar ist.The invention relates to an exhaust gas duct for removing exhaust gases from an internal combustion engine, the exhaust gas duct having a fluid introduction point at which a fluid, in particular a fluid reducing agent, can be introduced into the exhaust gas duct.
Stand der TechnikState of the art
Um Stickoxide (NOx), die in den Abgasen von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, enthalten sind, zu reduzieren, wird häufig ein flüssiges Reduktionsmittel („Fluid“), insbesondere eine Harnstoffwasserlösung („AdBlue“®), mit Hilfe eines Einspritzsystems in den Abgastrakt des Verbrennungsmotors eingespritzt.In order to reduce nitrogen oxides (NO x ), which are contained in the exhaust gases of internal combustion engines, especially diesel engines, a liquid reducing agent ("fluid"), in particular a urea water solution ("AdBlue" ®), is often injected into the Exhaust tract of the internal combustion engine injected.
In einem stromabwärts der Einspritzstelle angeordneten Katalysator (SCR-Katalysator) reagieren die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide mit dem Reduktionsmittel und werden dabei in Stickstoff und Wasser reduziert.In a catalytic converter (SCR catalytic converter) arranged downstream of the injection point, the nitrogen oxides contained in the exhaust gases react with the reducing agent and are thereby reduced in nitrogen and water.
Um einen hohen Wirkungsgrad des Katalysators zu erreichen, ist eine gute, möglichst homogene, Vermischung des Reduktionsmittels mit den durch den Abgaskanal strömenden Abgasen erstrebenswert.In order to achieve a high efficiency of the catalyst, a good, as homogeneous as possible, mixing of the reducing agent with the exhaust gases flowing through the exhaust duct is desirable.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Abgaskanal mit einer Einspritzstelle zur Verfügung zu stellen, der eine gute, insbesondere eine möglichst homogene, Vermischung des Reduktionsmittels mit den durch den Abgaskanal strömenden Abgasen ermöglicht.It is an object of the invention to provide an exhaust gas duct with an injection point which enables the reducing agent to be mixed well, in particular as homogeneously as possible, with the exhaust gases flowing through the exhaust gas duct.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat ein Abgaskanal, der zum Abführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist, in einer Richtung, die orthogonal zu einer Strömungsrichtung der durch den Abgaskanal strömenden Abgase ausgerichtet ist, eine Abgaskanal-Abmessung. Der Abgaskanal weist eine Fluid-Einbringstelle auf, an der ein Fluid, insbesondere ein fluides Reduktionsmittel, in den Abgaskanal einbringbar ist. An der Fluid-Einbringstelle ist ein Ablenkelement angeordnet, das ausgebildet, durch den Abgaskanal strömende Abgase von der Fluid-Einbringstelle abzulenken. Das Ablenkelement hat ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende. Das erste Ende ist an einer Wand des Abgaskanals angeordnet und das zweite Ende ist freistehend im Abgaskanal angeordnet. Das Ablenkelement hat wenigstens eine Ablenkelement-Abmessung, die in einem Bereich von 20 % bis 50 % der Abgaskanal-Abmessung liegt. Die Ablenkelement-Abmessung a kann insbesondere in einem Bereich von 30 % bis 40 %, insbesondere bei 35 %, der Abgaskanal-Abmessung liegen.According to one exemplary embodiment of the invention, an exhaust gas duct, which is designed to discharge exhaust gases from an internal combustion engine, has an exhaust gas duct dimension in a direction that is orthogonal to a flow direction of the exhaust gases flowing through the exhaust gas duct. The exhaust duct has a fluid introduction point at which a fluid, in particular a fluid reducing agent, can be introduced into the exhaust duct. At the fluid introduction point, a deflection element is arranged, which is designed to deflect exhaust gases flowing through the exhaust duct from the fluid introduction point. The deflecting element has a first end and a second end opposite the first end. The first end is arranged on a wall of the exhaust duct and the second end is arranged free-standing in the exhaust duct. The deflecting element has at least one deflecting element dimension which lies in a range from 20% to 50% of the exhaust duct dimension. The deflection element dimension a can be in particular in a range from 30% to 40%, in particular 35%, of the exhaust duct dimension.
Ein Ablenkelement, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet und ausgerichtet ist, leitet einen signifikanten Anteil der durch den Abgaskanal strömenden Abgasströmung um die Fluid-Einbringstelle herum, ohne dabei von dem eingespritzten Fluid benetzt zu werden.A deflection element, which is designed and aligned according to an exemplary embodiment of the invention, directs a significant proportion of the exhaust gas flow flowing through the exhaust gas duct around the fluid introduction point without being wetted by the injected fluid.
Durch das Umleiten der Abgasströmung wird ein von der Abgasströmung auf Fluid-Tropfen, die an der Fluid-Einbringstelle in den Abgaskanal eingebracht werden, übertragener Impuls derart reduziert, dass die Fluid-Tropfen im Wesentlichen ihrer ursprünglichen Einspritzrichtung folgen, d.h. durch die Abgasströmung nicht wesentlich von ihrer Flugbahn abgelenkt werden.By diverting the exhaust gas flow, a pulse transmitted by the exhaust gas flow to fluid drops which are introduced into the exhaust gas duct at the fluid introduction point is reduced in such a way that the fluid drops essentially follow their original injection direction, i.e. are not significantly distracted from their trajectory by the exhaust gas flow.
Die Fluid-Tropfen können daher zentrisch auf ein stromabwärts der Fluid-Einbringstelle angeordnetes Mischelement treffen. Dadurch kann das an der Fluid-Einbringstelle in den Abgaskanal eingebrachte Fluid (Reduktionsmittel) durch das Mischelement besonders effizient mit den durch den Abgaskanal strömenden Abgasen vermischt werden. Hierdurch können die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide in einem stromabwärts des Mischelements angeordneten Katalysator mit einem hohen Wirkungsgrad reduziert werden.The fluid drops can therefore be centered on a downstream of the fluid introduction point arranged mixing element meet. As a result, the fluid (reducing agent) introduced into the exhaust duct at the fluid introduction point can be mixed particularly efficiently with the exhaust gases flowing through the exhaust duct by the mixing element. As a result, the nitrogen oxides contained in the exhaust gases can be reduced with high efficiency in a catalyst arranged downstream of the mixing element.
In einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Ablenkelement-Abmessung eine Breite des Ablenkelements, d.h. eine Abmessung quer zu der Strömungsrichtung der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, und/oder eine Länge des Ablenkelements ist, d.h. eine Abmessung, die quer zur Breite des Ablenkelements ausgerichtet ist. Sowohl die Länge als auch die Breite des Ablenkelements können in einem Bereich von 20 % bis 50 %, insbesondere 30 % bis 40 %, insbesondere bei 35 %, der Abgaskanal-Abmessung liegen. Die Länge des Ablenkelements kann insbesondere gleich der Breite des Ablenkelements sein.In one embodiment, the at least one deflector dimension is a width of the deflector, i.e. is a dimension transverse to the direction of flow of the exhaust gases flowing through the exhaust duct, and / or a length of the deflection element, i.e. a dimension that is oriented across the width of the deflector. Both the length and the width of the deflection element can be in a range from 20% to 50%, in particular 30% to 40%, in particular 35%, of the exhaust duct dimension. The length of the deflecting element can in particular be equal to the width of the deflecting element.
Durch eine derart ausgebildetes Ablenkelement kann die Abgasströmung besonders effektiv von der Fluid-Einbringstelle abgelenkt werden, um ein unerwünschtes Ablenken des an der Fluid-Einbringstelle in den Abgaskanal eingebrachten Fluids zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.By means of a deflection element designed in this way, the exhaust gas flow can be deflected particularly effectively from the fluid introduction point, in order to avoid or at least reduce undesired deflection of the fluid introduced into the exhaust duct at the fluid introduction point.
In einer Ausführungsform ist das Ablenkelement in einem Winkel α zwischen 10° und 90°, insbesondere in einem Winkel α zwischen 15° und 70°, beispielsweise in einem Winkel α zwischen 20° und 50°, zur Strömungsrichtung der durch den Abgaskanal strömenden Abgase ausgerichtet ist. Durch eine derart ausgerichtetes Ablenkelement kann die Abgasströmung besonders effektiv von der Fluid-Einbringstelle abgelenkt werden.In one embodiment, the deflection element is oriented at an angle α between 10 ° and 90 °, in particular at an angle α between 15 ° and 70 °, for example at an angle α between 20 ° and 50 °, to the direction of flow of the exhaust gases flowing through the exhaust duct is. By means of a deflection element oriented in this way, the exhaust gas flow can be deflected particularly effectively from the fluid introduction point.
In einer Ausführungsform ist in dem Ablenkelement wenigstens eine Öffnung ausgebildet. Die Öffnungen können als Langlöcher und/oder als Rundlöcher ausgebildet sein. Derartige Öffnungen ermöglichen es, die Ablenkeigenschaften des Ablenkelements durch die Größe und Ausrichtung der Öffnungen zu beeinflussen und insbesondere an die relevanten Betriebsbedingungen anzupassen.In one embodiment, at least one opening is formed in the deflection element. The openings can be designed as elongated holes and / or as round holes. Such openings make it possible to influence the deflection properties of the deflection element by the size and orientation of the openings and in particular to adapt them to the relevant operating conditions.
In einer Ausführungsform ist das in den Abgaskanal ragende zweite Ende des Ablenkelements abgerundet. Das zweite Ende kann insbesondere halbkreisförmig abgerundet sein. Wenn der Abgaskanal mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, kann das zweite Ende mit einem Radius abgerundet sein, der dem Radius des kreisförmigen Querschnitts des Abgaskanals entspricht, so dass zwischen der Begrenzung des Abgaskanals und dem zweiten Ende des Ablenkelements ein halbkreisförmiger Spalt ausgebildet ist.In one embodiment, the second end of the deflection element protruding into the exhaust gas duct is rounded. The second end can in particular be rounded off in a semicircle. If the exhaust duct is formed with a circular cross section, the second end can be rounded with a radius which corresponds to the radius of the circular cross section of the exhaust duct, so that a semicircular gap is formed between the boundary of the exhaust duct and the second end of the deflection element.
In einer Ausführungsform ist das Ablenkelement an einer Wand des Abgaskanals angebracht. Ein solches Ablenkelement kann einfach hergestellt und in einem Abgaskanal montiert werden.In one embodiment, the deflection element is attached to a wall of the exhaust duct. Such a deflection element can be easily manufactured and installed in an exhaust duct.
In einer Ausführungsform ist das Ablenkelement als Lippe eines an der Fluid-Einbringstelle des Abgaskanals ausgebildeten Anschlussstutzens ausgebildet. Wenn das Ablenkelement als Lippe des Anschlussstutzens ausgebildet ist, ist es nicht erforderlich, das Ablenkelement als zusätzliches Bauteil in dem Abgaskanal zu installieren. Dadurch kann der Fertigungsaufwand für einen Abgaskanal, der ein Ablenkelement aufweist, reduziert werden, und die Herstellungskosten des Abgaskanals können gesenkt werden.In one embodiment, the deflection element is designed as a lip of a connection piece formed at the fluid introduction point of the exhaust gas duct. If the deflection element is designed as a lip of the connecting piece, it is not necessary to install the deflection element as an additional component in the exhaust gas duct. As a result, the production outlay for an exhaust gas duct which has a deflection element can be reduced, and the production costs of the exhaust gas duct can be reduced.
In einer Ausführungsform ist ein Mischelement stromabwärts der Einbringstelle in dem Abgaskanal angeordnet. Das Mischelement ist ausgebildet, an der Fluid-Einbringstelle in den Abgaskanal eingebrachtes Fluid (Reduktionsmittel) mit durch den Abgaskanal strömenden Abgasen zu vermischen, um eine möglichst homogene Vermischung des Reduktionsmittels mit den durch den Abgaskanal strömenden Abgasen zu erreichen.In one embodiment, a mixing element is arranged downstream of the introduction point in the exhaust gas duct. The mixing element is designed to mix fluid (reducing agent) introduced into the exhaust duct at the fluid introduction point with exhaust gases flowing through the exhaust duct in order to achieve the most homogeneous possible mixing of the reducing agent with the exhaust gases flowing through the exhaust duct.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit einem Dosiermodul zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in einen Abgaskanal des Abgasstrangs.1 shows a schematic representation of an exhaust system of an internal combustion engine with a metering module for injecting a reducing agent into an exhaust duct of the exhaust system. -
2 zeigt einen geradlinigen Abschnitt eines Abgaskanals mit einem Ablenkelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.2nd shows a straight section of an exhaust duct with a deflecting element according to a first embodiment of the invention. -
3 zeigt einen gekrümmten Abschnitt eines Abgaskanals mit einem Ablenkelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.3rd shows a curved section of an exhaust duct with a deflection element according to a first embodiment of the invention. -
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ablenkelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.4th shows a perspective view of a deflecting element according to an embodiment of the invention. -
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ablenkelements.5 shows a plan view of an embodiment of a deflecting element according to the invention. -
6 zeigt eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ablenkelements.6 shows a plan view of another embodiment of a deflecting element according to the invention. -
7 zeigt einen geradlinigen Abschnitt eines Abgaskanals mit einem Ablenkelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.7 shows a rectilinear section of an exhaust duct with a deflection element according to a second embodiment of the invention. -
8 zeigt einen gekrümmten Abschnitt eines Abgaskanals mit einem Ablenkelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.8th shows a curved section of an exhaust duct with a deflection element according to a second embodiment of the invention. -
Die
9 bis11 zeigen jeweils eine perspektivische Ansichten eines Anschlussstutzens, der mit einem Ablenkelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist.The9 to11 each show a perspective view of a connecting piece which is formed with a deflection element according to a second embodiment of the invention.
FigurenbeschreibungFigure description
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the attached figures.
Das Einspritzsystem
Das einzuspritzende Reduktionsmittel
Das Dosiermodul
Der Abgaskanal
An dem Abgaskanal
Stromaufwärts der Fluid-Einbringstelle
Das Ablenkelement
Dazu hat das Ablenkelement
Das Ablenkelement
Das Ablenkelement
Das Ablenkelement
Ein von der Abgasströmung
Ein wesentlicher Teil des eingespritzten Reduktionsmittels
Ein kleinerer Teil der Reduktionsmittel-Tropfen bildet auf der Auftrefffläche des Mischelements
Im Ergebnis gelangt keine signifikante Menge flüssigen Reduktionsmittels
Durch das Verdampfen des Reduktionsmittels
Das Ablenkelement
Wenigstens eine von der Breite
Um die Ablenkeigenschaften des Ablenkelements
In dem in der
Alternativ können die Öffnungen
An den Längsseiten des Ablenkelements
Das im montierten Zustand in den Abgaskanal
In den
Dabei zeigen die
In dem in den
Die
In der Darstellung der
Das als Lippe des Anschlussstutzens
Wie das in den
Obwohl das in den
Wenn das Ablenkelement
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- AT 501091 A1 [0004]AT 501091 A1 [0004]
- DE 102011077155 A1 [0005]DE 102011077155 A1 [0005]
Claims (10)
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Family Applications (1)
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Legal Events
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |