DE102021129453A1

DE102021129453A1 - Einlassströmung für hochleistungsmischer

Info

Publication number: DE102021129453A1
Application number: DE102021129453.3A
Authority: DE
Inventors: Randall Cvelbar; Eduardo Alano; Amee Bhatt; Amaresh Rakkasagi; Anthony Burnett
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies USA LLC
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-05-25
Also published as: US11680507B2; CN114526142A; US20220162974A1

Abstract

Eine Mischerbaugruppe für eine Fahrzeugabgasanlage weist ein Mischergehäuse, das einen Innenhohlraum begrenzt, und einen Einlassreaktor auf, der in dem Innenhohlraum positioniert ist. Der Einlassreaktor hat einen Fluideinlass, einen ersten Abgaseinlass und einen zweiten Abgaseinlass. An einem stromaufwärtigen Ende des Mischergehäuses ist ein Einlassleitblech befestigt. Das Einlassleitblech weist eine erste Öffnung, die Abgas in den ersten Abgaseinlass leitet, eine Schaufel, die Abgas in den zweiten Abgaseinlass leitet, und mehrere Umgehungsöffnungen auf, die Abgas so leiten, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor umgeht.

Description

HINTERGRUND
Eine Abgasanlage weist Katalysatorkomponenten zur Verringerung von Emissionen auf. Die Abgasanlage weist ein Einspritzsystem auf, das ein Dieselabgasfluid (DEF (diesel exhaust fluid)) oder ein Reduktionsmittel wie zum Beispiel eine Lösung aus Harnstoff und Wasser stromaufwärts eines Katalysators für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator) einspritzt, der zur Reduzierung von NOx-Emissionen dient. Das Einspritzsystem weist einen Dosierer auf, der das Fluid in einen Abgasstrom sprüht. Stromaufwärts des SCR-Katalysators ist ein Mischer angeordnet, der Motorabgase mit dem eingespritzten Fluid vermischt. Es stellt eine Herausforderung dar, die mehreren Abgasanlagenkomponenten innerhalb des verfügbaren Bauraums einzurichten. Kompakte Mischerausführungen ermöglichen eine effizientere Unterbringung, müssen aber eine hohe Mischleistung beibehalten und gleichzeitig die Erzeugung von Gegendruck begrenzen.
KURZFASSUNG
Eine Mischerbaugruppe gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem ein Mischergehäuse, das einen Innenhohlraum begrenzt, und einen Einlassreaktor auf, der in dem Innenhohlraum positioniert ist. Der Einlassreaktor weist einen Fluideinlass, einen ersten Abgaseinlass und einen zweiten Abgaseinlass auf. Ein Einlassleitblech ist an einem stromaufwärtigen Ende des Mischergehäuses befestigt. Das Einlassleitblech weist eine erste Öffnung, die Abgas in den ersten Abgaseinlass leitet, eine Schaufel, die Abgas in den zweiten Abgaseinlass leitet, und mehrere Umgehungsöffnungen auf, die Abgas so leiten, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor umgeht.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Baugruppe hat das Einlassleitblech eine Leitblechmitte und ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte beabstandet sind, und wobei sich die erste Öffnung in einem ersten Abschnitt der mehreren Abschnitte befindet, die Schaufel sich in einem zweiten Abschnitt der mehreren Abschnitte befindet, der vom ersten Abschnitt getrennt ist, und die mehreren Umgehungsöffnungen sich in einem dritten Abschnitt der mehreren Abschnitte befinden, der von dem ersten und dem zweiten Abschnitt getrennt ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen befindet sich der dritte Abschnitt auf einer zum ersten und zweiten Abschnitt entgegengesetzten Seite der Leitblechmitte.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen umfassen die mehreren Abschnitte vier Quadranten, wobei der erste Abschnitt einen ersten Quadranten umfasst, der zweite Abschnitt einen zweiten Quadranten umfasst und der dritte Abschnitt sich über den dritten und den vierten Quadranten der vier Quadranten erstreckt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen hat das Einlassleitblech eine ebene Fläche, die die mehreren Umgehungsöffnungen aufweist, und wobei die Schaufel eine durchgehende Fläche umfasst, die sich bezüglich der ebenen Fläche in einem stumpfen Winkel erstreckt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen erstreckt sich die durchgehende Fläche von der ebenen Fläche zu einer Innenumfangsfläche des Mischergehäuses hin, das den Innenhohlraum bildet, und wobei die durchgehende Fläche einen Rand aufweist, der einen Teil der ersten Öffnung bildet.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen ist der Rand stromabwärts der ebenen Fläche gelegen.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen weist das Mischergehäuse eine Dosiereröffnung auf, und wobei der Fluideinlass des Einlassreaktors auf die Dosiereröffnung ausgerichtet ist und eine Einspritzachse definiert, und wobei der erste und der zweite Abgaseinlass auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Einspritzachse liegen.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen weist der Einlassreaktor eine Wirbelkammer auf, die aus wenigstens einem ersten Strömungselement, einem zweiten Strömungselement und einem dritten Strömungselement besteht, die so aneinander befestigt sind, dass sie einen inneren Mischhohlraum für eingespritztes Fluid und Abgas bilden, und wobei das erste Strömungselement eine Reaktorschaufel umfasst, die den ersten Abgaseinlass zwischen einer Innenfläche der Reaktorschaufel und einer Außenfläche des zweiten Strömungselements begrenzt, die bezüglich der Einspritzachse radial innerhalb der Innenfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen ist der zweite Abgaseinlass zwischen der Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements gebildet, die bezüglich der Einspritzachse radial außerhalb der Außenfläche liegt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen erstreckt sich der Einlassreaktor längs der Einspritzachse von einem ersten Ende am Fluideinlass zu einem zweiten Ende, das einen Reaktorauslass bildet, und mit einer Endkappe am Reaktorauslass, wobei die Endkappe eine geschlossene Grundfläche mit einer Umfangswand umfasst, die die geschlossene Grundfläche umgibt, und wobei die Umfangswand mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die eine Mischung aus Fluid und Abgas aus dem Einlassreaktor austritt und sich mit einer Umgehungsströmung vermischt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen weist der Einlassreaktor am Reaktorauslass einen größeren Querschnitt als am Reaktoreinlass auf, so dass eine konische Form gebildet ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Baugruppen weist der Einlassreaktor einen Dosiererhalterungsabschnitt mit einer Dosiererhalterungsöffnung auf, die auf die Dosiereröffnung im Mischergehäuse ausgerichtet ist und den Fluideinlass bildet.
Eine Fahrzeugabgasanlage gemäß einem noch weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine erste Abgasanlagenkomponente, eine zweite Abgasanlagenkomponente stromabwärts der ersten Abgasanlagenkomponente und einen Mischer auf, der stromabwärts der ersten Abgasanlagenkomponente und stromaufwärts der zweiten Abgasanlagenkomponente positioniert ist. Der Mischer umfasst ein Mischergehäuse, das einen Innenhohlraum begrenzt, und einen Einlassreaktor, der in dem Innenhohlraum positioniert ist. Der Einlassreaktor weist einen Fluideinlass, einen ersten Abgaseinlass und einen zweiten Abgaseinlass auf. Ein Einlassleitblech ist an einem stromaufwärtigen Ende des Mischergehäuses befestigt. Das Einlassleitblech weist eine erste Öffnung, die Abgas in den ersten Abgaseinlass leitet, eine Schaufel, die Abgas in den zweiten Abgaseinlass leitet, und mehrere Umgehungsöffnungen auf, die Abgas so leiten, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor umgeht. Eine Dosiererhalterungsöffnung befindet sich an einer Außenfläche des Mischergehäuses, wobei die Dosiererhalterungsöffnung zur Aufnahme eines Dosierers zum Einspritzen von Fluid in den Fluideinlass ausgebildet ist.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Anlage weist das Einlassleitblech eine Leitblechmitte auf und ist in Quadranten aufgeteilt, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte beabstandet sind, und wobei die erste Öffnung in einem ersten Quadranten liegt, die Schaufel in einem zweiten Quadranten liegt und die mehreren Umgehungsöffnungen sich über den dritten und den vierten Quadranten erstrecken.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Anlagen umfasst der gesamte erste Quadrant einen offenen Bereich.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Anlagen hat das Einlassleitblech eine ebene Fläche, die die mehreren Umgehungsöffnungen aufweist, und wobei die Schaufel eine durchgehende Fläche umfasst, die sich bezüglich der ebenen Fläche in einem stumpfen Winkel erstreckt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Anlagen erstreckt sich die durchgehende Fläche von der ebenen Fläche zu einer Innenumfangsfläche des Mischergehäuses hin, das den Innenhohlraum bildet, und wobei die durchgehende Fläche einen Rand aufweist, der einen Teil der ersten Öffnung bildet, und wobei sich der Rand stromabwärts der ebenen Fläche erstreckt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Anlagen ist der Fluideinlass des Einlassreaktors auf die Dosiererhalterungsöffnung ausgerichtet und definiert eine Einspritzachse, und wobei der erste und der zweite Abgaseinlass auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Einspritzachse liegen, und wobei sich der Einlassreaktor längs der Einspritzachse von einem ersten Ende am Fluideinlass zu einem zweiten Ende erstreckt, das einen Reaktorauslass bildet, und mit einer Endkappe am Reaktorauslass, wobei die Endkappe eine geschlossene Grundfläche mit einer Umfangswand umfasst, die die geschlossene Grundfläche umgibt, und wobei die Umfangswand mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die eine Mischung aus Fluid und Abgas aus dem Einlassreaktor austritt und sich mit einer Umgehungsströmung vermischt.
Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Anlagen weist der Einlassreaktor eine Wirbelkammer auf, die aus wenigstens einem ersten Strömungselement, einem zweiten Strömungselement und einem dritten Strömungselement besteht, die so aneinander befestigt sind, dass sie einen inneren Mischhohlraum für eingespritztes Fluid und Abgas bilden, und wobei das erste Strömungselement eine Reaktorschaufel umfasst, die den ersten Abgaseinlass zwischen einer Innenfläche der Reaktorschaufel und einer Außenfläche des zweiten Strömungselements begrenzt, die bezüglich der Einspritzachse radial innerhalb der Innenfläche liegt, und wobei der zweite Abgaseinlass zwischen der Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements gebildet ist, die bezüglich der Einspritzachse radial außerhalb der Außenfläche liegt.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen aus den vorhergehenden Absätzen, die Ansprüche bzw. die nachstehende Beschreibung und die Zeichnungen, einschließlich aller ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen Einzelmerkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben sind, lassen sich auf alle Ausführungsformen anwenden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Abgasanlage gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Endansicht eines Mischers, wie er bei der Abgasanlage von 1 verwendet wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Einlassreaktors, wie er bei dem Mischer von 2 verwendet wird.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Endes des Mischers von 2.
5 ist eine Schnittansicht des Mischers von 2.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In dieser Offenbarung ist ein beispielhafter Mischer ausführlich beschrieben, der den Einlassströmungsquerschnitt zum Leiten der Strömung in einen Reaktor des Mischers maximiert, um die Erzeugung von Gegendruck zu minimieren.
In 1 ist eine Fahrzeugabgasanlage 10 gezeigt, die von einem Motor 12 erzeugte heiße Abgase durch verschiedene Abgasanlagenkomponenten leitet, um Emissionen zu verringern und Geräusche zu mindern, wie bekannt ist. Bei einer beispielhaften Ausführung leitet wenigstens ein Rohr 14 aus einem Abgaskrümmer des Motors 12 austretende Motorabgase in eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten. Bei einem Beispiel gehören zu den Abgasnachbehandlungskomponenten ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) 16 und ein optionaler Dieselpartikelfilter (DPF) 18, der bekanntlich dazu dient, Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen.
Stromabwärts des DOC 16 und des optionalen DPF 18 befindet sich ein Katalysator 22 für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator) mit einem Einlass 24 und einem Auslass 26. Optional kann die Komponente 22 einen Katalysator umfassen, der so eingerichtet ist, dass er eine Funktion der selektiven katalytischen Reduktion und eine Partikelfilterfunktion ausführt. Der Auslass 26 aus dem SCR-Katalysator 22 leitet Abgase an stromabwärtige Abgasanlagenkomponenten 28 weiter, und das Abgas tritt schließlich über ein Endrohr 20 in die Atmosphäre aus. Zu den verschiedenen stromabwärtigen Abgasanlagenkomponenten 28 können eine oder mehrere der folgenden gehören: Rohre, Filter, Ventile, Katalysatoren, Schalldämpfer usw. Diese Abgasanlagenkomponenten können je nach Fahrzeuganwendung und verfügbarem Bauraum in verschiedenen unterschiedlichen Ausführungen und Kombinationen eingebaut sein.
Bei einem Beispiel ist ein Mischer 30 stromabwärts eines Auslasses des DOC 16 oder des DPF 18 und stromaufwärts des Einlasses 24 des SCR-Katalysators 22 angeordnet. Der DOC/DPF und der SCR-Katalysator können zum Beispiel in Reihe oder parallel zueinander liegen. Der Mischer 30 dient dazu, die Vermischung des Abgases zu erleichtern.
Mit einem Einspritzsystem 32 wird ein Reduktionsmittel, wie beispielsweise Dieselabgasfluid (DEF), stromaufwärts des SCR-Katalysators 22 so in den Abgasstrom eingespritzt, dass der Mischer 30 das DEF und Abgas gründlich miteinander vermischen kann. Das Einspritzsystem 32 weist einen Fluidversorgungsbehälter 34, einen Dosierer 36 und eine Steuerung 38 auf, die die Einspritzung des Fluids in bekannter Weise steuert. Bei einem Beispiel spritzt der Dosierer 36 das DEF in den Mischer 30 ein, wie in 1 gezeigt. Bei anderen Beispielen kann der Dosierer 36 das DEF an anderen Stellen, beispielsweise stromaufwärts des Mischers 30, in die Abgasanlage einspritzen.
Ein Steuersystem weist die Steuerung 38 auf, die die Einspritzung des DEF auf der Grundlage eines oder mehrerer der Faktoren Abgastemperatur, Gegendruck, Zeit usw. steuert. Die Steuerung 38 kann eine fest zugeordnete elektronische Steuereinheit oder eine elektronische Steuereinheit sein, die einer Fahrzeugsystemsteuereinheit oder einer Teilsystemsteuereinheit zugeordnet ist. Die Steuerung 38 kann einen Prozessor, einen Speicher und eine oder mehrere Eingabe- und/oder Ausgabe-(E/A)-Geräteschnittstelle(n) aufweisen, die über eine lokale Schnittstelle kommunizierend verbunden sind. Die Steuerung 38 kann eine Hardware-Vorrichtung zur Ausführung von Software sein, insbesondere von in einem Speicher gespeicherter Software.
Der Mischer 30 wird zur Erzeugung einer Verwirbelungs- oder Drehbewegung des Abgases verwendet. In den 2 bis 5 ist der Mischer 30 detaillierter gezeigt. Der Mischer 30 weist ein Einlassende 40, das so ausgebildet ist, dass es die Motorabgase aufnimmt, und ein Auslassende 42 auf, mit dem ein Gemisch aus verwirbeltem Motorabgas und aus dem eingespritzten Fluid umgewandelten Produkten zum SCR-Katalysator 22 geleitet wird. Der Mischer 30 weist am Einlassende 40 ein Einlassleitblech 44 auf (2). Dem Auslassende 42 ist ein Auslassleitblech 46 (5) zugeordnet. Bei einem Beispiel weist das Einlassleitblech 44 eine große Einlassöffnung 48 und eine Schaufel 50 auf, die den Großteil des Abgases aufnehmen und das Abgas in einen Einlassreaktor 52 leiten. Das Einlassleitblech 44 weist ferner mehrere Perforationen, Schlitze oder zusätzliche Einlassöffnungen 54 auf, die es ermöglichen, dass das restliche Abgas den Einlassreaktor 52 umgeht, damit eine optimale Homogenisierung von Abgasen und ein verringerter Gegendruck erleichtert wird.
Das Einlassleitblech 44 und das Auslassleitblech 46 sind an einem Mischergehäuse 56 befestigt, das eine Mischermittelachse A definiert und einen Innenhohlraum 58 (5) zwischen dem Einlassleitblech 44 und dem Auslassleitblech 46 bereitstellt. Bei einem Beispiel umfassen die Leitbleche Blechstanzteile. Der Einlassreaktor 52 befindet sich im Innenhohlraum 58. Abgas und ein eingespritzter Fluidsprühstrahl, der über den Dosierer 36 in den Einlassreaktor 52 eingespritzt wird, werden im Einlassreaktor 52 vermischt und treten in den Innenhohlraum 58 aus und vermischen sich mit dem Bypass-Abgas, bevor sie aus dem Mischer 30 austreten.
Bei einem Beispiel dient der Einlassreaktor 52 dazu, die Anbringung des Dosierers 36 relativ zum Mischergehäuse 56 zu erleichtern. Der Einlassreaktor 52 weist einen Dosiererhalterungsabschnitt 60 und eine Wirbelkammer 62 auf, die sich in den Innenhohlraum 58 erstreckt. Der Dosiererhalterungsabschnitt 60 ist an einer im Mischergehäuse 56 gebildeten Dosiereröffnung 64 am Mischergehäuse 56 angebracht. Der Dosiererhalterungsabschnitt 60 ist so ausgebildet, dass er den Dosierer 36 trägt, der ein Fluid in den Innenhohlraum 58 des Mischergehäuses 56 einspritzt.
Bei einem Beispiel hat die Wirbelkammer 62 ein erstes Ende 66 an der Dosiereröffnung 64 und ein zweites Ende 68 an einem Auslass. Bei einem Beispiel besteht die Wirbelkammer 62 aus mehreren Strömungselementen, die so aneinander befestigt sind, dass sie einen offenen Innenbereich innerhalb der Wirbelkammer 62 bilden. Bei einem Beispiel hat der Einlassreaktor 52 einen Fluideinlass 70, einen ersten Abgaseinlass 72 und einen zweiten Abgaseinlass 74. Der Fluideinlass 70 ist auf die Dosiereröffnung 64 ausgerichtet und definiert eine Einspritzachse I, die quer zur Mischermittelachse A verläuft. Bei einem Beispiel steht die Einspritzachse I insgesamt senkrecht zur Mischermittelachse A. Die große Einlassöffnung 48 des Einlassleitblechs 44 leitet Abgas in den ersten Abgaseinlass 72, die Schaufel 50 leitet Abgas in den zweiten Abgaseinlass 74, und die mehreren Umgehungsöffnungen 54 leiten Abgas so, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor 52 umgeht. Bei einem Beispiel befinden sich der erste Abgaseinlass 72 und der zweite Abgaseinlass 74 auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Einspritzachse I.
Bei einem Beispiel umfassen die mehreren Strömungselemente wenigstens ein erstes, ein zweites und ein drittes Strömungselement 76, 78 bzw. 80. Bei einem Beispiel umfasst das erste Strömungselement 76 eine Reaktorschaufel 82, die den ersten Abgaseinlass 72 zwischen einer Innenfläche der Reaktorschaufel 82 und einer Außenfläche des zweiten Strömungselements 78 begrenzt, die sich relativ zur Einspritzachse I radial innerhalb der Innenfläche der Reaktorschaufel 82 befindet. Der zweite Abgaseinlass 74 ist zwischen der Außenfläche des zweiten Strömungselements 78 und einer Innenfläche des dritten Strömungselements 80 gebildet, die sich relativ zur Einspritzachse I radial außerhalb der Außenfläche des zweiten Strömungselements 78 befindet.
Bei einem Beispiel erstreckt sich der Einlassreaktor 52 längs der Einspritzachse I vom ersten Ende 66 am Fluideinlass 70 zum zweiten Ende 68, das einen Reaktorauslass 84 bildet. Bei einem Beispiel ist eine Endkappe 86 am Reaktorauslass 84 angeordnet. Die Endkappe 86 umfasst eine massive bzw. geschlossene Grundfläche 88, wobei eine Umfangswand 90 die massive Grundfläche 88 umgibt und sich in Richtung auf den Fluideinlass 70 erstreckt. Die Umfangswand 90 weist mehrere Austrittsöffnungen 92 auf, durch die ein Gemisch aus Fluid und Abgas aus dem Einlassreaktor 52 austritt und sich mit einer Umgehungsströmung aus den Umgehungsöffnungen 54 vermischt.
Bei einem Beispiel hat der Einlassreaktor 52 am ersten Ende 66 einen kleineren Querschnitt als am zweiten Ende 68, so dass eine konische Form gebildet ist. Bei einem Beispiel haben das zweite Strömungselement 78 und das dritte Strömungselement 80 sich verjüngende Körperabschnitte, die am ersten Ende 66 beginnen und sich in Richtung auf das zweite Ende 68 erstrecken, das einen zylindrischen Abschnitt (oder eine ovale oder eine Rennbahnform) mit einem insgesamt konstanten Querschnitt umfasst.
Wie oben erläutert, weist der Einlassreaktor 52 einen Dosiererhalterungsabschnitt 60 auf, der eine Dosiererhalterungsöffnung aufweist, die den Fluideinlass 70 bildet, und der auf die Dosiereröffnung 64 im Mischergehäuse 56 ausgerichtet ist. Das zweite Strömungselement 78 und das dritte Strömungselement 80 sind so aneinander befestigt, dass sie die Einspritzachse I im Wesentlichen umgeben. Das erste Strömungselement 76 hat am stromabwärtigen Ende einen Armabschnitt 94, der am zweiten Strömungselement 78 befestigt ist. Die Reaktorschaufel 82 des ersten Strömungselements 76 umfasst einen gekrümmten Wandabschnitt 96 und einen Bodenwandabschnitt 98, die so zusammenwirken, dass sie eine vergrößerte Schaufelöffnung für den ersten Abgaseinlass 72 bilden.
Bei einem Beispiel geht der gekrümmte Wandabschnitt 96 in den Dosiererhalterungsabschnitt 60 über. Der Dosiererhalterungsabschnitt 60 weist einen zentralen Vorsprung 100 auf, wobei der Fluideinlass 70 die Einspritzachse I definiert.
Bei einem Beispiel hat das Einlassleitblech 44 eine Leitblechmitte C und ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte C beabstandet sind. Bei diesem Beispiel umfassen die mehreren Abschnitte Quadranten Q1-Q4, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte C beabstandet sind. Die große Einlassöffnung 48 befindet sich in einem ersten Quadranten Q1, die Schaufel 50 befindet sich in einem zweiten Quadranten Q2, und die mehreren Umgehungsöffnungen 54 erstrecken sich über den dritten Quadranten Q3 und den vierten Quadranten Q4. Bei einem Beispiel umfasst der gesamte erste Quadrant Q1 des Einlassleitblechs 44 einen offenen Bereich, um die Einlassströmung zu maximieren.
Bei einem Beispiel weist das Einlassleitblech 44 eine ebene Fläche 102 auf, die die mehreren Umgehungsöffnungen 54 aufweist, und die Schaufel 50 umfasst eine durchgehende Fläche 104, die sich in Bezug auf die ebene Fläche 102 in einem stumpfen Winkel α erstreckt. Die durchgehende Fläche 104 erstreckt sich von der ebenen Fläche 102 in Richtung auf eine Innenumfangsfläche 106 des Mischergehäuses 56, das den Innenhohlraum 58 bildet. Die durchgehende Fläche 104 hat einen Rand 108, der einen Teil der großen Einlassöffnung 48 definiert. Der Rand 108 befindet sich stromabwärts der ebenen Fläche 102. Bei einem Beispiel kann das Einlassleitblech 44 zusätzliche Vertiefungen 110 für andere Komponenten wie etwa Sensoren aufweisen.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Einlassleitblech bereit, das eine Abgasströmung in den Reaktor ermöglicht und zugleich ermöglicht, dass ein Teil der Gasströmung den Reaktor umgeht. Der Reaktor leitet und lenkt die Strömung um den Sprühnebel herum. Die Maximierung des Einlassströmungsquerschnitts, um die Strömung unmittelbar in den Einlassreaktor zu leiten, wird dadurch erzielt, dass ein Quadrant des Einlassleitblechs, der als Schaufel wirkt, dazu verwendet wird, diesen Strömungsquerschnitt in eine Seite des Reaktors zu leiten. Die Strömung in die entgegengesetzte Seite des Reaktors wird dadurch erreicht, dass das Einlassleitblech in diesem Quadranten vollständig entfernt ist und die Blechschaufel, die Teil des Reaktors ist, vergrößert ist. Somit wird mit der vorliegenden Offenbarung eine hohe Mischleistung in einem kompakten Mischer erzielt, um den Einlassströmungsquerschnitt zum Leiten der Strömung in den Reaktor zu maximieren, damit die Erzeugung eines Gegendrucks minimiert wird.
In den Figuren dieser Offenbarung ist zwar eine bestimmte Bauteilbeziehung dargestellt, die Darstellungen sollen diese Offenbarung jedoch nicht einschränken. Mit anderen Worten, die Anordnung und Ausrichtung der verschiedenen gezeigten Bauteile könnte im Umfang dieser Offenbarung variieren. Zudem sind die dieser Offenbarung beigefügten verschiedenen Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu, und einige Merkmale sind eventuell übertrieben oder minimiert, um bestimmte Einzelheiten eines entsprechenden Bauteils zu zeigen.
Die vorstehende Beschreibung ist von der Art her beispielhaft und nicht einschränkend. Für den Fachmann können Änderungen und Abwandlungen der offenbarten Beispiele ersichtlich werden, die nicht unbedingt vom Wesen dieser Offenbarung abweichen. Daher kann der Umfang des dieser Offenbarung verliehenen Rechtsschutzes nur durch Studieren der nachstehenden Ansprüche festgestellt werden.

Claims

Mischerbaugruppe für eine Fahrzeugabgasanlage, mit: einem Mischergehäuse, das einen Innenhohlraum begrenzt, einem Einlassreaktor, der in dem Innenhohlraum positioniert ist, wobei der Einlassreaktor einen Fluideinlass, einen ersten Abgaseinlass und einen zweiten Abgaseinlass aufweist, und einem Einlassleitblech, das an einem stromaufwärtigen Ende des Mischergehäuses befestigt ist, wobei das Einlassleitblech eine erste Öffnung, die Abgas in den ersten Abgaseinlass leitet, eine Schaufel, die Abgas in den zweiten Abgaseinlass leitet, und mehrere Umgehungsöffnungen aufweist, die Abgas so leiten, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor umgeht.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Einlassleitblech eine Leitblechmitte hat und in mehrere Abschnitte aufgeteilt ist, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte beabstandet sind, und wobei sich die erste Öffnung in einem ersten Abschnitt der mehreren Abschnitte befindet, die Schaufel sich in einem zweiten Abschnitt der mehreren Abschnitte befindet, der vom ersten Abschnitt getrennt ist, und die mehreren Umgehungsöffnungen sich in einem dritten Abschnitt der mehreren Abschnitte befinden, der von dem ersten und dem zweiten Abschnitt getrennt ist.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 2, wobei sich der dritte Abschnitt auf einer zum ersten und zweiten Abschnitt entgegengesetzten Seite der Leitblechmitte befindet.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, wobei die mehreren Abschnitte vier Quadranten umfassen, wobei der erste Abschnitt einen ersten Quadranten umfasst, der zweite Abschnitt einen zweiten Quadranten umfasst und der dritte Abschnitt sich über den dritten und den vierten Quadranten der vier Quadranten erstreckt.
Mischerbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Einlassleitblech eine ebene Fläche hat, die die mehreren Umgehungsöffnungen aufweist, und wobei die Schaufel eine durchgehende Fläche umfasst, die sich bezüglich der ebenen Fläche in einem stumpfen Winkel erstreckt.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 5, wobei sich die durchgehende Fläche von der ebenen Fläche zu einer Innenumfangsfläche des Mischergehäuses hin erstreckt, die den Innenhohlraum bildet, und wobei die durchgehende Fläche einen Rand aufweist, der einen Teil der ersten Öffnung bildet.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der Rand stromabwärts der ebenen Fläche gelegen ist.
Mischerbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Mischergehäuse eine Dosiereröffnung aufweist und wobei der Fluideinlass des Einlassreaktors auf die Dosiereröffnung ausgerichtet ist und eine Einspritzachse definiert, und wobei der erste und der zweite Abgaseinlass auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Einspritzachse liegen.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 8, wobei der Einlassreaktor eine Wirbelkammer aufweist, die aus wenigstens einem ersten Strömungselement, einem zweiten Strömungselement und einem dritten Strömungselement besteht, die so aneinander befestigt sind, dass sie einen inneren Mischhohlraum für eingespritztes Fluid und Abgas bilden, und wobei das erste Strömungselement eine Reaktorschaufel umfasst, die den ersten Abgaseinlass zwischen einer Innenfläche der Reaktorschaufel und einer Außenfläche des zweiten Strömungselements begrenzt, die bezüglich der Einspritzachse radial innerhalb der Innenfläche liegt.
Mischerbaugruppe nach Anspruch 9, wobei der zweite Abgaseinlass zwischen der Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements gebildet ist, die bezüglich der Einspritzachse radial außerhalb der Außenfläche liegt.
Mischerbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei sich der Einlassreaktor längs der Einspritzachse von einem ersten Ende am Fluideinlass zu einem zweiten Ende erstreckt, das einen Reaktorauslass bildet, und mit einer Endkappe am Reaktorauslass, wobei die Endkappe eine geschlossene Grundfläche mit einer Umfangswand umfasst, die die geschlossene Grundfläche umgibt, und wobei die Umfangswand mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die eine Mischung aus Fluid und Abgas aus dem Einlassreaktor austritt und sich mit einer Umgehungsströmung vermischt.
Mischerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einlassreaktor am Reaktorauslass einen größeren Querschnitt als am Reaktoreinlass aufweist, so dass eine konische Form gebildet ist.
Mischerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 8 rückbezogen, wobei der Einlassreaktor einen Dosiererhalterungsabschnitt mit einer Dosiererhalterungsöffnung aufweist, die auf die Dosiereröffnung im Mischergehäuse ausgerichtet ist und den Fluideinlass bildet.
Fahrzeugabgasanlage mit: einer ersten Abgasanlagenkomponente, einer zweiten Abgasanlagenkomponente stromabwärts der ersten Abgasanlagenkomponente, einem Mischer, der stromabwärts der ersten Abgasanlagenkomponente und stromaufwärts der zweiten Abgasanlagenkomponente positioniert ist, wobei der Mischer Folgendes umfasst: ein Mischergehäuse, das einen Innenhohlraum begrenzt, einen Einlassreaktor, der in dem Innenhohlraum positioniert ist, wobei der Einlassreaktor einen Fluideinlass, einen ersten Abgaseinlass und einen zweiten Abgaseinlass aufweist, und ein Einlassleitblech, das an einem stromaufwärtigen Ende des Mischergehäuses befestigt ist, wobei das Einlassleitblech eine erste Öffnung, die Abgas in den ersten Abgaseinlass leitet, eine Schaufel, die Abgas in den zweiten Abgaseinlass leitet, und mehrere Umgehungsöffnungen aufweist, die Abgas so leiten, dass es den Eintritt in den Einlassreaktor umgeht, und einer Dosiererhalterungsöffnung, die sich an einer Außenfläche des Mischergehäuses befindet, wobei die Dosiererhalterungsöffnung zur Aufnahme eines Dosierers zum Einspritzen von Fluid in den Fluideinlass ausgebildet ist.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 14, wobei das Einlassleitblech eine Leitblechmitte aufweist und in Quadranten aufgeteilt ist, die in Umfangsrichtung um die Leitblechmitte beabstandet sind, und wobei die erste Öffnung in einem ersten Quadranten liegt, die Schaufel in einem zweiten Quadranten liegt und die mehreren Umgehungsöffnungen sich über den dritten und den vierten Quadranten erstrecken.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 15, wobei der gesamte erste Quadrant einen offenen Bereich umfasst.
Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Einlassleitblech eine ebene Fläche hat, die die mehreren Umgehungsöffnungen aufweist, und wobei die Schaufel eine durchgehende Fläche umfasst, die sich bezüglich der ebenen Fläche in einem stumpfen Winkel erstreckt.
Fahrzeugabgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei sich die durchgehende Fläche von der ebenen Fläche zu einer Innenumfangsfläche des Mischergehäuses hin erstreckt, das den Innenhohlraum bildet, und wobei die durchgehende Fläche einen Rand aufweist, der einen Teil der ersten Öffnung bildet, und wobei sich der Rand stromabwärts der ebenen Fläche erstreckt.
Fahrzeugabgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Fluideinlass des Einlassreaktors auf die Dosiererhalterungsöffnung ausgerichtet ist und eine Einspritzachse definiert, und wobei der erste und der zweite Abgaseinlass auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Einspritzachse liegen, und wobei sich der Einlassreaktor längs der Einspritzachse von einem ersten Ende am Fluideinlass zu einem zweiten Ende erstreckt, das einen Reaktorauslass bildet, und mit einer Endkappe am Reaktorauslass, wobei die Endkappe eine geschlossene Grundfläche mit einer Umfangswand umfasst, die die geschlossene Grundfläche umgibt, und wobei die Umfangswand mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die eine Mischung aus Fluid und Abgas aus dem Einlassreaktor austritt und sich mit einer Umgehungsströmung vermischt.
Fahrzeugabgasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der Einlassreaktor eine Wirbelkammer aufweist, die aus wenigstens einem ersten Strömungselement, einem zweiten Strömungselement und einem dritten Strömungselement besteht, die so aneinander befestigt sind, dass sie einen inneren Mischhohlraum für eingespritztes Fluid und Abgas bilden, und wobei das erste Strömungselement eine Reaktorschaufel umfasst, die den ersten Abgaseinlass zwischen einer Innenfläche der Reaktorschaufel und einer Außenfläche des zweiten Strömungselements begrenzt, die bezüglich der Einspritzachse radial innerhalb der Innenfläche liegt, und wobei der zweite Abgaseinlass zwischen der Außenfläche des zweiten Strömungselements und einer Innenfläche des dritten Strömungselements gebildet ist, die bezüglich der Einspritzachse radial außerhalb der Außenfläche liegt.