DE112010002589T5

DE112010002589T5 - Abgasstrang mit Einspritzsystem

Info

Publication number: DE112010002589T5
Application number: DE112010002589T
Authority: DE
Inventors: Frédéric Greber; Jean-Paul Brunel; Yohann Perrot
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: WO2010146285A1; KR20120053494A; FR2947003A1; CN102459835A; KR101685519B1; US8661792B2; US20120216513A1; FR2947003B1; DE112010002589B4; CN102459835B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugabgasstrang (2), mit: zwei Monolithen, einem stromaufwärtigen (14) und einem stromabwärtigen Monolith (16) zur Behandlung der in dem Abgasstrang (2) zirkulierenden Abgase, wobei der stromaufwärtige (14) und der stromabwärtige Monolith (16) in dem Abgasstrang (2) in Reihe angeordnet sind, einem Einspritzabschnitt (18), der zwischen einer von dem stromaufwärtigen Monolith (14) begrenzten stromaufwärtigen Fläche (20) und einer von dem stromabwärtigen Monolith (16) begrenzten stromabwärtigen Fläche (22) angeordnet ist und einen Kanal (24) für die Zirkulation eines Abgasstroms aufweist, der sich von der stromaufwärtigen Fläche (20) zur stromabwärtigen Fläche (22) erstreckt, wobei der Kanal (24) eine Mittelachse (L1) mit einer vorbestimmten Länge zwischen der stromaufwärtigen (20) und der stromabwärtigen Fläche (22) aufweist, wobei der Einspritzabschnitt (18) eine Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel (26) aufweist, die am Einspritzabschnitt (18) angebracht und dazu geeignet ist, ein reaktives Mittel in den Einspritzabschnitt einzuspritzen. Der Einspritzabschnitt (18) weist mindestens eine erste Schale (30) auf, die im Zirkulationskanal (24) im Weg des Abgasstroms angeordnet ist, so dass der durchschnittliche Weg der Abgasstrahlen in Bezug auf die vorbestimmte Länge mindestens 20% länger ist,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Kraftfahrzeugabgassträngen, die mit Vorrichtungen zum Einspritzen eines Reduktionsmittels für einen Katalysator zur selektiven Reduktion der Abgase eines Motors ausgestattet sind.
Die Erfindung betrifft genauer gesagt ein Kraftfahrzeugabgasstrang, vom Typ, der Folgendes aufweist:

– zwei Blöcke, einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Monolith, zur Behandlung der in dem Abgasstrang zirkulierenden Abgase, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Monolith in dem Abgasstrang in Reihe angeordnet sind,
– einen Einspritzabschnitt, der zwischen einer von dem stromaufwärtigen Monolith begrenzten stromaufwärtigen Fläche und einer von dem stromabwärtigen Monolith begrenzten stromabwärtigen Fläche angeordnet ist und einen Kanal für die Zirkulation eines Abgasstroms aufweist, der sich von der stromaufwärtigen Fläche zur stromabwärtigen Fläche erstreckt, wobei der Kanal eine Mittelachse mit einer vorbestimmten Länge zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Fläche aufweist, wobei der Einspritzabschnitt eine Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel aufweist, die am Einspritzabschnitt angebracht und dazu geeignet ist, ein reaktives Mittel in den Einspritzabschnitt einzuspritzen.

Ein derartiger Abgasstrang ist dazu vorgesehen, einen Verbrennungsmotor, z. B. einen Dieselmotor auszustatten. Sie weist ein System zur Reduzierung der Stickoxide und eine stromaufwärts dieses Systems angeordnete Einspritzeinrichtung für ein Reduktionsmittel, wie etwa Harnstoff, auf. Die verbreitetste Ausführung der Harnstoffeinspritzbereiche befindet sich im Allgemeinen zwischen einem stromaufwärtigen Partikelfilter (vor dem ein Oxidationskatalysator angeordnet ist) und einem stromabwärtigen Katalysator mit selektiver Reduktion (engl. SCR) der Stickoxide. Eine weitere relativ verbreitete Lösung besteht darin, den Einspritzbereich zwischen dem Oxidationskatalysator und entweder einem imprägnierten Partikelfilter zur Verarbeitung der Stickoxidreduzierung oder einem SCR-Katalysator, auf den ein herkömmlicher Partikelfilter folgt, anzuordnen.
In beiden Fällen weisen jedoch die gängigen Einspritzbereiche ausgehend von der Auslassfläche des stromaufwärtigen Monolithen (bei dem es sich entweder um einen Partikelfilter oder einen Oxidationskatalysator handelt) bis zur Eingangsfläche des folgenden Monolithen (bei dem es sich entweder um einen SCR-Katalysator, einen imprägnierten SCR-Partikelfilter oder einen SCR-Katalysator, auf den ein Standardpartikelfilter folgt, handelt) Folgendes auf: einen konvergierenden Kegel, der den Gasdurchlassdurchmesser verringert, ein Rohr, das die Einspritzeinrichtung hält, und einen divergierenden Eingangskegel, der den Gasdurchlassdurchmesser vergrößert. Darüber hinaus weisen die Einspritzbereiche in den meisten Fällen eine Mischvorrichtung innerhalb des Rohrs nach dem Halter für die Einspritzeinrichtung auf.
Eine derartige Anordnung erfordert eine nicht einschränkbare Länge, insbesondere aufgrund des Vorhandenseins des konvergierenden und divergierenden Kegels. Um einen korrekten Betrieb eines Harnstoff-Einspritzsystems zu gewährleisten, müssen ferner die Funktionen des Einspritzens, des Verdampfens, der Hydrolyse-Thermolyse des Harnstoffs zu Ammoniak und des Vermischens des Ammoniaks mit den Abgasen gewährleistet sein, um eine sehr homogene Verteilung des Ammoniaks in den Abgasen an der Eingangsfläche des stromabwärtigen Monolithen zu erhalten. Dieses Umwandlung des Harnstoffs zu Ammoniak und die Vermischung zwischen dem Ammoniak und den Abgasen erfordert Zeit und somit eine erhebliche Weglänge.
Bei einer bestmöglichen Optimierung der verschiedenen Funktionen kann der Abstand zwischen den beiden Monolithen insgesamt auf 200 mm verringert werden. Die Ausgestaltung einer derartigen Anordnung mit einem verringerten Abstand erweist sich jedoch als schwierig und kostenaufwändig.
In diesem Kontext besteht das Ziel der Erfindung darin, ein Abgasstrang vorzuschlagen, deren Betrieb zufriedenstellender ist, die weniger Raum einnimmt und deren Ausgestaltung kostengünstiger ist.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Abgasstrang der oben genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Einspritzabschnitt mindestens eine erste Schale aufweist, die im Zirkulationskanal im Weg des Abgasstroms angeordnet ist, so dass der durchschnittliche Weg der Abgasstrahlen in Bezug auf die vorbestimmte Länge mindestens 20% länger ist.
Der Abgasstrang kann ein oder mehrere der unten genannten Merkmale aufweisen, die einzeln oder in allen technisch möglichen Kombinationen betrachtet werden:

– die vorbestimmte Länge beträgt im Wesentlichen zwischen 40 und 140 mm;
– die erste Schale weist einen Boden auf, der sich spiralförmig um die Mittelachse des Einspritzabschnitts windet;
– der Boden der ersten Schale windet sich spiralförmig um die Mittelachse des Einspritzabschnitts und macht dabei eine Dreivierteldrehung;
– die erste Schale weist an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche hat, eine Öffnung auf;
– die erste Schale weist an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche hat, einen Spoiler auf;
– der Spoiler verlängert den Boden der ersten Schale zur stromaufwärtigen Fläche und zum Äußeren der Spirale hin;
– der Einspritzabschnitt weist eine zweite Schale auf, die im Zirkulationskanal zwischen der stromaufwärtigen Fläche und der ersten Schale angeordnet ist, wobei die zweite Schale einen Boden aufweist, der sich spiralförmig um die Mittelachse des Einspritzabschnitts windet;
– die zweite Schale weist an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche hat, eine Öffnung auf;
– die zweite Schale weist an dem Spiralende, das der stromaufwärtigen Fläche am nächsten ist, eine Öffnung auf;
– die beiden Schalen definieren zwischen sich eine Spiralleitung, die von der Öffnung der zweiten Schale ausgeht und zur Öffnung der ersten Schale verläuft, sich über mindestens 180°, vorzugsweise 275° erstreckt und einen Querschnitt von im Wesentlichen mehr als 2300 mm² hat
– die erste Schafe weist eine abgerundete Wand mit einem Mittelbereich auf, der zur stromaufwärtigen Fläche hervorsteht, und mit einem vertieften Umfangsbereich, der zur stromaufwärtigen Fläche gewandt ist und den vorstehenden Mittelbereich umgibt, wobei in der Wand der ersten Schale zwischen dem vorstehenden Mittelbereich und dem vertieften Umfangsbereich eine Öffnung ausgebildet ist;
– der Einspritzabschnitt weist eine zweite Schale auf, die im Zirkulationskanal zwischen der stromaufwärtigen Fläche und der ersten Schale angeordnet ist, wobei die zweite Schale eine abgerundete Wand aufweist mit einem vertieften Mittelbereich, der zur stromaufwärtigen Fläche gewandt ist, und mit einem Umfangsbereich, der zur stromaufwärtigen Fläche hervorsteht und den vertieften Mittelbereich umgibt, wobei in der Wand der zweiten Schale zwischen dem vertieften Mittelbereich und dem vorstehenden Umfangsbereich eine Öffnung ausgebildet ist;
– die erste und die zweite Schale sind so geformt, dass sie den Abgasen von der Öffnung der zweiten Schale bis zur Öffnung der ersten Schale eine spiralförmige Bewegung verleihen;
– das Einspritzen des reaktiven Mittels erfolgt zwischen der ersten Schale und der zweiten Schale;
– die Öffnung der ersten Schale und die Öffnung der zweiten Schale sind um die Mittelachse winkelmäßig zueinander versetzt;
– die Schale weist Löcher mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 5 mm oder eine Öffnung auf;
– die erste Schale weist auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine Lage Metallgeflecht auf;
– die Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel ist so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung senkrecht zum Einspritzabschnitt verläuft, und
– die Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel ist so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung parallel zur Tangente des Einspritzabschnitts verläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die lediglich beispielhaft und keineswegs einschränkend anhand der beigefügten Figuren angegeben ist. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht des Abgasstrangs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine perspektivische Explosionsansicht des Abgasstrangs aus 1, die ihren Betrieb veranschaulicht,
3 eine perspektivische kompakte Ansicht des Abgasstrangs aus 1,
4, 5, 6 und 7 Ansichten des Abgasstrangs aus 1, die mit einer Vorrichtung zur Homogenisierung des Gas-Harnstoff-Gemischs ausgestattet ist,
8 eine Profilansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasstrangs,
9 eine perspektivische Ansicht der Schalen der zweiten Ausführungsform des Abgasstrangs aus 8,
10 eine perspektivische Ansicht einer der Schalen der zweiten Ausführungsform des Abgasstrangs aus 8,
11 eine Profilansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasstrangs,
12 eine weitere Profilansicht der dritten Ausführungsform des Abgasstrangs aus 11 und
13 eine perspektivische Ansicht der Schalen der dritten Ausführungsform des Abgasstrangs aus 11.
In der nachfolgenden Beschreibung werden stromaufwärtig und stromabwärtig in Bezug auf die normale Zirkulationsrichtung der Abgase durch den Abgasstrang, die in den Figuren mit den Pfeilen angegeben ist, verstanden.
Der in 1 teilweise dargestellte Abgasstrang 2 ist dazu vorgesehen, an einem Kraftfahrzeug angebracht zu werden, der mit einem Verbrennungsmotor, beispielsweise einem Dieselmotor ausgestattet ist. Der Abgasstrang 2 weist zwei Vorrichtungen 4, 6 zur Behandlung der Abgase auf. Jede Abgasbehandlungsvorrichtung 4, 6 weist eine Außenhülle 10, 12 und einen innerhalb der Hülle 10, 12 angeordneten Monolith 14, 16 auf.
Die stromaufwärtige Abgasbehandlungsvorrichtung 14 ist beispielsweise ein Partikelfilter oder ein Oxidationskatalysator und die stromabwärtige Abgasbehandlungsvorrichtung 16 ein SCR-Katalysator oder ein imprägnierter SCR-Partikelfilter oder ein SCR-Partikelfilter, auf den ein Standard-Partikelfilter folgt.
Der Monolith eines Oxidationskatalysators oder SCR weist beispielsweise eine gasdurchlässige Struktur auf, die mit katalytischen Metallen bedeckt ist, die die Oxidierung der Verbrennungsgase und/oder die Reduzierung der Stickoxide begünstigt. Der Monolith eines Partikelfilters ist dazu geeignet, die von dem Motor abgegebenen Rußpartikel zurückzuhalten und eventuell die gasförmigen Schadstoffe zu binden.
Der Abgasstrang 2 weist ferner einen Einspritzabschnitt 18 auf, der zwischen einer von dem stromaufwärtigen Monolith 14 begrenzten stromaufwärtigen Fläche 20 und einer von dem stromabwärtigen Monolith 16 begrenzten stromabwärtigen Fläche 22 angeordnet ist. Die stromaufwärtige Fläche 20 ist die Fläche, über die die Abgase den stromaufwärtigen Monolith 14 verlassen, und die stromabwärtige Fläche 22 ist die Fläche, über die die Abgase in den stromabwärtigen Monolith 16 eintreten.
Der Einspritzabschnitt 18 weist einen Kanal 24 für die Zirkulation eines Abgasstroms auf, der sich von der stromaufwärtigen Fläche 20 zur stromabwärtigen Fläche 22 erstreckt, und eine Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel 26, die am Einspritzabschnitt 18 angebracht und dazu geeignet ist, ein reaktives Mittel in den Einspritzabschnitt 18 einzuspritzen.
Der Kanal 24 weist eine Mittelachse L1 mit einer vorbestimmten Länge zwischen der stromaufwärtigen Fläche 20 und der stromabwärtigen Fläche 22 auf. Die Mittelachse L1 ist die Achse, die durch die geometrischen Mitten der Querschnitte des Zirkulationskanals 24 verläuft. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um die zur Achse des stromaufwärtigen und des stromabwärtigen Monolithen parallele Gerade. Sie ist senkrecht zur stromaufwärtigen 20 und stromabwärtigen Fläche 22 und verläuft durch ihre Mitten.
Der Einspritzabschnitt 18 weist eine Schale 28 auf, die im Zirkulationskanal 24 im Weg des Abgasstroms angeordnet ist. Diese Schale 28 wird Ablauf genannt. Der Ablauf 28 weist einen Boden auf, der sich spiralförmig um die Mittelachse des Einspritzabschnitts windet, sowie eine große Öffnung 29 an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche hat. Die Öffnung 29 ist sowohl in Bezug auf die Mittelachse L1 als auch in Bezug auf eine zur Mittelachse L1 senkrechte Ebene geneigt.
Der Durchmesser der Schale 28 entspricht dem Innendurchmesser des Abgaszirkulationskanals. Sie erstreckt sich im gesamten Querschnitt des Zirkulationskanals 24. Der Umfangsrand der Schale 28 stützt sich an der Innenfläche des Zirkulationskanals ab.
Die Spiralform des Ablaufs 28 erzeugt die Drehbewegung der Abgase, wobei sich der einzige Auslass stromabwärts befindet. Die Abgase führen in etwa eine komplette Drehung aus.
Der höchste Teil des Ablaufs 28 ist etwa 6 mm von der Auslassfläche 20 des stromaufwärtigen Monolithen beabstandet. Gemäß einer Variante kann dieser Abstand bis auf 10 mm vergrößert werden, um den Gegendruck nicht zu stark zu erhöhen.
Der Einspritzabschnitt 18 weist ferner eine zweite Schale 30 auf, die „Kanal” genannt wird und im Zirkulationskanal 24 zwischen der ersten Schale 28 und der stromabwärtigen Fläche 22 angeordnet ist, wobei die zweite Schale 30 einen Boden aufweist, der sich spiralförmig um die Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts windet.
Der Boden der zweiten Schale 30 windet sich vorzugsweise spiralförmig um die Mittelachse des Einspritzabschnitts und macht dabei eine Dreivierteildrehung.
Die zweite Schale 30 weist an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche hat, eine Öffnung auf. Diese Öffnung ist durch die beiden Endränder des spiralförmigen Bodens der zweiten Schale 30 und die Wand der Zirkulationsleitung 24 begrenzt.
Der Durchmesser der zweiten Schale 30 entspricht dem Innendurchmesser des Abgaszirkulationskanals. Sie erstreckt sich im gesamten Querschnitt des Zirkulationskanals 24, wobei der Umfangsrand der Schale 30 sich an der Innenfläche des Zirkulationskanals abstützt.
Die beiden Schalen 28, 30 definieren zwischen sich eine Spiralleitung, die von der Öffnung 29 des Ablaufs 28 zur Öffnung der Schale 30 verläuft und sich über mindestens 180°, vorzugsweise 275° erstreckt. Diese Spiralleitung wird seitlich durch die Innenfläche des Zirkulationskanals 24 begrenzt.
Die Spiralleitung und die Öffnungen der Schalen bieten den Abgasen einen Querschnitt, der im Wesentlichen mehr als 2300 mm² und vorzugsweise mindestens 2375 mm² beträgt. Dieser Querschnitt entspricht dem Querschnitt eines Rohrs mit einem Durchmesser von 55 mm, das üblicherweise in Abgassträngen und insbesondere im Einspritzbereich verwendet wird.
Die Öffnung der ersten Schale 28 und die Öffnung der zweiten Schale 30 sind um die Mittelachse L1 winkelmäßig zueinander versetzt, so dass sie jeglichen direkten Weg des Abgasstroms parallel zur Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts verhindern.
Der Einspritzabschnitt weist eine zylindrische Seitenwand mit einem Durchmesser von etwa 150 mm auf, d. h. der im Wesentlichen den Durchmessern der Gasbehandlungsvorrichtungen entspricht, und mit einer Länge zwischen 40 und 140 mm. Der Abstand zwischen der stromaufwärtigen Fläche des stromaufwärtigen Monolithen und der stromabwärtigen Fläche des stromabwärtigen Monolithen beträgt vorzugsweise zwischen 60 und 100 mm.
Die Seitenwand ist mit der Außenhülle 12, die den stromabwärtigen Monolith 16 umgibt, einstückig ausgebildet.
Die beiden Schalen sind beispielsweise durch Schweißnähte an der Seitenwand befestigt.
Die Seitenwand weist eine Öffnung auf, die dazu vorgesehen ist, die Einspritzeinrichtung für das reaktive Mittel, hier Harnstoff, an der Wand zwischen der ersten Schale 28 und der zweiten Schale 30 einzusetzen und zu befestigen. Die Einspritzeinrichtung ist so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung senkrecht zu dieser Seitenwand verläuft.
Gemäß einer Variante ist die Einspritzeinrichtung so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung einen Winkel zwischen 40° und 45° in Bezug auf die Tangente der Seitenwand hat, so dass der Strahl mit dem Abgas einen Parallelstrom bildet.
Gemäß einer weiteren Variante, die in 3 strichpunktiert veranschaulicht ist, ist die Einspritzeinrichtung 26 so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung parallel zur Tangente der Seitenwand verläuft, wodurch ein kompakterer Einspritzabschnitt 18 erhalten werden kann.
Gemäß einer weiteren Variante weist die erste Schale 28 ein lokales Ablenkblech auf, um den Kontakt zwischen dem Strahl von Harnstofftröpfchen und dem stromaufwärtigen Monolith 14 zu verhindern. Das lokale Ablenkblech ist beispielsweise durch Ausstanzen der ersten Schale gebildet.
Der Betrieb des oben beschriebenen Abgasstrangs wird nun anhand von 2 ausführlich beschrieben, auf der die Abgasstrahlen veranschaulicht sind.
Nachdem sie den stromaufwärtigen Monolith 14 durchquert haben, verlassen die Abgase den stromaufwärtigen Monolith 14 mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung. Der Abgasstrom ist laminar und im Wesentlichen parallel zur Mittelachse L1. Die Abgase gelangen zur ersten Schale 28. Die zur Mittelachse L1 parallele Gaszirkulation wird durch die erste Schale 28 blockiert, deren Spiralform die Drehbewegung der Gase bewirkt.
Anschließend treten die Gase in den Kanal 30 ein, dessen Spiralform die Drehbewegung der Abgase aufrechterhält.
Am Ausgang der ersten Schale 28 oder des Ablaufs wird der Harnstoff im stromaufwärtigen Teil des Kanals 30 eingespritzt. Die Umwandlung der Harnstoff zu Ammoniak erfolgt beim Strömen der Gase im Kanal 30, d. h. in der Zeit, die erforderlich ist, damit das Gas die Dreivierteldrehung ausführt. Der durchschnittliche Weg, den die Abgase während dieser Dreivierteildrehung zurücklegen, beträgt etwa 180 mm. Dieser Weg entspricht dem Weg, der erforderlich ist, um den Harnstoff in Ammoniak umzuwandeln, wenn eine Einspritzeinrichtung mit einem Strahl verwendet wird, der durch einen durchschnittlichen Durchmesser (SMD) von 90 μm, eine Einspritzgeschwindigkeit von 25 ms und einen Dispersionswinkel von 16° gekennzeichnet ist.
Sobald die Gase die Öffnung oder den Auslass des Kanals 30 erreicht haben, durchqueren sie den stromabwärtigen Monolith 16.
Die Gase, die dieses Stadium erreicht haben, haben bereits durchschnittlich etwas mehr als eine Drehung ausgeführt; sie haben somit eine hohe Tangentialgeschwindigkeit erreicht und „greifen” die stromabwärtige Fläche 22 oder Eingangsfläche des Monolithen 16 gemäß dieser Komponente an. Es ist bekannt, dass diese Art, auf einen Monolith aufzutreffen, das Erhalten einer guten gleichmäßigen Verteilung auf der Oberfläche des Monolithen begünstigt.
Der Einspritzabschnitt 18 hat üblicherweise eine Länge von nur 60 mm und einen Durchmesser von 150 mm, d. h. den Durchmesser der Außenhüllen, die den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Monolith umgeben. Wie in 3 dargestellt, ist somit der Einspritzabschnitt in einem Zylinder von 60 × 150 mm Durchmesser enthalten und ermöglicht eine Erhöhung des durchschnittlichen Wegs der Abgasstrahlen von mindestens 20% in Bezug auf die vorbestimmte Länge zwischen der stromaufwärtigen Fläche 20 und der stromabwärtigen Fläche 22.
Wenn sich der Gasdurchfluss von dem oben genannten Beispiel unterscheidet, wird sich ferner dann die Länge des Zylinders verändern, um einen erforderlichen Querschnitt auszubilden. Wenn dieser Durchsatz größer ist, muss dann der Abstand zwischen den beiden Monolithen erhöht werden. Wenn er kleiner ist, kann er verringert werden.
Diese Ausführungsform kann in einem waagerechten oder senkrechten Teil, unter dem Boden oder dem Krümmer (in der angenäherten Stellung) eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Dieses System funktioniert selbstverständlich mit allen Arten von Harnstoff-Einspritzeinrichtungen. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Merkmale dieser verschiedenen Einspritzeinrichtungen eine große Brandbreite an Strahlen haben. Diese Strahlen haben breite oder dünne Kegel, variable Durchschnittsdurchmesser für sehr kleine oder relativ große Tröpfchen und mehr oder weniger hohe Einspritzgeschwindigkeiten.
Um eine optimale Homogenisierung zu gewährleisten, wie in 4 ersichtlich, weist somit die erste Schale 28 Löcher 40 mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 5 mm auf.
Wenn die Einspritzeinrichtung 26 beispielsweise einen Strahl mit wenig Energie und sehr feinen Tröpfchen hat, treten die Harnstofftröpfchen dann nicht tief in den Gasstrahl ein. Die Harnstoffkonzentration am Außenrand des Kanals 30 ist somit höher als in der Mitte. Das Vorhandensein von Löchern 40 des Ablaufs 28 über dem Außenrand des Kanals 30 ermöglicht es dem aus dem stromaufwärtigen Monolith 14 austretenden Gas den Eingang des Kanals 30 kurzzuschließen und das Harnstoff-Luft-Verhältnis am Umfang des Kanals 30 zu verringern.
Wenn umgekehrt die Merkmale der Einspritzeinrichtung 26 derart sind, dass ein Großteil der Harnstoff sich innerhalb, im mittleren Bereich des Kanals 30 befindet, sind die Löcher 40 senkrecht zu diesem Bereich.
Gemäß einer in den 5 und 6 veranschaulichten Variante weist der Einspritzabschnitt 18 eine lineare Mischvorrichtung auf, die zwischen den beiden Schalen angeordnet ist, um Hindernisse zu bilden, deren Ziel es ist, den Strom zu stören, um die Abgase und den Harnstoff oder das Ammoniak zu homogenisieren. Diese Mischvorrichtung kann die Form von abgebogenen Stegen 50 oder Laschen, die an der zweiten Schale 30 befestigt und zur ersten Schale 28 hin (hier nicht dargestellt) ausgerichtet sind, wie in 5 dargestellt, oder auch eine Spiralform 60 haben, wie in 6 dargestellt.
Gemäß einer weiteren, in 7 dargestellten Variante weist die zweite Schale 30 eine Lage Metallgeflecht 70 (engl. wiremesh) auf, die auf zumindest einem Teil der Oberfläche der zweiten Schale 30 angeordnet ist. Das Anordnen der zweiten Schale 30 unabhängig von den anderen Teilen, die den Einspritzabschnitt 18 bilden, vor der Montage ermöglicht das Auflegen einer Lage Metallgeflecht 70 an den Stellen, an denen die Optimierung der Verdampfung und der Umwandlung des Harnstoffs zu Ammoniak erforderlich ist. Es ist nämlich sehr schwierig, eine Lage Metallgeflecht 70 in ein Abgasrohr zu legen. Das Hinzufügen einer Metallgeflechtlage 70 ermöglicht in bekannter Weise eine Erhöhung der Kontaktfläche zwischen der Harnstoff und den Abgasen, indem die Metall-Gas-Austauschfläche stark vergrößert wird.
In 7 ist der Teil des Kanals 30, der mit dem Metallgeflecht 70 bedeckt ist, wärmer als eine Außenwand, wodurch die Verdampfung und die Umwandlung des Harnstoffs zu Ammoniak einfacher und schneller ist.
Es ist auch möglich, eine Lage Metallgeflecht 70 am unteren Teil der ersten Schale 28 (hier nicht dargestellt) und gegenüber der zweiten Schale 30 zu befestigen.
Es ist klar, dass der Einspritzabschnitt 18 eine oder mehrere dieser Varianten enthalten kann, die dazu vorgesehen sind, eine optimale Homogenisierung des Gas-Ammoniak-Gemischs zu erreichen und einzeln oder in allen technisch möglichen Kombinationen betrachtet werden.
Eine zweite Ausführungsform des Einspritzabschnitts 318 ist in den 8 (Profitansicht), 9 und 10 (perspektivische Ansichten) veranschaulicht. Der Einspritzabschnitt 318 weist eine erste Schale 328 und eine zweite Schale 330 auf.
Die Außenhülle 12 der stromabwärtigen Abgasbehandlungsvorrichtung 6 ist in abgasdichter Weise am unteren Teil der Außenhülle 10 der stromaufwärtigen Abgasbehandlungsvorrichtung 4 angebracht. Der stromabwärtige Monolith 16 und die beiden Schalen 328, 330 liegen in der stromabwärtigen Außenhülle 12.
Die erste Schale 328 weist einen Boden auf, der sich spiralförmig um die Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts 318 windet. Die erste Schale 328 hat eine zur stromabwärtigen Fläche 22 gewandte Konkavität, so dass der Boden der ersten Schale 328 einen Deckel der zweiten Schale 330 bildet.
Die erste Schale 328 weist an dem Spiralende, das der stromaufwärtigen Fläche 20 am nächsten ist, eine große Öffnung 329 auf. Die Öffnung 329 ist sowohl in Bezug auf die Mittelachse L1 als auch in Bezug auf eine zur Mittelachse L1 senkrechte Ebene geneigt.
Die erste Schale 328 weist einen Umfangsrand 350 auf, der den Boden der ersten Schale 328 verlängert und sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse L1 erstreckt, wobei der Umfangsrand 350 ein Umfangslangloch 352 durchquert, das im stromaufwärtigen Teil der stromabwärtigen Außenhülle 12 ausgebildet ist. Der Umfangsrand 350 der ersten Schale 328 ist beispielsweise durch Schweißen in abgasdichter Weise an der stromabwärtigen Außenhülle 12 befestigt.
Der Boden der ersten Schale 328 weist ferner Löcher 340 auf, die eine optimale Homogenisierung der Abgase ermöglichen.
Die zweite Schale 330 ist zwischen der ersten Schale 328 und der stromabwärtigen Fläche 22 angeordnet, wobei die zweite Schale 330 einen Boden aufweist, der sich spiralförmig um die Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts 318 windet.
Der Baden der zweiten Schale 330 windet sich vorzugsweise spiralförmig um die Mittelachse 11 des Einspritzabschnitts 318 und macht dabei mindestens eine Dreivierteldrehung.
Die zweite Schale 330 weist an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche 20 hat, eine Öffnung 354 auf. Diese Öffnung 354 ist durch die beiden Endränder 356A, 356B des spiralförmigen Bodens der zweiten Schale 330 und die Umfangswand 358 der zweiten Schale 330 begrenzt, wobei die Umfangswand 358 der zweiten Schale 330 sich an der Innenfläche des Zirkulationskanals abstützt.
Die zweite Schale 330 weist einen Umfangsrand 360 auf, der die Umfangswand 358 der zweiten Schale 330 verlängert und sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse L1 erstreckt, wobei der Umfangsrand 360 das im stromaufwärtigen Teil der stromabwärtigen Außenhülle 12 ausgebildete Umfangslangloch 352 durchquert. Der Umfangsrand 360 der zweiten Schale 330 ist beispielsweise durch Schweißen in abgasdichter Weise an der stromabwärtigen Außenhülle 12 befestigt.
Die Umfangsränder 350, 360 der ersten und zweiten Schale 328, 330 sind somit einander gegenüber und in Kontakt miteinander angeordnet und beispielsweise durch Schweißen in abgasdichter Weise aneinander befestigt.
Die beiden Schalen 328, 330 definieren zwischen sich eine Spiralleitung, die von der Öffnung 329 der ersten Schale 328 zur Öffnung 354 der zweiten Schale 330 verläuft und sich auf mindestens 180°, vorzugsweise mindestens 275° erstreckt.
Die zweite Schale 330 weist ferner einen Spoiler 380 auf, der an ihrem stromabwärtigen Ende, d. h. an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche 20 hat, angeordnet ist. Der Spoiler 380 verlängert den Boden der zweiten Schale 330 zur stromaufwärtigen Fläche 20 und zum Äußeren der Spiralleitung hin und ist durch den Endrand 356B begrenzt. Der Spoiler 380 bildet somit eine konvexe Nut, die zur stromaufwärtigen Fläche 20 geöffnet ist.
Der Spoiler 380 hat beispielsweise einen Biegungsradius von 5,5 mm und eine Höhe von 7 mm, wobei die Höhe des Spoilers 380 bis auf 10 mm erhöht werden kann. Der Spoiler 380 erstreckt sich winkelmäßig auf 10°, wobei dieser Wert bis aus 90° erhöht werden kann.
Der Spoiler 380 ermöglicht eine Begrenzung der Ammoniakkonzentration unmittelbar nach der Öffnung 354, wie dies unten ausführlicher erläutert ist.
Die (nicht dargestellte) Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel ist dazu vorgesehen, in die von den beiden Schalen 328, 330 begrenzte Spiralleitung einzuspritzen. Dazu ist sie am Boden der ersten Schale 328 in der Nähe der Öffnung 329 befestigt.
Gemäß einer Variante ist die Einspritzeinrichtung an der Umfangswand 358 der zweiten Schale 330 befestigt.
Der Betrieb des Abgasstrangs gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird nun ausführlich anhand von 8 beschrieben, auf der der Abgasstrom durch Pfeile angegeben ist.
Wie zuvor gelangen die Abgase zur ersten Schale 328. Die Gase werden von der ersten Schale 328 aufgefangen, nachdem sie den stromaufwärtigen Monolith 14 durchquert haben.
Die Abgase treten dann über die Öffnung 329 oder die Löcher 340 in die Spiralleitung und zirkulieren in der Spiralleitung bis zur Öffnung 354.
Am Eingang der Spiralleitung wird der Harnstoff eingespritzt und zu Ammoniak umgewandelt, wenn die Abgase in der Spiralleitung strömen.
Am Ausgang der Spiralleitung zwingt der Spoiler 380 die untere Abgasschicht, d. h. die Gasschicht nahe der zweiten Schale 330, die einen hohen Ammoniakanteil hat, ihre Richtung abrupft zu ändern und sich nach oben, d. h. zur stromaufwärtigen Fläche 20, auszurichten und sich mit der Gasschicht zu vermischen, die sich unmittelbar darüber befindet, wobei diese Mittelschicht weniger Ammoniak enthält. Die Abgase am Ausgang der zweiten Schale 330 haben dann eine durchschnittliche und homogene Ammoniakkonzentration.
Darüber hinaus erzeugt die abrupte Umlenkung der unteren Gasschicht durch den Spoiler 380 einen Unterdruck unmittelbar am Auslass der zweiten Schale 330 in dem in 8 mit D bezeichneten Bereich. Dieser Unterdruck saugt die Abgase an, die sich zwischen dem Ausgang der zweiten Schale 330 und dem stromabwärtigen Monolith 16 befinden, und ermöglicht eine bessere Rotation der Abgase auf der stromabwärtigen Fläche 22.
Bei einem Einspritzabschnitt 318 mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Länge von 70 mm ist beispielsweise der Gleichmäßigkeitswert des Ammoniaks auf der stromabwärtigen Fläche 22 um 5 bis 9 Hundertstel erhöht.
In der gleichen Weise wie in den vorhergehenden Fällen kann ferner eine Mischvorrichtung in der Spiralleitung integriert sein, und/oder ein Teil der Wände der Spiralleitung kann ein Metallgeflecht aufweisen, um eine optimale Homogenisierung des Gases und des Harnstoffs und/oder des Ammoniaks zu gewährleisten.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Verteilung des Ammoniaks auf der stromabwärtigen Fläche 22 des stromabwärtigen Monolithen 16 verbessert ist, wodurch das Ammoniak gleichmäßig im stromabwärtigen Monolith 16 verteilt ist.
Eine dritte Ausführungsform des Einspritzabschnitts 418 ist in den 11, 12 (Profilansichten) und 13 (perspektivische Ansicht) veranschaulicht. Der Einspritzabschnitt 418 weist eine erste Schale 428 und eine zweite Schale 430 auf.
Die Außenhülle 12 der stromabwärtigen Abgasbehandlungsvorrichtung 6 ist mittels der zweiten Schale 430 abgasundurchlässig an der Außenhülle 10 der stromaufwärtigen Abgasbehandlungsvorrichtung 4 angebracht. Die beiden Schalen 428, 430 sind an der Verbindungsstelle zwischen der stromaufwärtigen Außenhülle 10 und der stromabwärtigen Außenhülle 12 angeordnet, wobei die erste Schale 428 in der stromaufwärtigen Außenhülle 10 und die zweite Schale 430 in der stromabwärtigen Außenhülle 12 liegt.
Die erste Schale 428 ist zur stromabwärtigen Fläche 22 geöffnet und weist eine abgerundete Wand ohne jegliche scharte Kante auf. Diese Wand weist einen vertieften Mittelbereich 450 auf, der zur stromaufwärtigen Fläche 20 gewandt ist, und einen Umfangsbereich 452, der zur stromaufwärtigen Fläche 20 hervorsteht und den vertieften Mittelbereich 450 umgibt. Der vorstehende Umfangsbereich 452 weist einen unteren Umfangsabschnitt 454 und einen oberen Umfangsabschnitt 456 auf, die einander gegenüberliegen, wobei der untere Umfangsabschnitt 454 eine axiale Höhe entlang der Mittelachse L1 hat, die in Bezug auf diejenige des oberen Umfangsabschnitts 456 verringert ist. Der untere 454 und der obere Umfangsabschnitt 456 sind über zwei seitliche Umfangsabschnitte 458, die einander gegenüberliegen, miteinander verbunden.
Die erste Schale 428 ist in Bezug auf eine durch die Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts 418 und die Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel 436 verlaufende Ebene symmetrisch (12).
Eine große Öffnung 429 ist in der Wand der ersten Schale 428 zwischen dem vertieften Mittelbereich 450 und dem oberen Umfangsabschnitt 456 des vorstehenden Umfangsbereich 452 ausgebildet. Die Öffnung 429 ist sowohl in Bezug auf die Mittelachse L1 als auch in Bezug auf eine zur Mittelachse L1 senkrechte Ebene geneigt. Die Öffnung 429 hat eine im Wesentlichen abgerundete dreieckige Form, wobei sich eine der Spitzen an der Einspritzeinrichtung 436 befindet.
Die erste Schale 428 weist einen Umfangsrand 460 auf, der die Wand der ersten Schale 428 verlängert und sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse L1 erstreckt. Der Umfangsrand 460 der ersten Schale 428 ist beispielsweise durch Schweißen abgasdicht an der zweiten Schale 430 befestigt.
Die zweite Schale 430 ist zwischen der ersten Schale 428 und der stromabwärtigen Fläche 22 angeordnet.
Die zweite Schale 430 ist zur stromaufwärtigen Fläche 20 geöffnet und weist eine abgerundete Wand ohne jegliche scharfe Kante auf. Diese Wand weist einen Mittelbereich 462 auf, der zur stromaufwärtigen Fläche 20 hervorsteht, und einen vertieften Umfangsbereich 464, der zur stromaufwärtigen Fläche 20 gewandt ist und den Mittelbereich 462 umgibt. Der vertiefte Umfangsbereich 464 weist einen unteren Umfangsabschnitt 466 und einen oberen Umfangsabschnitt 468 auf, die einander gegenüberliegen, wobei der untere Umfangsabschnitt 466 eine axiale Höhe entlang der Mittelachse L1 hat, die in Bezug auf diejenige des oberen Umfangsabschnitts 468 verringert ist. Der untere 466 und der obere Umfangsabschnitt 468 sind über zwei seitliche Umfangsabschnitte 470, die einander gegenüberliegen, miteinander verbunden.
Die zweite Schale 430 ist in Bezug auf eine durch die Mittelachse L1 des Einspritzabschnitts 418 und die Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel 436 verlaufende Ebene symmetrisch (12).
Eine Öffnung 472 ist in der Wand der zweiten Schale 430 zwischen dem vorstehenden Mittelbereich 462 und dem unteren Umfangsabschnitt 466 des vertieften Umfangsbereichs 464 ausgebildet. Die Öffnung 472 ist sowohl in Bezug auf die Mittelachse L1 als auch in Bezug auf eine zur Mittelachse L1 senkrechte Ebene geneigt. Die Öffnung 472 hat eine im Wesentlichen abgerundete Mondsichelform, wobei die Längsseite zur Einspritzeinrichtung 436 entgegengesetzt ist.
Die Öffnung 429 der ersten Schale 428 und die Öffnung 472 der zweiten Schale 430 sind um die Mittelachse L1 winkelmäßig um im Wesentlichen 180° zueinander versetzt.
Gemäß einer Variante ist in der Wand der ersten Schale 428 zwischen dem vertieften Mittelbereich 450 und dem unteren Umfangsabschnitt 454 des vorstehenden Umfangsbereichs 452, entgegengesetzt zur Einspritzeinrichtung 436 und im Wesentlichen gegenüber der Öffnung 472 der zweiten Schale 430 eine zweite Öffnung vorgesehen, um die Öffnung 429 kurzzuschließen, damit ein Teil der Gase direkt zur Öffnung 472 gelangt, ohne den Zirkulationskanal zu durchqueren, wodurch der Gegendruck verringert wird.
Die zweite Schale 430 weist einen Umfangsrand 474 auf, der die Wand der zweiten Schale 430 verlängert und sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse L1 erstreckt. Der Umfangsrand 474 der zweiten Schale 430 ist beispielsweise durch Schweißen abgasdicht an der stromaufwärtigen 10 und an der stromabwärtigen Außenhülle 12 sowie am Umfangsrand 460 der ersten Schale 428 befestigt.
Die beiden zusammengefügten Schalen 428, 430 haben eine „Donut”-Form und definieren zwischen sich zwei halbringförmige Leitungen, die sich von der Öffnung 429 der ersten Schale 428 bis zur Öffnung 472 der zweiten Schale 430 erstrecken.
Die Einspritzeinrichtung für ein reaktives Mittel 436 ist dazu vorgesehen, in die beiden durch die beiden Schalen 428, 430 begrenzten halbringförmigen Leitungen einzuspritzen. Zu diesem Zweck ist sie am oberen Umfangsabschnitt 456 des Umfangsbereichs 452 der ersten Schale 428 nahe der Öffnung 429 befestigt. Die Einspritzeinrichtung 436 ist in Bezug auf die Mittelachse L1 im Wesentlichen mit einem Winkel von 45° ausgerichtet, so dass der Strahl zum vorstehenden Mittelbereich 462 der zweiten Schale 430 geleitet wird.
Gemäß einer Variante ist die Einspritzeinrichtung 436 so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung senkrecht zu den beiden halbringförmigen Leitungen verläuft.
Gemäß einer weiteren Variante ist die Einspritzeinrichtung 436 so ausgerichtet, dass die Einspritzrichtung parallel zur Tangente der beiden halbringförmigen Leitungen verläuft, wodurch ein kompakterer Einspritzabschnitt 418 erhalten werden kann.
Der Betrieb des Abgasstrangs gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird nun anhand der 11 und 12 ausführlich beschrieben, auf denen der Abgasstrom durch Pfeile dargestellt ist.
Wie zuvor gelangen die Abgase zur ersten Schale 428. Die Gase werden von der ersten Schale 428 aufgefangen, nachdem sie den stromaufwärtigen Monolith 14 durchquert haben.
Anschließend dringen die Abgase über die Öffnung 429 in den Zirkulationskanal (11).
Am Eingang des Zirkulationskanals wird der Harnstoff eingespritzt, die sich zu Ammoniak umwandelt, wenn die Abgase im Zirkulationskanal strömen.
Aufgrund der Ausrichtung der Einspritzeinrichtung 436 wird der Gasstrom auf die beiden halbringförmigen Leitungen verteilt.
Ein erster Teil des Gasstroms benutzt somit eine der halbringförmigen Leitungen und zirkuliert entlang dieser Leitung gemäß einer spiralförmigen Bewegung um die Mittelachse dieser Leitung bis zur Öffnung 472. Die abgerundete Form der beiden Schalen 428, 430 erzeugt die Drehbewegung dieses ersten Gasstromteils, der in 12 mindestens eine vollständige Drehung, sogar vier vollständige Drehungen gegen den Uhrzeigersinn um die Mittelachse ausführt.
In dieser Zeit benutzt ein zweiter Teil des Gasstroms die andere der halbringförmigen Leitungen und zirkuliert gemäß einer spiralförmigen Bewegung um die Mittelachse dieser Leitung entlang dieser Leitung bis zur Öffnung 472. Die abgerundete Form der beiden Schalen 428, 430 erzeugt die Drehbewegung dieses zweiten Gasstromteils, der in 12 mindestens eine vollständige Drehung, sogar vier vollständige Drehungen im Uhrzeigersinn um die Mittelachse ausführt.
Sobald die Gase die Öffnung 472 durchquert haben, durchqueren sie den stromabwärtigen Monolith 16.
In der gleichen Weise wie in den vorhergehenden Fällen kann ferner eine Mischvorrichtung im Zirkulationskanal integriert sein, und/oder ein Teil der Wände des Zirkulationskanals kann ein Metallgeflecht aufweisen, um eine optimale Homogenisierung des Gases mit dem Harnstoff und/oder dem Ammoniak zu gewährleisten.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sie eine hervorragende Mischung der Gase und des Harnstoffs und/oder dem Ammoniak ermöglicht.
Der erfindungsgemäße Abgasstrang hat den Vorteil, den Abstand zwischen den beiden Flächen der aufeinanderfolgenden Blöcke zu verringern und dabei eine ausreichende Weglänge für die Gase beizubehalten, um die Umwandlung des Harnstoffs zu Ammoniak zu gewährleisten. Der Weg ist ausreichend lang, damit die Reaktion, bei der der in die Abgase eingespritzte Harnstoff zu Ammoniak umgewandelt wird, vollständig ist, aber auch damit die endgültige Abgas-Ammoniak-Mischung so homogen wie möglich ist.

Claims

Kraftfahrzeugabgasstrang (2), mit: – zwei Monolithen, einem stromaufwärtigen (14) und einem stromabwärtigen Monolith (16) zur Behandlung der in dem Abgasstrang (2) zirkulierenden Abgase, wobei der stromaufwärtige (14) und der stromabwärtige Monolith (16) in dem Abgasstrang (2) in Reihe angeordnet sind, – einem Einspritzabschnitt (18; 318; 418), der zwischen einer von dem stromaufwärtigen Monolith (14) begrenzten stromaufwärtigen Fläche (20) und einer von dem stromabwärtigen Monolith (16) begrenztes stromabwärtigen Fläche (22) angeordnet ist und einen Kanal (24) für die Zirkulation eines Abgasstroms aufweist, der sich von der stromaufwärtigen Fläche (20) zur stromabwärtigen Fläche (22) erstreckt, wobei der Kanal (24) eine Mittelachse (L1) mit einer vorbestimmten Länge zwischen der stromaufwärtigen (20) und der stromabwärtigen Fläche (22) aufweist, wobei der Einspritzabschnitt (18; 318; 418) eine Einspritzeinrichtung (26; 436) für ein reaktives Mittel aufweist, die am Einspritzabschnitt (18; 318; 418) angebracht und dazu geeignet ist, ein reaktives Mittel in den Einspritzabschnitt einzuspritzen; wobei der Abgasstrang (2) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Einspritzabschnitt (18; 318; 418) mindestens eine erste Schale (30; 330; 430) aufweist, die im Zirkulationskanal (24) im Weg des Abgasstroms angeordnet ist, so dass der durchschnittliche Weg der Abgasstrahlen in Bezug auf die vorbestimmte Länge mindestens 20% länger ist, der Einspritzabschnitt (18; 318; 418) eine zweite Schale (28; 328; 428) aufweist, die im Zirkulationskanal (24) zwischen der stromaufwärtigen Fläche (20) und der ersten Schale (30; 330; 430) angeordnet ist, und das Einspritzen des reaktiven Mittels zwischen der ersten Schale (30; 330; 430) und der zweiten Schale (28; 328; 428) erfolgt.
Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Länge im Wesentlichen zwischen 40 und 140 mm beträgt.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schale (30; 330) einen Boden aufweist, der sich spiralförmig um die Mittelachse (L1) des Einspritzabschnitts (18; 318) windet.
Abgasstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Boden der ersten Schale (30; 330) spiralförmig um die Mittelachse (L1) des Einspritzabschnitts (18; 318) windet und dabei eine Dreivierteldrehung ausführt.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schale (30; 330) an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche (20) hat, eine Öffnung (354) aufweist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schale (330) an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche (20) hat, einen Spoiler (380) aufweist.
Abgasstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spoiler (380) den Boden der ersten Schale (330) zur stromaufwärtigen Fläche (20) und zum Äußeren der Spirale hin verlängert.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schale (28; 328) einen Boden aufweist, der sich spiralförmig um die Mittelachse (L1) des Einspritzabschnitts (18; 318) windet.
Abgasstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schale (28) an dem Spiralende, das den größten Abstand zur stromaufwärtigen Fläche (20) hat, eine Öffnung (29) aufweist.
Abgasstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schale (328) an dem Spiralende, das der stromaufwärtigen Fläche (20) am nächsten ist, eine Öffnung (329) aufweist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalen (28, 30; 328, 330) zwischen sich eine Spiralleitung begrenzen, die von der Öffnung (29; 329) der zweiten Schale (28; 328) ausgeht und zur Öffnung (354) der ersten Schale (30; 330) verläuft, sich über mindestens 180°, vorzugsweise 275° erstreckt und einen Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen mehr als 2300 mm² beträgt.
Abgasstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schale (430) eine abgerundete Wand mit einem Mittelbereich (462) aufweist, der zur stromaufwärtigen Fläche (20) hervorsteht, und mit einem vertieften Umfangsbereich (464), der zur stromaufwärtigen Fläche (20) gewandt ist und den vorstehenden Mittelbereich (462) umgibt, wobei in der Wand der ersten Schale (430) zwischen dem vorstehenden Mittelbereich (462) und dem vertieften Umfangsbereich (464) eine Öffnung (472) ausgebildet ist.
Abgasstrang nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schale (428) eine abgerundete Wand mit einem vertieften Mittelbereich (450) aufweist, der zur stromaufwärtigen Fläche (20) gewandt ist, und mit einem Umfangsbereich (452), der zur stromaufwärtigen Fläche (20) hervorsteht und den vertieften Mittelbereich (450) umgibt, wobei in der Wand der zweiten Schale (428) zwischen dem vertieften Mittelbereich (450) und dem vorstehenden Umfangsbereich (452) eine Öffnung (429) ausgebildet ist.
Abgasstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schale (428, 430) so geformt sind, dass sie den Abgasen von der Öffnung (429) der zweiten Schale (428) bis zur Öffnung (472) der ersten Schale (430) eine spiralförmige Bewegung verleihen.
Abgasstrang nach Anspruch 9 oder 10 in Kombination mit Anspruch 5 oder nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (354; 472) der ersten Schale (30; 330; 430) und die Öffnung (29; 329; 429) der zweiten Schale (28; 328; 428) um die Mittelachse (L1) winkelmäßig zueinander versetzt sind.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (28; 328; 428) Löcher (40; 340) mit einem Durchmesser von im Wesentlichen 5 mm oder eine Öffnung aufweist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schale (30; 330; 430) auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine Lage Metallgeflecht (70) aufweist.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (26; 436) für ein reaktives Mittel so ausgerichtet ist, dass die Einspritzrichtung senkrecht zum Einspritzabschnitt (18; 318; 418) verläuft.
Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung (26; 436) für ein reaktives Mittel so ausgerichtet ist, dass die Einspritzrichtung parallel zur Tangente des Einspritzabschnitts (18; 318; 418) verläuft.