WO2013060414A1 - Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Abgasreinigungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2013060414A1
WO2013060414A1 PCT/EP2012/004193 EP2012004193W WO2013060414A1 WO 2013060414 A1 WO2013060414 A1 WO 2013060414A1 EP 2012004193 W EP2012004193 W EP 2012004193W WO 2013060414 A1 WO2013060414 A1 WO 2013060414A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
purification device
flow path
gas purification
flow
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/004193
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Tölle
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority to US14/354,201 priority Critical patent/US9267416B2/en
Publication of WO2013060414A1 publication Critical patent/WO2013060414A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/02—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate silencers in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/04—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more silencers in parallel, e.g. having interconnections for multi-cylinder engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/02—Tubes being perforated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/08—Gas passages being formed between the walls of an outer shell and an inner chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas purification device according to the preamble of claim 1.
  • exhaust gas purification devices are known in which, upstream of an exhaust gas converter, the exhaust path is divided by an inner pipe into a central flow path and a peripheral flow path (e.g., DE 10350516A).
  • the peripheral flow path includes an exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas flow through the peripheral flow path can be passed through the annular exhaust gas purification device or bypassing it through the central flow path.
  • Such an arrangement is known, for example, in connection with a downstream three-way catalyst, which is preceded by an adsorber for hydrocarbons (HC adsorber) in one of the parallel flow paths.
  • the exhaust gas stream is passed over the peripheral HC adsorber, which temporarily stores the hydrocarbons in the exhaust gas.
  • the exhaust stream is passed through the central flow path to bypass the HC adsorber and to heat it.
  • the HC adsorber has reached its desorption temperature, complete or partial passage of the exhaust gas through the HC adsorber is again carried out to discharge the released hydrocarbons and transport them into the main catalyst where they are catalytically reacted.
  • a disadvantage of the prescribed arrangement is that the exhaust gas stream inhomogeneous and also differently acted upon the downstream main catalyst, depending on whether the exhaust gas is passed through the central or the peripheral flow path. To remedy this problem, no measures are currently known.
  • DE 37 33 402 A relates to the problem of the inhomogeneous flow of a catalyst, which is arranged in an exhaust gas channel, which has a smaller diameter than the catalyst.
  • the catalyst support is arranged in a catalyst housing, which via a In the exhaust gas flow direction conically expanding inlet pipe (diffuser) is connected to the exhaust passage.
  • inlet pipe diffuser
  • different flow guide are provided upstream of the catalyst, which share the exhaust path in several parallel exhaust paths.
  • the flow guide may comprise a plurality of concentrically arranged sheets in the form of truncated cones with increasing opening angle.
  • a guide element designed as a diaphragm is arranged in the exhaust gas feed pipe connected to the inlet funnel of the catalyst housing which conveys a swirl to the exhaust gas stream which is intended to bring about homogenization of the catalyst flow.
  • the present invention has for its object to provide an exhaust gas purification device of the type described above, in which the described flow problems of a main catalyst, which is preceded by a divided flow path, are overcome.
  • the exhaust gas purification device comprises: a) an outer tube through which an exhaust gas flow can flow;
  • the exhaust-gas purification device has fluid which is designed to supply the second (downstream) exhaust-gas purification unit with a flow. on the one hand and in an exhaust passage through the peripheral flow path on the other hand to match each other in an exhaust gas passage through the central flow path. In other words, differences in the exhaust gas charge of the second exhaust gas purification device, which exist between the two alternative flow paths, are at least reduced.
  • the invention is based on the finding that the problem of an inhomogeneous catalyst flow, that is to say with a given flow path a differently strong action on the various regions of the end face of the catalyst, is less serious than the inequality of catalyst loading between the two operating modes of the central and peripheral exhaust system. Accordingly, the invention primarily does not aim to achieve in each case a homogeneous flow of the downstream exhaust gas purification device in both operating modes, but to equalize the flow profiles of the two operating modes.
  • the fluid comprises an adjoining the outer tube aperture which narrows the flow cross-section, preferably conically, in the direction of the inner tube in the manner of a nozzle.
  • the diaphragm can connect to an end portion of the inner tube or form an annular gap between itself and the end portion of the inner tube.
  • the diaphragm effects a bundling of the exhaust gas flow conducted via the peripheral flow path, which then centrally acts on the downstream exhaust gas purification device with a circular cross-section.
  • This admission pattern thus corresponds to that of the central exhaust system when the exhaust gas flow is passed through the central flow path through the inner tube.
  • the fluid comprises a diffuser having a flow cross-section portion in the region of
  • the diffuser connects with its flow cross-section narrowing section to the inner tube, this preferably again has passage openings, so that the guided through the peripheral flow exhaust gas flow through the passage openings of the inner tube and thus through the Diffuser is passed.
  • the diffuser forms an annular gap between the end section of the inner tube and its flow cross-section narrowing section. In any case, the diffuser causes an expansion of the flowing exhaust gas flow, regardless of whether it is passed through the peripheral or the central exhaust path.
  • the diaphragm and the diffuser are formed as a common component.
  • the common component may be formed as a waisted inner tube, connect the front and rear end of the outer tube and its waisted portion (the flow cross-section narrowing portion) connects to the inner tube or forms an annular gap to this.
  • the diffuser has a coaxially arranged conically expanding flow guide, which thus divides the flow path into two coaxial flow paths.
  • the flow guide is preferably connected via retaining webs with the remaining diffuser body.
  • the holding webs are arranged with a radial angle of inclination, whereby the passing exhaust gas flow is imparted a twist.
  • the first exhaust gas purification device is arranged in the peripheral flow path and has an annular shape.
  • This embodiment is advantageous if a cooling effect on the outer tube of the exhaust gas purification device is desired. This is the case, for example, if the first exhaust gas purification device is an HC adsorber, which is capable of storing hydrocarbons only until it has reached its desorption temperature.
  • the first exhaust gas purification device is not an adsorber but a converter, its arrangement in the inner tube can be advantageous in order to heat and retain it as rapidly as possible to its light-off temperature.
  • the second exhaust gas purification device may advantageously be an oxidation or three-way catalyst which catalytically converts hydrocarbons of the exhaust gas.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an exhaust gas purification device according to the prior art (A) in a first operating mode with central flow and (B) a second operating mode with peripheral flow,
  • FIG. 2 shows a sectional view of an exhaust gas purification device according to a first embodiment of the invention (A) in a first operating mode with central flow and (B) a second operating mode with peripheral flow,
  • Figure 3 is a sectional view of an exhaust gas purification device according to a second
  • FIG. 4 shows a sectional view of an exhaust gas purification device according to a third embodiment of the invention (A) in a first operating mode with central flow and (B) a second operating mode with peripheral flow,
  • Figure 5 is a sectional view of an exhaust gas purification device according to a fourth embodiment of the invention in peripheral flow and perspective detail view of the fluid, and
  • Figure 6 is a sectional view of an exhaust gas purification device according to a fifth embodiment of the invention in peripheral flow and perspective detail view of the fluid.
  • the exhaust gas purification device 10 'shown in FIG. 1 comprises an outer tube 14 through which an exhaust gas flow (indicated by 12) can flow, which has a first, upstream section 16 and a second, downstream section 18.
  • the outer tube may be integrally or - as shown - composed of several parts.
  • an inner tube 20 is arranged in particular coaxially with the outer tube 14, which divides the interior of the first section 16 into a central flow path 22 and a peripheral, annular flow path 24.
  • a first, annular exhaust gas purification device 26 is arranged in the peripheral flow path 24 in the peripheral flow path 24, a first, annular exhaust gas purification device 26 is arranged.
  • a second exhaust gas purification device 28 is connected downstream in the second section 18 of the outer tube 14 of the first exhaust gas purification device 26.
  • the first exhaust gas purification device 26 may be, for example, an HC adsorber and at the downstream second exhaust gas purification device 28 to an oxidation or three-way catalyst.
  • the exhaust gas stream 12 is first passed through the peripheral flow path 24 via the HC adsorber 26 (see FIG. 1 B).
  • the exhaust stream 12 exits the peripheral flow path 24 with an annular cross-section and in this form impinges on the downstream three-way catalyst 28.
  • the hydrocarbons in the HC adsorber 26 are retained while the hot exhaust gas heats the catalyst 28.
  • the exhaust stream 12 is passed through the central flow path 22 bypassing the HC adsorber 26 (see Figure 1A).
  • the hydrocarbons contained in the exhaust gas are now catalytically reacted at the three-way catalyst 28.
  • a further heating of the HC adsorber 26 takes place through the hot exhaust gas flowing through the inner tube 20.
  • the exhaust gas stream 12 leaves the inner tube 20 in the form of a compact central flow with a circular cross-section and meets in this form on the catalyst 28. In this case, only a central region of the second exhaust gas purification device 28 is applied.
  • the HC adsorber 26 has reached a temperature at which the stored hydrocarbons desorb, the exhaust stream 12 is wholly or partially redirected through the peripheral flow path 24 to discharge the hydrocarbons from the adsorber 26 and to the downstream catalyst 26 which supplies them catalytically reacted.
  • fluid means are provided which bring about an equalization of the admission of the second exhaust gas purification device 28 with the exhaust gas between the two operating modes.
  • Various embodiments of the exhaust gas purification device according to the invention are shown in Figures 2 to 6, wherein the same reference numerals are used for matching elements as in Figure 1, whose function will not be explained in detail again.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of an exhaust gas purification device according to the present invention.
  • means are also shown here which selectively direct the exhaust gas stream 12 through the central flow path 22 and / or through the peripheral flow path 24.
  • These means comprise an adjusting means 30, which in the present example is an exhaust flap which is rotatably mounted in the inner tube 20 about a central shaft. The actuation of the exhaust flap 30 via a servo motor 32. When the exhaust flap 30. is opened, the exhaust gas stream 12 flows through the inner tube 20 (central exhaust system, Figure 2A).
  • a fluid is provided in the form of a diaphragm 36, which connects downstream of the first exhaust gas purification device 26 to the outer tube 14 and with its other end to an end portion of the inner tube 20. Further, 20 passage openings 38 are provided in the end portion of the inner tube, which are distributed over the circumference of the inner tube 20.
  • the admission profile of the second exhaust gas purification device 28 is thus similar to the case shown in Figure 2A when the exhaust gas is passed through the central flow path 22. Although in both cases mainly the central area of the exhaust gas purification device 28 through the exhaust gas flow 12th but this is done almost equally for both modes. As a result, temporal temperature fluctuations in the catalytic converter 28 are avoided and, in addition, it is ensured that the exhaust gas conducted via the annular catalytic converter 26 strikes a hot and thus ready-to-operate region of the downstream catalytic converter 28.
  • FIG. 3 A further embodiment of an exhaust gas purification device 10 according to the invention is shown in FIG. 3, wherein only the operating mode in which the exhaust gas is passed through the peripheral flow path 24 is shown here.
  • the fluid according to the invention in addition to the aperture 36 and the passage openings 38 in the inner tube 20 comprises a diffuser 40.
  • the diffuser 40 has a flow cross-section portion 42 which is located in the region of the end portion of the inner tube 20 and connects to this.
  • the section 42 is adjoined by a flow-fissure widening section 44, which conically widens the flow cross-section and terminates at the outer tube 14.
  • the aperture 36 and the diffuser 40 are formed as a common component. This thus consists in a pipe arranged in the outer tube 14 with a central taper (the flow cross-section narrowing portion 42), wherein the two ends in each case rest against the outer tube 14, for example welded thereto.
  • the exhaust gas flow 12 is expanded homogeneously and thus occurs with a circular cross-section of the exhaust gas purification device 28, which is very homogeneous and applied to a larger area than in the absence of diffuser (see Figures 2B and 3).
  • a corresponding flow profile results for the case in which the exhaust gas flow through the inner tube 20 (central flow path 22) is passed.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an exhaust gas purification device 10 according to the invention, wherein FIG. 4A shows the device in the case of a central exhaust gas duct, and FIG. 4B shows the device in the case of a peripheral exhaust gas duct.
  • the diaphragm 36 does not adjoin the end section of the inner tube 20, but forms an annular gap 48 with the latter.
  • End portion of the inner tube 20 are omitted.
  • the aperture 36 as well as the diffuser 40 also form a common component.
  • FIGS 5 and 6 show variants of the embodiment shown in Figure 3, wherein in each case only the peripheral exhaust system is shown.
  • the diffuser 40 is further equipped with a coaxially arranged, conically widening in the flow direction flow guide 50 in the form of a truncated cone.
  • the flow guide 50 is held by a number of radially arranged retaining webs 52 in the diffuser 40.
  • the flow guide elements orifice 36, diffuser 40, flow guide 50 and the holding webs 52 are formed as a common component, which is shown in the perspective detail views of Figures 5 and 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung (10) umfassend a) ein von einem Abgasstrom (12) durchströmbares Außenrohr (14); b) ein in einem ersten Abschnitt (16) des Außenrohrs (14) angeordnetes Innenrohr (20), das einen Innenraum des ersten Abschnitts (16) in einen zentralen Strömungsweg (22) sowie einen peripheren Strömungsweg (24) unterteilt, wobei in dem zentralen Strömungsweg (22) und/oder in dem peripheren Strömungsweg (24) eine erste Abgasreinigungseinrichtung (26) angeordnet ist; c) Mittel (30, 32) zur selektiven Leitung eines Abgasstroms durch den zentralen Strömungsweg (22) und/oder durch den peripheren Strömungsweg (24) und d) eine in einem zweiten Abschnitt (18) des Außenrohrs (14) stromab des ersten Abschnitts (16) angeordnete zweite Abgasreinigungseinrichtung. Es sind Strömungsmittel (36, 38, 40) vorgesehen, die ausgebildet sind, eine Strömungsbeaufschlagung der zweiten Abgasreinigungseinrichtung (28) bei einer Abgasführung durch den zentralen Strömungsweg (22) und bei einer Abgasführung durch den peripheren Strömungsweg (24) einander anzugleichen.

Description

Beschreibung
Abgasreinigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik sind Abgasreinigungsvorrichtungen bekannt, bei denen stromauf eines Abgaskonverters der Abgasweg durch ein Innenrohr in einen zentralen Strömungsweg sowie einen peripheren Strömungsweg unterteilt ist (z.B. DE 103 50 516 A). Dabei enthält einer dieser parallelen Strömungswege, insbesondere der periphere Strömungsweg eine Abgasreinigungseinrichtung. Über geeignete Stellmittel kann der Abgasstrom durch den peripheren Strömungsweg durch die ringförmige Abgasreinigungseinrichtung geleitet werden oder zur Umgehung derselben durch den zentralen Strömungsweg. Eine solche Anordnung ist beispielsweise im Zusammenhang mit einem nachgeschalteten Drei-Wege-Katalysator bekannt, dem ein Adsor- ber für Kohlenwasserstoffe (HC-Adsorber) in einem der parallelen Strömungswege vorgeschaltet ist. Solange der Hauptkatalysator seine Arbeitstemperatur nach einem Motorstart noch nicht erreicht hat, wird der Abgasstrom über dem peripheren HC-Adsorber geleitet, der die im Abgas befindlichen Kohlenwasserstoffe zwischenspeichert. Sobald der nachgeschaltete Katalysator seine Arbeitstemperatur erreicht hat, wird der Abgasstrom durch den zentralen Strömungsweg geleitet, um den HC-Adsorber zu umgehen und diesen zu erwärmen. Wenn der HC- Adsorber seine Desorptionstemperatur erreicht hat, erfolgt wiederum eine vollständige oder teilweise Durchleitung des Abgases durch den HC-Adsorber, um die freigesetzten Kohlenwasserstoffe auszutragen und in den Hauptkatalysator zu transportieren, wo diese katalytisch umgesetzt werden.
Nachteilig an der vorgeschriebenen Anordnung ist, dass der Abgasstrom den nachgeschalteten Hauptkatalysator inhomogen und zudem unterschiedlich beaufschlagt, je nachdem, ob das Abgas über den zentralen oder den peripheren Strömungsweg geleitet wird. Um diesem Problem abzuhelfen, sind derzeit noch keine Maßnahmen bekannt.
DE 37 33 402 A betrifft das Problem der inhomogenen Anströmung eines Katalysators, der in einem Abgaskanal angeordnet ist, welcher einen geringeren Durchmesser als der Katalysator aufweist. Der Katalysatorträger ist in einem Katalysatorgehäuse angeordnet, welches über ein sich in Abgasströmungsrichtung konisch erweiternden Einlassrohr (Diffusor) mit dem Abgaskanal verbunden ist. Um nun die Anströmung des Katalysatorkörpers zu homogenisieren, sind stromauf des Katalysators verschiedene Strömungsleitkörper vorgesehen, die den Abgasweg in mehrere parallele Abgaswege teilen. Beispielsweise können die Strömungsleitkörper mehrere konzentrisch angeordnete Bleche in Form von Kegelstümpfen mit zunehmendem Öffnungswinkel umfassen.
Einen anderen Ansatz schlägt DE 198 39 754 B vor. Nach diesem Ansatz ist in dem mit dem Eingangstrichter des Katalysatorgehäuses verbundenen Abgaszuführungsrohr ein als Blende ausgeführtes Leitelement angeordnet, welches dem Abgasstrom einen Drall vermittelt, der eine Homogenisierung der Katalysatoranströmung bewirken soll.
DE 198 38 703 A beschäftigt sich mit dem Problem einer stark drallbehafteten Abgasströmung, die durch die Turbine eines Abgasturboladers erzeugt wird und bei einem nachgeschalteten Katalysator zu einer inhomogenen Anströmung seiner Stirnfläche führt. Zur Abhilfe wird ein Leitblech in Form einer gestauchten„8" im Abgasrohr angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, bei der die geschilderten Anströmungsprobleme eines Hauptkatalysators, dem ein geteilter Strömungsweg vorgeschaltet ist, überwunden werden.
Die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung umfasst: a) ein von einem Abgasstrom durchströmbares Außenrohr;
b) ein in einem ersten Abschnitt des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr, das einen Innenraum des ersten Abschnitts in einen zentralen Strömungsweg sowie einen peripheren Strömungsweg unterteilt, wobei in dem zentralen Strömungsweg und/oder in dem peripheren Strömungsweg eine erste Abgasreinigungseinrichtung angeordnet ist;
c) Mittel zur selektiven Leitung eines Abgasstroms durch den zentralen Strömungsweg und/oder durch den peripheren Strömungsweg und
d) eine in einem zweiten Abschnitt des Außenrohrs stromab des ersten Abschnitts
angeordnete zweite Abgasreinigungseinrichtung.
Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungsvorrichtung Strömungsmittel auf, die ausgebildet sind, eine Strömungsbeaufschlagung der zweiten (nachgeschalteten) Abgasreinigungsein- richtung bei einer Abgasführung durch den zentralen Strömungsweg einerseits und bei einer Abgasführung durch den peripheren Strömungsweg andererseits einander anzugleichen. Mit anderen Worten werden Unterscheide der Abgasbeaufschlagung der zweiten Abgasreinigungseinrichtung, die zwischen den beiden alternativen Strömungswege bestehen, zumindest vermindert.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Problem einer inhomogenen Katalysator- anströmung, das heißt bei gegebenem Strömungsweg eine unterschiedlich starke Beaufschlagung der verschiedenen Bereiche der Stirnfläche des Katalysators, weniger gravierend ist, als die Ungleichheit der Katalysatorbeaufschlagung zwischen den beiden Betriebsarten der zentralen und peripheren Abgasführung. Demzufolge zielt die Erfindung in erster Linie nicht darauf ab, bei beiden Betriebsarten jeweils eine homogene Strömungsbeaufschlagung der nachgeschalteten Abgasreinigungseinrichtung zu erzielen, sondern die Anströmungsprofile der beiden Betriebsarten einander anzugleichen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die Strömungsmittel eine an das Außenrohr anschließende Blende, die nach Art einer Düse den Strömungsquerschnitt, vorzugsweise konisch, in Richtung des Innenrohrs verengt. Dabei kann die Blende an einen Endabschnitt des Innenrohres anschließen oder einen Ringspalt zwischen sich und dem Endabschnitt des Innenrohrs ausbilden. Im erstgenannten Fall, wenn die Blende an den Endabschnitt des Innenrohrs anschließt, ist bevorzugt ferner eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen in dem Endabschnitt des Innenrohrs vorgesehen. Auf diese Weise wird der durch den peripheren Strömungsweg geleitete Abgasstrom durch die Durchtrittsöffnungen des Innenrohrs geleitet. In jedem Fall bewirkt die Blende eine Bündelung des über den peripheren Strömungsweg geleiteten Abgasstroms, der sodann mit einem kreisflächigen Querschnitt die nachgeschaltete Abgasreinigungseinrichtung zentral beaufschlagt. Dieses Beaufschlagungsmuster entspricht somit demjenigen der zentralen Abgasführung, wenn der Abgasstrom durch den zentralen Strömungsweg durch das Innenrohr geleitet wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfassen die Strömungsmittel einen Diffusor, der einen strömungsquerschnittverengenden Abschnitt im Bereich eines
Endabschnitts des Innenrohrs oder stromab von diesem aufweist sowie einen daran anschließenden strömungsquerschnitterweiternden Abschnitt. Sofern der Diffusor mit seinem strömungsquerschnittverengenden Abschnitt an das Innenrohr anschließt, weist dieses vorzugsweise wiederum Durchtrittsöffnungen auf, so dass der durch den peripheren Strömungsweg geleitete Abgasstrom durch die Durchtrittsöffnungen des Innenrohrs und somit durch den Diffusor geleitet wird. In alternativer Ausgestaltung bildet der Diffusor einen Ringspalt zwischen dem Endabschnitt des Innenrohrs und seinem strömungsquerschnittverengenden Abschnitt aus. In jedem Fall bewirkt der Diffusor eine Aufweitung des durchströmenden Abgasstroms, unabhängig ob dieser durch den peripheren oder den zentralen Abgasweg geleitet wird.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Blende und der Diffusor als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann das gemeinsame Bauteil als ein tailliertes Innenrohr ausgebildet sein, dessen vorderes und hinteres Ende an das Außenrohr anschließen und dessen taillierter Bereich (der strömungsquerschnittverengende Abschnitt) an das Innenrohr anschließt oder einen Ringspalt zu diesem bildet.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der Diffusor ein koaxial angeordnetes konisch sich erweiterndes Strömungsleitelement auf, das also den Strömungsweg in zwei koaxiale Strömungswege teilt. Das Strömungsleitelement ist bevorzugt über Haltestege mit dem restlichen Diffusorkörper verbunden. In einer weiteren Ausführung sind die Haltestege mit einem radialen Neigungswinkel angeordnet, wodurch dem durchtretenden Abgasstrom ein Drall aufgeprägt wird.
Mit Vorteil ist die erste Abgasreinigungseinrichtung in dem peripheren Strömungsweg angeordnet und weist eine ringförmige Gestalt auf. Diese Ausgestaltung ist dann von Vorteil, wenn eine Kühlwirkung über das Außenrohr der Abgasreinigungsvorrichtung erwünscht ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die erste Abgasreinigungseinrichtung ein HC-Adsorber ist, der Kohlenwasserstoffe nur solange zu speichern vermag, bis er seine Desorptionstemperatur erreicht hat.
Handelt es sich bei der ersten Abgasreinigungseinrichtung nicht um einen Adsorber, sondern um einen Konverter, so kann dessen Anordnung in dem Innenrohr von Vorteil sein, um diesen möglichst zügig auf seine Light-off-Temperatur zu erwärmen und zu halten.
Bei der zweiten Abgasreinigungseinrichtung kann es sich mit Vorteil um einen Oxidations- oder Drei-Wege-Katalysator handeln, der Kohlenwasserstoffe des Abgases katalytisch umsetzt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Stand der Technik (A) in einer ersten Betriebsart mit zentraler Durchströmung und (B) einer zweiten Betriebsart mit peripherer Durchströmung,
Figur 2 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung (A) in einer ersten Betriebsart mit zentraler Durchströmung und (B) einer zweiten Betriebsart mit peripherer Durchströmung,
Figur 3 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausgestaltung der Erfindung bei peripherer Durchströmung,
Figur 4 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung (A) in einer ersten Betriebsart mit zentraler Durchströmung und (B) einer zweiten Betriebsart mit peripherer Durchströmung,
Figur 5 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung bei peripherer Durchströmung und perspektivische Detailansicht der Strömungsmittel, und
Figur 6 eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung bei peripherer Durchströmung und perspektivische Detailansicht der Strömungsmittel.
Die in Figur 1 gezeigte Abgasreinigungsvorrichtung 10' umfasst ein von einem Abgasstrom (angedeutet mit 12) durchströmbares Außenrohr 14, welches einen ersten, stromaufwärtigen Abschnitt 16 sowie einen zweiten, stromabwartigen Abschnitt 18 aufweist. Das Außenrohr kann einstückig oder - wie dargestellt - aus mehreren Teilen zusammengefügt sein. In dem stromaufwärtigen Abschnitt 16 ist ein Innenrohr 20 insbesondere koaxial zum Außenrohr 14 angeordnet, das den Innenraum des ersten Abschnitts 16 in einen zentralen Strömungsweg 22 sowie einen peripheren, ringförmigen Strömungsweg 24 unterteilt.
In dem peripheren Strömungsweg 24 ist eine erste, ringförmige Abgasreinigungseinrichtung 26 angeordnet. Eine zweite Abgasreinigungseinrichtung 28 ist im zweiten Abschnitt 18 des Außenrohrs 14 der ersten Abgasreinigungseinrichtung 26 nachgeschaltet. Bei der ersten Abgasreinigungseinrichtung 26 kann es sich beispielsweise um einen HC-Adsorber handeln und bei der nachgeschalteten zweiten Abgasreinigungseinrichtung 28 um einen Oxidations- oder Dreiwege-Katalysator.
Solange der Dreiwege-Katalysator 28 seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, beispielsweise nach einem Motorstart, wird der Abgasstrom 12 zunächst durch den peripheren Strömungsweg 24 über den HC-Adsorber 26 geleitet (siehe Figur 1 B). Der Abgasstrom 12 tritt mit einem ringförmigen Querschnitt aus dem peripheren Strömungsweg 24 aus und trifft in dieser Form auf den nachgeschalteten Dreiwege-Katalysator 28. In dieser Betriebsphase werden die Kohlenwasserstoffe im HC-Adsorber 26 zurückgehalten, während das heiße Abgas dem Katalysator 28 erwärmt. Sobald dieser seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird der Abgasstrom 12 durch den zentralen Strömungsweg 22 unter Umgehung des HC-Adsorbers 26 geleitet (siehe Figur 1A). Die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe werden nun katalytisch am Dreiwege-Katalysator 28 umgesetzt. In der Phase findet eine weitere Erwärmung des HC- Adsorbers 26 durch das durchströmende heiße Abgas über das Innenrohr 20 statt. In dieser Betriebsart verlässt der Abgasstrom 12 das Innenrohr 20 in Form eines kompakten zentralen Stroms mit einem kreisflächigen Querschnitt und trifft in dieser Gestalt auf den Katalysator 28. In diesem Fall wird lediglich ein Zentralbereich der zweiten Abgasreinigungsvorrichtung 28 beaufschlagt. Wenn der HC-Adsorber 26 eine Temperatur erreicht hat, bei der die gespeicherten Kohlenwasserstoffe desorbieren, wird der Abgasstrom 12 vollständig oder teilweise wieder durch den peripheren Strömungsweg 24 geleitet, um die Kohlenwasserstoffe aus dem Adsorber 26 auszutragen und dem nachgeschalteten Katalysator 26 zuzuführen, der diese katalytisch umsetzt.
Der Vergleich der Figuren 1 A und B zeigt, dass abhängig von dem Strömungsweg des Abgases die zweite Abgasreinigungseinrichtung 28 nicht nur inhomogen, sondern auch sehr unterschiedlich von dem Abgasstrom 12 beaufschlagt wird. Während bei der zentralen Abgasführung lediglich der Zentralbereich der Abgasreinigungseinrichtung 28 beaufschlagt wird, trifft der Abgasstrom bei peripherer Abgasführung hauptsächlich auf die Außenbereiche der Abgasreinigungseinrichtung 28. Dies führt zu inhomogenen und wechselnden Temperaturverteilungen im Katalysator 28, die seine Lebensdauer verkürzen. Zudem wird die Lebensdauer des Katalysators 28 auch dadurch eingeschränkt, dass nur kleine Teilbereiche beansprucht werden, diese jedoch im umso stärkeren Ausmaß. Im vorstehend geschilderten Beispiel der Kombination eines ringförmigen HC-Adsorbers 26 mit einem nachgeschalteten Dreiwege-Katalysator 28 kommt erschwerend hinzu, dass der aus dem HC-Adsorber 26 austretende Abgasstrom auf einen heißen Katalysator 28 treffen muss, um eine ausreichende Konvertierung der Kohlenwasserstoffe zu gewährleisten. Werden zuvor jedoch nur die zentralen Bereiche des Dreiwege-Katalysators 28 beaufschlagt und erwärmt, so kann beim Umschalten des Abgasstroms über den peripheren Strömungsweg 24 der Randbereich des Dreiwege-Katalysators 28 gegebenenfalls noch nicht stark genug erwärmt sein.
Um die vorstehend geschilderten Probleme zu überwinden, sind erfindungsgemäß Strömungsmittel vorgesehen, welche eine Angleichung der Beaufschlagung der zweiten Abgasreinigungseinrichtung 28 mit dem Abgas zwischen den beiden Betriebsarten bewirken. Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung sind in den Figuren 2 bis 6 gezeigt, wobei für übereinstimmende Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet werden, deren Funktion nicht noch einmal im Einzelnen erläutert werden.
Figur 2 zeigt eine ersten Ausgestaltung einer Abgasreinigungsvorrichturig gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu Figur 1 sind hier auch Mittel dargestellt, welche den Abgasstrom 12 selektiv durch den zentralen Strömungsweg 22 und/oder durch den peripheren Strömungsweg 24 leiten. Diese Mittel umfassen ein Stellmittel 30, welches im vorliegenden Beispiel eine Abgasklappe ist, die um einen zentralen Schaft drehbar in dem Innenrohr 20 gelagert ist. Die Betätigung der Abgasklappe 30 erfolgt über einen Stellmotor 32. Wenn die Abgasklappe 30 . geöffnet ist, strömt der Abgasstrom 12 durch das Innenrohr 20 (zentrale Abgasführung, Figur 2A). Ist die Abgasklappe 30 hingegen um 90° gedreht, ist das Innenrohr 20 verschlossen und der Abgasstrom 12 tritt durch Durchtrittsöffnungen 34, die in einem vorderen Abschnitt des Innenrohrs 20 vorgesehen sind, in den peripheren Strömungsweg 24, so dass der Abgasstrom durch die erste Abgasreinigungseinrichtung 26 geleitet wird (periphere Abgasführung, Figur 2B).
In der dargestellten Ausführung der Erfindung ist ein Strömungsmittel in Form einer Blende 36 vorgesehen, welche stromab der ersten Abgasreinigungseinrichtung 26 an das Außenrohr 14 anschließt und mit seinem anderen Ende an einen Endabschnitt des Innenrohrs 20. Ferner sind im Endabschnitt des Innenrohrs 20 Durchtrittsöffnungen 38 vorgesehen, welche über den Umfang des Innenrohrs 20 verteilt sind. Wenn nun der Abgasstrom 12, wie in Figur 2B dargestellt, über den peripheren Strömungsweg 24 durch die erste Abgasreinigungsvorrichtung 26 geleitet wird, zwingt die Blende 36 den Abgasstrom durch die Durchtrittsöffnungen 38 des Innenrohrs 20. Der Abgasstrom 12 wird somit zentral gebündelt und tritt mit einem kreisflächigen Querschnitt auf die nachgeschaltete Abgasreinigungsvorrichtung 28. Das Beaufschlagungsprofil der zweiten Abgasreinigungsvorrichtung 28 gleicht somit dem in Figur 2A dargestellten Fall, wenn das Abgas durch den zentralen Strömungsweg 22 geleitet wird. Zwar wird in beiden Fällen hauptsächlich der Zentralbereich der Abgasreinigungseinrichtung 28 durch den Abgasstrom 12 beaufschlagt, jedoch erfolgt dies nahezu gleichartig für beide Betriebsarten. Hierdurch werden zeitliche Temperaturschwankungen im Katalysator 28 vermieden und zudem sichergestellt, dass das über den ringförmigen Katalysator 26 geleitete Abgas auf einen heißen und somit betriebsbereiten Bereich des nachgeschalteten Katalysators 28 trifft.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung 10 zeigt Figur 3, wobei hier lediglich nur die Betriebsart dargestellt ist, in welcher das Abgas durch den peripheren Strömungsweg 24 geleitet wird.
In dieser Ausführung umfassen die erfindungsgemäßen Strömungsmittel zusätzlich zu der Blende 36 und den Durchtrittsöffnungen 38 im Innenrohr 20 einen Diffusor 40. Der Diffusor 40 weist einen strömungsquerschnittverengenden Abschnitt 42 auf, der sich im Bereich des Endabschnitts des Innenrohrs 20 befindet und an dieses anschließt. An den Abschnitt 42 schließt sich ein strömungsquerschriitterweiternder Abschnitt 44 an, der den Strömungsquerschnitt konisch aufweitet und an dem Außenrohr 14 abschließt. Im dargestellten Beispiel sind die Blende 36 und der Diffusor 40 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet. Dieses besteht somit in einem im Außenrohr 14 angeordnetes Rohr mit einer zentralen Verjüngung (dem strömungsquerschnittverengenden Abschnitt 42), wobei die beiden Enden jeweils an das Außenrohr 14 anliegen, beispielsweise mit diesem verschweißt sind.
Durch den Diffusor wird der Abgasstrom 12 homogen aufgeweitet und tritt somit mit einem kreisflächigen Querschnitt auf die Abgasreinigungseinrichtung 28, welche sehr homogen und auf einem größeren Bereich als bei fehlendem Diffusor beaufschlagt wird (vergleiche Figuren 2B und 3). Ein entsprechendes Strömungsprofil ergibt sich für den Fall, in dem der Abgasstrom durch das Innenrohr 20 (zentraler Strömungsweg 22) geleitet wird. Somit wird auch in dieser Ausführung eine weitgehend gleichartige Abgäsbeaufschlagung der nachgeschalteten Abgasreinigungseinrichtung 28 erzielt.
Eine noch bessere Homogenisierung des Abgasstroms wird erreicht, indem das Innenrohr 20 im Bereich seiner Durchtrittsöffnungen 38 eine Einschnürung 46 aufweist, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung 10, wobei Figur 4A die Vorrichtung bei zentraler Abgasführung und Figur 4B die Vorrichtung bei peripherer Abgasführung zeigt. Im Unterschied zu dem vorstehend dargestellten Ausführungsformen schließt gemäß Figur 4 die Blende 36 nicht an den Endabschnitt des Innenrohrs 20 an/ sondern bildet einen Ringspalt 48 mit diesem aus. In dieser Ausführungsform kann auf die Durchtrittsöffnungen in dem
Endabschnitt des Innenrohrs 20 verzichtet werden. Ebenso wie in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsvariante bilden auch hier die Blende 36 sowie der Diffusor 40 ein gemeinsames Bauteil aus.
Sowohl bei der zentralen Abgasführung durch das Innenrohr 20 als auch bei der peripheren Abgasführung durch die ringförmige Abgasreinigungseinrichtung 26 trifft der Abgasstrom mit einer kreisflächigen Verteilung auf den nachgeschalteten Katalysator 28 (vgl. Figuren 4A und 4B).
Die Figuren 5 und 6 zeigen Varianten der in Figur 3 gezeigten Ausführung, wobei jeweils nur die peripheren Abgasführung dargestellt ist.
In diesen Ausführungsvarianten ist der Diffusor 40 ferner mit einem koaxial angeordneten, konisch sich in Strömungsrichtung erweiternden Strömungsleitelement 50 in Form eines Kegelstumpfs ausgestattet. Das Strömungsleitelement 50 wird von einer Anzahl radial angeordneter Haltestege 52 im Diffusor 40 gehalten. Somit sind in dieser Ausgestaltung die Strömungsleitelemente Blende 36, Diffusor 40, Strömungsleitelement 50 sowie die Haltestege 52 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet, welches in den perspektivischen Detailansichten der Figuren 5 und 6 gezeigt ist.
Durch das Strömungsleitelement 50 erfolgt eine weitere Homogenisierung des auf die nachgeschaltete Abgasreinigungseinrichtung 28 auftreffenden Abgasstroms.
Die erfindungsgemäßen Strömungselemente der Figuren 5 und 6 unterscheiden sich in der Anordnung der Haltestege 52, indem diese gemäß Figur 6 nicht streng parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sind, sondern eine geneigte Anordnung zur Strömungsrichtung aufweisen. Auf diese Weise wird der Abgasstrom 12 mit einem Drall versehen, welcher eine weitere Verbesserung der Homogenisierung bewirkt. Bezugszeichenliste
Abgasreinigungsvorrichtung
Abgasstrom
Außenrohr
erster Abschnitt
zweiter Abschnitt
Innenrohr
zentraler Strömungsweg
peripherer Strömungsweg
erste Abgasreinigungseinrichtung / HC-Adsorber zweite Abgasreinigungseinrichtung / Dreiwege-Katalysator Stellmittel / Abgasklappe
Stellmotor
Durchtrittsöffnungen
Blende
Durchtrittsöffnungen
Diffusor
strömungsquerschnittverengender Abschnitt
strömungsquerschnitterweiternder Abschnitt
Einschnürung
Ringspalt
Strömungsleitelement
Haltesteg

Claims

Patentansprüche
1. Abgasreinigungsvorrichtung (10) umfassend
a) ein von einem Abgasstrom (12) durchströmbares Außenrohr (14);
b) ein in einem ersten Abschnitt (16) des Außenrohrs (14) angeordnetes Innenrohr (20), das einen Innenraum des ersten Abschnitts (16) in einen zentralen Strömungsweg (22) sowie einen peripheren Strömungsweg (24) unterteilt, wobei in dem zentralen Strömungsweg (22) und/oder in dem peripheren Strömungsweg (24) eine erste Abgasreinigungseinrichtung (26) angeordnet ist;
c) Mittel (30, 32) zur selektiven Leitung eines Abgasstroms durch den zentralen Strömungsweg (22) und/oder durch den peripheren Strömungsweg (24) und
d) eine in einem zweiten Abschnitt (18) des Außenrohrs (14) stromab des ersten
Abschnitts (16) angeordnete zweite Abgasreinigungseinrichtung (28);
gekennzeichnet durch
e) Strömungsmittel (36, 38, 40), die ausgebildet sind, eine Strömungsbeaufschlagung der zweiten Abgasrejnigungseinrichtung (28) bei einer Abgasführung durch den zentralen Strömungsweg (22) und bei einer Abgasführung durch den peripheren Strömungsweg (24) einander anzugleichen.
2. Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die Strömungsmittel (36, 38, 40) eine an das Außenrohr (14) anschließende Blende (36) umfassen, die an einen Endabschnitt des Innenrohrs (20) anschließt oder einen Ringspalt (48) mit dem Endabschnitt des Innenrohrs (20) ausbildet.
3. Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Strömungsmittel (36, 38, 40) ferner eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (38) in dem Endabschnitt des Innenrohrs (20) umfassen und die Blende (36) an den Endabschnitt des Innenrohrs (20) stromab der Durchtrittsöffnungen (38) anschließt, so dass der durch den peripheren Strömungsweg (24) geleitete Abgasstrom durch die Durchtrittsöffnungen (38) des Innenröhrs (20) geleitet wird.
4. Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Blende (36) sich
konisch in Strömungsrichtung in Richtung des nnenröhrs (20) verengt. Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die . Strömungsmittel (36, 38, 40) einen Diffusor (40) umfassen, der einen strömungsquer- schnittverengenden Abschnitt (42) im Bereich eines Endabschnitts des Innenrohrs (20) oder stromab von diesem sowie einen anschließenden strömungsquerschnitterweiternden Abschnitt (44) aufweist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der Anspruch 5, wobei der Diffusor (40) einen Ringspalt (48) zwischen dem Endabschnitts des Innenrohrs (20) und seinem strömungs- querschnittverengenden Abschnitt ausbildet.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 und 5, wobei die Blende (36) und der Diffusor (40) als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Diffusor (40) ferner ein koaxial angeordnetes, konisch sich erweiterndes Strömungsleitelement (50) aufweist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Abgasreinigungseinrichtung (26) in dem peripheren Strömungsweg (24) angeordnet ist und eine ringförmige Gestalt aufweist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Abgasreinigungseinrichtung (26) ein HC-Adsorber ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Abgasreinigungseinrichtung (28) ein Oxidations- oder Dreiwege-Katalysator ist.
PCT/EP2012/004193 2011-10-27 2012-10-06 Abgasreinigungsvorrichtung WO2013060414A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/354,201 US9267416B2 (en) 2011-10-27 2012-10-06 Exhaust purification device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011117090.5A DE102011117090B4 (de) 2011-10-27 2011-10-27 Abgasreinigungsvorrichtung
DE102011117090.5 2011-10-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013060414A1 true WO2013060414A1 (de) 2013-05-02

Family

ID=47080417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/004193 WO2013060414A1 (de) 2011-10-27 2012-10-06 Abgasreinigungsvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9267416B2 (de)
DE (1) DE102011117090B4 (de)
WO (1) WO2013060414A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015102301A1 (de) 2015-02-18 2016-08-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasbehandlungsvorrichtung
CN108138633A (zh) * 2015-11-02 2018-06-08 大陆汽车有限公司 用于将添加剂与排气流动混合的混合器组件
CN114635773B (zh) 2018-07-06 2024-04-02 康明斯排放处理公司 用于后处理***的分解室
JP7206092B2 (ja) * 2018-10-23 2023-01-17 日本碍子株式会社 加熱装置及びその製造方法、並びにシステム
USD907552S1 (en) * 2019-10-28 2021-01-12 Cummins Emission Solutions Inc. Baffle for a reductant delivery system
US11220948B1 (en) 2020-07-02 2022-01-11 David A Endrigo Emissions reduction systems and methods

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3733402A1 (de) 1987-10-02 1989-04-13 Emitec Emissionstechnologie Katalysatoranordnung mit stroemungsleitkoerper
DE19838703A1 (de) 1998-08-26 2000-03-02 Zeuna Staerker Kg Vorrichtung zur Strömungsberuhigung in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors
JP2000337135A (ja) * 1999-05-26 2000-12-05 Denso Corp 自動車用排ガス浄化装置
JP2005127257A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE10350516A1 (de) 2003-10-29 2005-06-09 Volkswagen Ag Abgasanlage mit einer Abgasreinigungseinrichtung
US20050220679A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-06 Sung-Mu Choi System for automobile exhaust gas purification
US20060123772A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for engine and method for producing same
DE102005012066A1 (de) * 2005-03-16 2006-09-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Wabenkörper mit Mitteln zur Reaktandenzufuhr und entsprechendes Verfahren und Abgassystem
DE19839754B4 (de) 1998-09-01 2007-05-24 Gaiser, Gerd, Dr.-Ing. Reinigungsvorrichtung für Abgase

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02173312A (ja) 1988-12-26 1990-07-04 Mazda Motor Corp 触媒コンバータ
JP3083599B2 (ja) 1991-09-30 2000-09-04 株式会社日立製作所 排気ガス浄化システム
ATE132575T1 (de) * 1992-07-31 1996-01-15 Avl Verbrennungskraft Messtech Brennkraftmaschine mit einem umgehbaren startkatalysator
US5738832A (en) 1993-02-15 1998-04-14 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying apparatus
US5582003A (en) 1994-04-28 1996-12-10 Corning Incorporated Temperature actuated zeolite in-line adsorber system
DE19709432A1 (de) 1996-03-13 1997-10-30 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen aus Brennkraftmaschinen
US5966929A (en) 1997-06-27 1999-10-19 Corning Incorporated In-line exhaust system for a transverse mounted v-engine
US6334304B1 (en) 1999-04-16 2002-01-01 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Degradation discrimination system of internal combustion engine exhaust gas purification system
JP2000345829A (ja) 1999-06-04 2000-12-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3573044B2 (ja) 2000-02-03 2004-10-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2001323811A (ja) * 2000-03-10 2001-11-22 Honda Motor Co Ltd 排気ガス浄化触媒の状態検出装置
DE10021421A1 (de) 2000-05-03 2002-02-28 Audi Ag Vorrichtung zur Abgasreinigung
JP3426580B2 (ja) 2000-12-15 2003-07-14 本田技研工業株式会社 内燃機関用ｈｃ吸着剤
US6729122B2 (en) * 2001-09-07 2004-05-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system of internal combustion engines
DE10201042A1 (de) * 2002-01-14 2003-08-07 Eberspaecher J Gmbh & Co Abgasanlage für Verbrennungsmotoren, mit einem katalytischen Abgaskonverter
WO2005068802A2 (en) 2004-01-14 2005-07-28 Lotus Cars Limited An internal combustion engine
US20070144158A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Girard James W Exhaust dispersion device
US7363761B1 (en) 2006-10-31 2008-04-29 International Engine Intellectual Property Company, Llc Exhaust gas throttle for divided turbine housing turbocharger
US7578129B2 (en) 2007-09-10 2009-08-25 Honeywell International, Inc. Multiple-turbocharger system, and exhaust gas flow control valve therefor
DE102008048681B4 (de) 2008-09-24 2019-08-08 Audi Ag Brennkraftmaschine mit zwei Ladern und Verfahren zum Betreiben derselben
US8479501B2 (en) * 2009-07-20 2013-07-09 International Engine Intellectual Property Company, Llc Exhaust cooling module for SCR catalysts

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3733402A1 (de) 1987-10-02 1989-04-13 Emitec Emissionstechnologie Katalysatoranordnung mit stroemungsleitkoerper
DE19838703A1 (de) 1998-08-26 2000-03-02 Zeuna Staerker Kg Vorrichtung zur Strömungsberuhigung in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors
DE19839754B4 (de) 1998-09-01 2007-05-24 Gaiser, Gerd, Dr.-Ing. Reinigungsvorrichtung für Abgase
JP2000337135A (ja) * 1999-05-26 2000-12-05 Denso Corp 自動車用排ガス浄化装置
JP2005127257A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE10350516A1 (de) 2003-10-29 2005-06-09 Volkswagen Ag Abgasanlage mit einer Abgasreinigungseinrichtung
US20050220679A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-06 Sung-Mu Choi System for automobile exhaust gas purification
US20060123772A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus for engine and method for producing same
DE102005012066A1 (de) * 2005-03-16 2006-09-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Wabenkörper mit Mitteln zur Reaktandenzufuhr und entsprechendes Verfahren und Abgassystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011117090B4 (de) 2023-01-26
US20140260220A1 (en) 2014-09-18
US9267416B2 (en) 2016-02-23
DE102011117090A1 (de) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013060414A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung
EP3018311A1 (de) Injektionsabschnitt für eine abgasnachbehandlungseinrichtung
EP1542881B1 (de) Lufteinströmer, insbesondere für ein kraftfahrzeug
WO2012130796A1 (de) Heizmodul für eine abgasreinigungsanlage
EP3346103B1 (de) Abgasanlage
EP2148055A1 (de) Abgasanlage
EP2464841B1 (de) Entkopplungselement, insbesondere für abgasanlagen
DE202010010428U1 (de) Komfortdüse
DE102010045156A1 (de) Abgasstrang mit einer von Abgas durchströmbaren Mischeinrichtung
DE102020129001B4 (de) Abgasanlage mit Abgasturbolader, Ejektor und Abgaskatalysator
WO2008083929A1 (de) Luftausströmer, insbesondere für ein kraftfahrzeug
EP3674523B1 (de) Abgasnachbehandlungssystem für einen verbrennungsmotor
DE102008016238A1 (de) Lüftdüse
EP3059409B1 (de) Abgasbehandlungsvorrichtung
EP2225467B1 (de) Drallerzeugungsapparat und turbolader mit einem solchen drallerzeugungsapparat
WO2007121926A1 (de) Klimaanlage für ein fahrzeug und luftmischvorrichtung
DE102018104239A1 (de) Schalldämpfer
DE60203817T2 (de) Gasbehandlungsvorrichtung
DE19518536A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung zur Reinigung von Verbrennungsmotorabgasen
EP3191692A1 (de) Diffusor einer thermischen energiemaschine sowie thermische energiemaschine
DE102008022998B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abgasen für einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine
DE102013204405A1 (de) System zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zur Beeinflussung einer Abgas-Zusammensetzung und Brennkraftmaschine
DE202008016461U1 (de) Strömungsauslassvorrichtung
DE10343468B4 (de) Abgaskühler für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
WO2007076978A2 (de) Partikelfilteranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12778615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14354201

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12778615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1