WO2023041532A1 - Mischvorrichtung zur durchmischung eines abgasstroms mit einem reaktionsmittel und brennkraftmaschine mit einer solchen mischvorrichtung - Google Patents

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WO2023041532A1 PCT/EP2022/075430 EP2022075430W WO2023041532A1 WO 2023041532 A1 WO2023041532 A1 WO 2023041532A1 EP 2022075430 W EP2022075430 W EP 2022075430W WO 2023041532 A1 WO2023041532 A1 WO 2023041532A1
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exhaust gas
opening
mixing device
openings
mixing
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PCT/EP2022/075430
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Pascal Luger
Maximilian Jopke
Anton Reich
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Rolls-Royce Solutions GmbH
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    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus

Definitions

  • Mixing device for mixing an exhaust gas flow with a reactant and internal combustion engine with such a mixing device
  • the invention relates to a mixing device for mixing an exhaust gas flow with a reactant and an internal combustion engine with such a mixing device.
  • the invention is therefore based on the object of creating a mixing device for mixing an exhaust gas flow with a reactant and an internal combustion engine with such a mixing device, the disadvantages mentioned being at least reduced, preferably avoided.
  • the object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims and the preferred embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
  • the object is achieved in particular by creating a mixing device for mixing an exhaust gas flow with a reactant.
  • the mixing device has a housing and, in the housing, a first partial space and a second partial space divided off from the first partial space by a partition arranged in the housing.
  • the housing has an exhaust gas inlet opening into the first subchamber. At least three openings are formed in the partition wall, through which exhaust gas entering the first partial chamber through the exhaust gas inlet can flow over into the second partial chamber.
  • At least one first opening of the at least three openings is in the form of a passive opening, with at least two second openings of the at least three openings each being in the form of active openings, with each active opening being assigned an introduction device which is set up to introduce the reactant into the mixing device bring in
  • the housing also has an exhaust gas outlet opening out of the second subchamber.
  • the exhaust gas flow flowing through the exhaust gas inlet into the first partial space is advantageously divided into at least three partial flows, with a first partial flow of the three partial flows flowing over the at least one first opening into the second partial space, with at least a second partial flow and a third partial flow flowing through the at least two flow over second openings in the second subspace.
  • the three partial flows are combined in the second partial space, with the recombined exhaust gas flow leaving the mixing device via the exhaust gas outlet.
  • the back pressure of the mixing device is advantageously reduced, in particular by means of the first opening designed as a passive opening, which has a positive effect on the efficiency of an internal combustion engine having the mixing device.
  • the distribution of the exhaust gas flow and also the distribution of the introduction of the reactant to the introduction devices assigned to the second, active openings reduces the formation of deposits.
  • dividing the exhaust gas flow into at least three partial flows and bringing them together in the second subchamber advantageously leads to particularly good homogenization and thus thorough mixing of the reactant with the exhaust gas flow, while at the same time the installation space of the mixing device can be reduced in comparison to conventional mixing devices.
  • a reactant is understood in particular to mean a substance or mixture of substances which, chemically, reacts with the hot exhaust gas flow—preferably on a catalytic converter arranged downstream of the mixing device is implemented.
  • a reactant is understood to mean a substance or mixture of substances which is a precursor of another substance or mixture of substances which is chemically reacted with the hot exhaust gas flow, preferably at a catalyst arranged downstream of the mixing device.
  • the reactant is preferably set up to react with the exhaust gas at an SCR catalytic converter, or the reactant is a precursor product of a substance or mixture of substances which is set up to react with the exhaust gas at the SCR catalytic converter.
  • the reactant is preferably urea or a urea-water solution.
  • an active opening is understood to mean an opening in the dividing wall, to which an introduction device for introducing the reactant into the mixing device is assigned.
  • an introduction device is preferably designed as a nozzle, metering valve or injector.
  • the active opening is therefore particularly active in the sense that it directly serves to mix the reactant with the exhaust gas flow.
  • a passive opening in the context of the present technical teaching is understood to be an opening in the partition that is not assigned an introduction device for introducing the reactant into the mixing device, ie an opening that is free of an introduction device.
  • the exhaust gas stream flows through the passive opening without being acted upon by reactant in the area of the passive opening.
  • exactly two active openings are formed in the partition.
  • exactly one passive opening is formed in the partition.
  • the dividing wall has, in particular, exactly one first opening and exactly two second openings.
  • the at least two introduction devices assigned to the active openings are in particular set up and arranged in order to introduce the reactant into the housing, in particular into the first partial space.
  • the partition wall has at least four openings, in particular a third opening in addition to the at least one first opening and the at least two second openings, the third opening being sealed with an outlet pipe protruding through the first partial space and an inflow-side housing wall of the housing is formed, in particular connected, so that the exhaust gas flow can exit from the second partial space through the third opening and the outlet pipe via the inflow-side housing wall from the mixing device.
  • the exhaust gas outlet opening out of the second subchamber is formed by the third opening in the partition wall and the outlet pipe.
  • the exhaust gas outlet thus opens out of the mixing device on the same side of the housing as the exhaust gas inlet into the housing.
  • the outlet pipe closes tightly not only with the partition wall but also with the housing wall on the inflow side, so that the inflowing exhaust gas and the outflowing exhaust gas do not come into contact with one another. Rather, the inflowing exhaust gas must first pass out of the first subchamber through the at least one first opening and the at least two second openings into the second subchamber before it can exit the housing again through the third opening and the outlet pipe.
  • exactly four openings are formed in the dividing wall, namely exactly one first opening, exactly two second openings, and exactly one third opening.
  • the at least one first opening and the at least two second openings are matched to one another in such a way that a larger proportion of the exhaust gas flow passing through the mixing device during operation as a whole passes through the at least two second openings, with a smaller proportion of the Exhaust flow passes through the at least one first opening.
  • the larger portion of the exhaust gas flow in the area of the at least two second openings is directly acted upon by the reactant, while the back pressure of the mixing device is advantageously reduced by the provision of the at least one first opening.
  • the terms "larger” and “smaller” refer to each other, ie the larger portion is larger than the smaller portion, and the smaller portion is correspondingly smaller than the larger portion.
  • the exhaust gas flow is thus divided asymmetrically between the at least one first opening on the one hand and the at least two second openings on the other hand.
  • the division of the exhaust gas flow into the at least one first opening on the one hand and the at least two second openings on the other hand is firmly specified in particular by fixed flow cross sections.
  • the percentage division still depends on the exhaust gas flow actually flowing through the mixing device, in particular on the exhaust gas mass flowing through the mixing device per unit of time, and thus ultimately on the operating point of an internal combustion engine having the mixing device.
  • the flow cross sections are preferably selected as a function of a back pressure that the internal combustion engine, in particular a turbine of an exhaust gas turbocharger arranged upstream of the mixing device, can still cope with.
  • a flow cross section of the at least one first opening is selected to be smaller if the back pressure can be higher, and vice versa.
  • the at least one first opening and the at least two second openings are matched to one another in such a way that the proportion of the exhaust gas flow passing through the at least one first opening at full load of the internal combustion engine having the mixing device is from 5% to 30%, preferably from 10% to 10% % to 25%, preferably from 15% to 20%.
  • the portion of the exhaust gas flow that remains 100% flows through the at least two second openings.
  • These are preferably designed in such a way that the remaining portion of the exhaust gas flow is distributed symmetrically, ie in equal parts, to the at least two second openings.
  • the at least one first opening and the at least two second openings are matched to one another in such a way that the proportion of the exhaust gas flow that passes through the at least one first opening is 18% at full load of the internal combustion engine having the mixing device, with the total through the at least two second breakthroughs flowing portion of Exhaust flow is 82% accordingly.
  • this larger proportion is preferably distributed symmetrically over the at least two second openings, with in the case of exactly two second openings preferably 41% of the exhaust gas flow flowing through every second opening.
  • the distribution of the exhaust gas flow between the at least one first opening on the one hand and the at least two second openings on the other hand can be changed.
  • at least one flow cross section selected from a flow cross section of the at least one first opening and a flow cross section of at least one of the at least two second openings, is preferably of variable design.
  • the flow cross section of the at least one first opening is preferably variable.
  • the flow cross-section can vary, in particular depending on an operating point of an internal combustion engine having the mixing device, in such a way that the proportionate distribution of the exhaust gas flow to the various openings remains constant, regardless of the operating point of the internal combustion engine, or in such a way that the proportionate distribution is varied depending on the operating point.
  • the at least one first opening is assigned a flow impeding device which is arranged and set up to impede a flow through the at least one first opening, in particular to reduce a flow cross section of the at least one first opening.
  • a defined flow cross section for the at least one first opening is specified in particular by means of the flow prevention device.
  • the at least one first opening is preferably assigned precisely one flow prevention device.
  • the flow prevention device is designed as a perforated plate.
  • the at least one first opening has a plurality of partial openings
  • the individual Flow cross sections and their total flow cross section is less than the flow cross sections of the at least two second openings.
  • the individual flow cross sections and also the summed up total flow cross section are smaller than each individual flow cross section of the at least two second openings.
  • the partial openings are designed as a plurality of perforations.
  • the at least one first opening is formed by the partition wall being perforated or provided with a hole in the area of the first opening.
  • the dividing wall has a plurality of first openings, in particular in the form of bores or holes.
  • the at least one first opening is assigned a device for changing the cross section.
  • a device for changing the cross section is preferably assigned to the flow prevention device.
  • the device for changing the cross section is designed to be controllable. In this way, it is advantageously possible, in particular, to control the cross-section changing device as a function of an operating point of an internal combustion engine having the mixing device, in order to change the flow cross-section of the at least one first opening as a function of the operating point.
  • the at least one first opening is arranged directly opposite the exhaust gas inlet in the direction of flow of the inflowing exhaust gas. In this way, the back pressure of the mixing device is reduced in a particularly advantageous manner.
  • the at least two second openings are arranged offset to the exhaust gas inlet. This allows beneficial in particular a flow path of the exhaust gas to the second openings that is favorable for mixing with the reactant.
  • the at least two second openings in the first subchamber are each assigned an annular wall that encompasses the respective opening and encloses a mixing chamber, with the annular wall having at least one through-opening, preferably a plurality of through-openings arranged offset from one another in the circumferential direction , Has, through which exhaust gas can enter the mixing space from outside the mixing space, wherein the exhaust gas can flow further out of the mixing space through the respective second opening into the second partial space.
  • the at least one passage opening is associated with a twist-generating guide element.
  • a mixing drum or a vane mixer is preferably assigned to the at least two second openings, which ensures a particularly efficient mixing of the exhaust gas flow with the reactant.
  • the mixing spaces are arranged in particular in the first partial space.
  • the at least one swirl-generating guide element is preferably designed as a guide vane.
  • a plurality of guide elements that generate twist are preferably assigned to the annular walls of the second openings.
  • a guide element, in particular a guide vane, is preferably assigned to each passage opening.
  • the guide elements are arranged on the ring wall, preferably formed out of the ring wall, in particular cut out and bent over.
  • the introduction devices assigned to the second openings each open into the mixing chamber.
  • the reactant can be mixed particularly intimately with the exhaust gas, in particular in the mixing drum formed by the ring wall or in the blade mixer.
  • the introduction device assigned in each case opens centrally into the mixing space, in particular into a swirl eye of the exhaust gas flow flowing through the mixing space during operation of the mixing device.
  • a swirling element surrounded by a peripheral edge is assigned to the second openings opposite each other in the direction of passage of the exhaust gas.
  • the turbulence element advantageously contributes in particular both to the mixing of the reactant with the exhaust gas passing through the second openings and to the mixing of the various partial flows of the exhaust gas with one another in the second subchamber.
  • vortices form in the exhaust gas flow at the peripheral edge, which advantageously contribute to the mixing.
  • the turbulence element is arranged in particular on a housing wall opposite the respectively associated second opening.
  • the housing wall delimits the second partial space on a side opposite the partition.
  • each of the second openings is assigned a turbulence element.
  • the peripheral edge protrudes from the housing wall opposite the second openings and thus protrudes from the opposite housing wall into the second partial space.
  • the peripheral edge in the second partial space does not extend as far as the partition.
  • the peripheral edge extends, starting from the opposite housing wall, over a distance of 40% to 60% of a distance between the opposite housing wall and the dividing wall - in particular the smallest distance, measured in particular perpendicularly to the housing wall and the dividing wall, the distance hereinafter also referred to as the second level.
  • the turbulence element is arranged concentrically opposite the associated second opening.
  • a diameter of the turbulence element in particular a largest diameter of the peripheral edge, is larger than a clear diameter of the associated second opening.
  • the clear diameter of the associated second opening is preferably from 80% to 90% of the diameter of the turbulence element, in particular the largest diameter of the surrounding edge.
  • the peripheral edge thus protrudes beyond the associated second opening along its entire circumference in the radial direction.
  • the turbulence element is concave.
  • the turbulence element is preferably designed as a dished end, in particular as a dished end according to DIN 28011:2012-06 in the version valid on the date determining the seniority of the present property right.
  • the turbulence element is cylindrical, in particular as a pipe socket, or cup-shaped.
  • At least one second opening of the at least two second openings in the first subchamber is assigned a flow guidance element which encompasses the annular wall outside of the mixing chamber in the circumferential direction in some areas and whose radial distance from an imaginary center point of the mixing chamber varies along an imaginary flow path an exhaust gas flow flowing along the flow guide element during operation of the mixing device is reduced.
  • the flow guidance element is preferably designed as a guide plate.
  • the exhaust gas flow flowing along the flow guidance element during operation of the mixing device is preferably in contact with the flow guidance element.
  • the flow guidance element preferably extends along a spiral section and/or the flow guidance element is embodied in the shape of a snail. It preferably rests with one end spaced further from the imaginary center of the mixing chamber against a lateral housing wall of the housing, with the other free end less far from the imaginary center of the mixing chamber protruding into the first subchamber.
  • the flow guide element is designed and arranged in a swirl-generating manner, in particular in such a way that a twist eye of the swirl of the exhaust gas flow generated by the flow guide element lies in the imaginary center point of the mixing chamber.
  • a first height of the first partial space, measured in particular perpendicularly to the partition wall, from an inflow-side housing wall to the partition wall is greater than a second height of the second partial space, also measured perpendicularly to the partition wall, from the partition wall to the opposite housing wall.
  • the second level is from 40% to 70% of the first level.
  • the object is also achieved by creating an internal combustion engine that has an exhaust gas aftertreatment system with a mixing device according to the invention or a mixing device according to one or more of the embodiments described above.
  • a mixing device according to the invention or a mixing device according to one or more of the embodiments described above.
  • the exhaust gas aftertreatment system has an SCR catalytic converter, preferably with a plurality of catalytic converter elements, downstream of the mixing device in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust gas aftertreatment system has a turbine, in particular a turbine of an exhaust gas turbocharger, upstream of the mixing device in the flow direction of the exhaust gas.
  • the internal combustion engine is set up as a vehicle engine, in particular as an engine of a watercraft, in particular a ship, in particular a yacht.
  • vehicle engine in particular as an engine of a watercraft, in particular a ship, in particular a yacht.
  • the internal combustion engine has an adjustment device that is set up to split the exhaust gas flow the at least one first opening on the one hand and the at least two second openings of the mixing device on the other hand—preferably depending on an operating point of the internal combustion engine—to be set, in particular to be kept constant depending on the operating point.
  • the adjusting device is preferably set up to vary at least one flow cross section selected from a flow cross section of the at least one first opening and a flow cross section of at least one of the at least two second openings, in particular by actuating a controllable actuating element.
  • the adjustment device is preferably set up to vary the flow cross section of the at least one first opening.
  • the adjusting device preferably has a control device and a controllable cross-section changing device assigned to the at least one first opening, the control device being operatively connected to the cross-section changing device and set up to control the cross-section changing device, in particular as a function of an operating point of the internal combustion engine, in order to change the flow cross-section of the at least one first Breakthrough to vary in particular depending on the operating point.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an internal combustion engine with an exemplary embodiment of a mixing device
  • FIG. 2 shows a first view of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a plan view of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a side view of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a first sectional view of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG.
  • FIG. 6 shows a second sectional illustration of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG. 1, and
  • FIG. 7 shows a third sectional view of the exemplary embodiment of the mixing device according to FIG.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an internal combustion engine 1 with an exhaust gas aftertreatment system 2, which is an embodiment of a mixing device 3 for Having mixing of an exhaust gas flow of the internal combustion engine 1 with a reactant.
  • the exhaust gas aftertreatment system 2 Downstream of the mixing device 3, the exhaust gas aftertreatment system 2 has an SCR catalytic converter 5, which in particular--hidden from the viewer here--has a plurality of catalytic converter elements.
  • the exhaust gas aftertreatment system 2 Upstream of the mixing device 3 , the exhaust gas aftertreatment system 2 has an exhaust gas turbocharger turbine 7 .
  • the internal combustion engine 1 is designed as a vehicle engine, in particular for a watercraft, in particular for a ship, in particular a yacht, with these applications having a particularly narrow installation space for installing the internal combustion engine 1 and thus also the exhaust gas system 2 at the same time.
  • FIG. 2 shows a first view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 according to FIG.
  • the mixing device 3 has a housing 9 .
  • both an exhaust gas inlet 11 and an exhaust gas outlet 13 are arranged on the housing 9 on the same side facing the observer of FIG. 2, which is also referred to as the inflow side.
  • An exhaust gas flow that penetrates this during operation of the mixing device 3 enters the housing 9 through the exhaust gas inlet 11 and, after flowing through the mixing device 3 , exits the exhaust gas outlet 13 again.
  • two introduction devices 15, a first introduction device 15.1 and a second introduction device 15.2 which are arranged and set up to inject the reactant into the Introduce housing 9 of the mixing device 3 .
  • openings 17 which can be used to arrange exhaust gas sensors on the housing 9 .
  • FIG. 3 shows a top view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 according to FIG.
  • FIG. 4 shows a side view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 according to FIG.
  • Fig. 5 shows a first sectional view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 along a line A-A in Figure 3.
  • the mixing device 3 has a first partial space 19 and a second partial space 21 in the housing 9, the second partial space 21 being separated from the first partial space 19 by a partition wall 23 is partitioned.
  • the exhaust gas inlet 11 opens into the first partial space 19, and the exhaust gas outlet 13 opens out of the second partial space 21, wherein the exhaust gas outlet 13 has an outlet pipe 27 which passes through an inflow-side housing wall 25, which passes through the first partial space 19 and opens into the second partial space 21 .
  • At least three openings 29 shown in FIG. 7 are formed, in the exemplary embodiment shown here specifically four openings, namely a first opening 29.1, a first second opening 29.2.1, a second second opening 29.2.2, and a third opening 29.3.
  • Exhaust gas entering the first partial chamber 19 through the exhaust gas inlet 11 can flow over into the second partial chamber 21 through the first opening 29.1 and the second openings 29.2.
  • the outlet pipe 27 is connected to the third opening 29.3 and opens out into the second partial chamber 21 via the third opening 29.3, so that the exhaust gas can exit from the second partial chamber 21 via the third opening 29.3 and the outlet pipe 27 from the housing 9.
  • the first opening 29.1 is designed as a passive opening, i.e. it is free of an insertion device 15.
  • the second openings 29.2 are designed as active openings, i.e. they are each assigned an insertion device 15, the first second opening 29.2.1 the first insertion device 15.1, and the second second opening 29.2.2, the second insertion device 15.2.
  • the insertion devices 15 open into the first partial space 19, so they are set up to Introduce reactants in the area of the second openings 29.2 in the second partial space 21.
  • the first opening 29.1 is preferably arranged directly opposite the exhaust gas inlet 11 in the flow direction of the inflowing exhaust gas.
  • the second openings 29.2 are preferably arranged offset to the exhaust gas inlet 11.
  • a turbulence element 33 enclosed by a peripheral edge 31 is assigned to the second openings 29.2 in the second subchamber 21 opposite in the direction of passage of the exhaust gas.
  • the turbulence element 33 is arranged in particular on a housing wall 35 opposite the respectively associated second opening 29.2.
  • the housing wall 35 delimits the second partial space 21 on a side opposite the partition wall 23 .
  • the peripheral edge 31 protrudes from the housing wall 35 opposite the second openings 29.2 and thus protrudes from the opposite housing wall 35 into the second partial space 21.
  • the peripheral edge 31 preferably extends, starting from the opposite housing wall 35, over a distance of 40% to 60% of a distance between the opposite housing wall 35 and the dividing wall 23 - in particular the smallest distance, measured in particular perpendicularly to the housing wall 35 and the dividing wall 23 .
  • the respective turbulence element 33 is preferably arranged concentrically opposite the second opening 29.2 assigned to it.
  • a diameter of the turbulence element 33, in particular a largest diameter of the peripheral edge 31, is preferably larger than an inside diameter of the associated second opening 29.2.
  • the turbulence element 33 is designed as a dished end, in particular as a dished end according to DIN 28011:2012-06 in the version valid on the date determining the priority of the present property right.
  • the turbulence element 33 can also be designed cylindrically, in particular as a pipe socket, or in the shape of a cup.
  • Fig. 6 shows a second sectional view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 along a line B-B in Figure 3.
  • a first height Hi of the first partial space 19, measured in particular perpendicularly to the partition 23, is preferably greater than one from the inflow-side housing wall 25 to the partition 23 second height H2 of the second partial space 21, also measured perpendicularly to the partition 23, from the partition 23 to the opposite housing wall 35.
  • Fig. 7 shows a third sectional view of the exemplary embodiment of the mixing device 3 along a line CC in Figure 4.
  • the first opening 29.1 and the two second openings 29.2 are preferably coordinated with one another in such a way that a larger proportion of the exhaust gas flow passing through the mixing device 3 during operation as a whole passes through the two second openings 29.2 passes, with a smaller proportion of the exhaust gas flow passing through the first opening 29.1.
  • the first opening 29.1 is preferably associated with a flow impeding device 37, in particular designed as a perforated plate, which is arranged and set up to impede a flow through the first opening 29.1.
  • the flow prevention device 37 reduces a flow cross section of the at least one first opening.
  • the first opening 29.1 has a plurality of partial openings 38.
  • the first opening 29.1 can be associated with a preferably controllable cross-section changing device 39--only indicated schematically here. In this way it is advantageously possible to change the flow cross section of the first opening 29.1.
  • An annular wall 41 enclosing the respective second opening 29.2 and enclosing a mixing space 43 is preferably assigned to the second openings 29.2 in the first partial space 19.
  • the annular wall 41 preferably has a plurality of through-openings 45, which are offset from one another in the circumferential direction and are shown in particular in FIGS. 5 and 6, through which exhaust gas from outside the mixing chamber 43 can enter the mixing chamber 43, with the exhaust gas being able to flow on from the mixing chamber 43 through the respective second opening 29.2 into the second partial chamber 21.
  • a twist-generating guide element 47 is preferably assigned to each of the through-openings 45 . For the sake of better clarity, only one of the passage openings 45 and one guide element 47 are identified with the corresponding reference numbers.
  • the introduction devices 15 assigned to the second openings 29.2 each preferably open into the mixing chamber 43.
  • the second openings 29.2 in the first subchamber 19 are preferably each assigned a flow guide element 49, preferably designed as a guide plate, which encompasses the annular wall 41 outside of the mixing chamber 43 in the circumferential direction in some areas and whose radial distance from an imaginary center point P of the mixing chamber 43 increases along an imaginary flow path during operation of the mixing device 3 applied to the flow guide element 49 exhaust gas flow is reduced.
  • a flow guide element 49 preferably designed as a guide plate, which encompasses the annular wall 41 outside of the mixing chamber 43 in the circumferential direction in some areas and whose radial distance from an imaginary center point P of the mixing chamber 43 increases along an imaginary flow path during operation of the mixing device 3 applied to the flow guide element 49 exhaust gas flow is reduced.
  • the flow guidance element 49 preferably extends along a spiral section, and/or the flow guidance element 49 is embodied in the shape of a snail. In particular, it bears against a lateral housing wall 53 of the housing 9 with a first end 51 spaced farther from the imaginary center P of the mixing chamber 43, with another free second end spaced less far from the imaginary center P of the mixing chamber 43 55 protrudes into the first partial space 19 .
  • the flow guide elements 49 are designed and arranged in a swirl-generating manner, in particular in such a way that a twist eye of the twist of the exhaust gas flow generated by the respective flow guide element 49 lies in the imaginary center point P of the mixing chamber 43 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung (3) zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel, wobei - die Mischvorrichtung (3) ein Gehäuse (9) sowie in dem Gehäuse (9) einen ersten Teilraum (19) und einen von dem ersten Teilraum (19) durch eine in dem Gehäuse (9) angeordnete Trennwand (23) abgeteilten zweiten Teilraum (21) aufweist, wobei - das Gehäuse (9) einen in den ersten Teilraum (19) mündenden Abgaseinlass (11) aufweist, wobei - in der Trennwand (23) mindestens drei Durchbrechungen (29) ausgebildet sind, durch welche durch den Abgaseinlass (11) in den ersten Teilraum (19) eintretendes Abgas in den zweiten Teilraum (21) überströmen kann, wobei - mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) der mindestens drei Durchbrechungen (29) als passive Durchbrechung ausgebildet ist, wobei mindestens zwei zweite Durchbrechungen (29.2) der mindestens drei Durchbrechungen (29) jeweils als aktive Durchbrechungen ausgebildet sind, wobei den aktiven Durchbrechungen jeweils eine Einbringvorrichtung (15) zugeordnet ist, die eingerichtet ist, um das Reaktionsmittel in die Mischvorrichtung (3) einzubringen, und wobei - das Gehäuse (9) einen aus dem zweiten Teilraum (21) ausmündenden Abgasauslass (13) aufweist.

Description

BESCHREIBUNG
Mischvorrichtung zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel und Brennkraftmaschine mit einer solchen Mischvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Mischvorrichtung.
Um eine möglichst homogene Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel, beispielsweise einem Reduktionsmittel stromaufwärts eines SCR-Katalysators zu erzielen, sind derartige Mischvorrichtungen häufig sehr groß, insbesondere wenn eine Mehrzahl von Katalysatorelementen möglichst homogen mit dem durchmischten Abgasstrom angeströmt werden sollen. Dies ist insbesondere problematisch, wenn nur wenig Bauraum zur Unterbringung einer Brennkraftmaschine samt Abgasnachbehandlungssystemen zur Verfügung steht, insbesondere im marinen Bereich, beispielsweise bei Yachten, kleineren Schiffen oder U- Booten. Hinzu tritt das Problem eines vergleichsweise hohen Gegendrucks im Betrieb einer solchen Mischvorrichtung, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad einer mit der Mischvorrichtung ausgestatteten Brennkraftmaschine auswirkt. Weiterhin besteht das Problem von Ablagerungen des Reaktionsmittels oder von Produkten des Reaktionsmittels an Elementen der Mischvorrichtung, die den Gegendruck zusätzlich erhöhen und/oder die Mischleistung der Mischvorrichtung negativ beeinträchtigen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Mischvorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Mischvorrichtung zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel geschaffen wird. Die Mischvorrichtung weist ein Gehäuse sowie in dem Gehäuse einen ersten Teilraum und einen von dem ersten Teilraum durch eine in dem Gehäuse angeordnete Trennwand abgeteilten zweiten Teilraum auf. Das Gehäuse weist einen in den ersten Teilraum mündenden Abgaseinlass auf. In der Trennwand sind mindestens drei Durchbrechungen ausgebildet, durch welche durch den Abgaseinlass in den ersten Teilraum eintretendes Abgas in den zweiten Teilraum überströmen kann. Mindestens eine erste Durchbrechung der mindestens drei Durchbrechungen ist als passive Durchbrechung ausgebildet, wobei mindestens zwei zweite Durchbrechungen der mindestens drei Durchbrechungen jeweils als aktive Durchbrechungen ausgebildet sind, wobei den aktiven Durchbrechungen jeweils eine Einbringvorrichtung zugeordnet ist, die eingerichtet ist, um das Reaktionsmittel in die Mischvorrichtung einzubringen. Das Gehäuse weist außerdem einen aus dem zweiten Teilraum ausmündenden Abgasauslass auf. Der durch den Abgaseinlass in den ersten Teilraum einströmende Abgasstrom wird vorteilhaft aufgeteilt in mindestens drei Teilströme, wobei ein erster Teilstrom der drei Teilströme über die mindestens eine erste Durchbrechung in den zweiten Teilraum überströmt, wobei zumindest ein zweiter Teilstrom und ein dritter Teilstrom durch die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen in den zweiten Teilraum überströmen. Die drei Teilströme werden in dem zweiten Teilraum vereinigt, wobei der wiedervereinigte Abgasstrom die Mischvorrichtung über den Abgasauslass verlässt. Vorteilhaft wird auf diese Weise, insbesondere mittels der als passive Durchbrechung ausgebildeten ersten Durchbrechung, der Gegendruck der Mischvorrichtung reduziert, was sich positiv auf den Wirkungsgrad einer die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine auswirkt. Weiter reduziert die Aufteilung des Abgasstroms sowie auch die Aufteilung der Einbringung des Reaktionsmittels auf die jeweils den zweiten, aktiven Durchbrechungen zugeordneten Einbringvorrichtungen die Ausbildung von Ablagerungen. Außerdem führt die Aufteilung des Abgasstroms in mindestens drei Teilströme sowie deren Zusammenführung in dem zweiten Teilraum vorteilhaft zu einer besonders guten Homogenisierung und damit Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem Abgasstrom, wobei zugleich der Bauraum der Mischvorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Mischvorrichtung reduziert sein kann.
Unter einem Reaktionsmittel wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Stoff oder Stoffgemisch verstanden, der oder das mit dem heißen Abgasstrom - vorzugsweise an einem stromabwärts der Mischvorrichtung angeordneten Katalysator, chemisch umgesetzt wird. Alternativ wird unter einem Reaktionsmittel ein Stoff oder Stoffgemisch verstanden, der oder das ein Vorläuferprodukt eines anderen Stoffs oder Stoffgemischs ist, der oder das mit dem heißen Abgasstrom - vorzugsweise an einem stromabwärts der Mischvorrichtung angeordneten Katalysator, chemisch umgesetzt wird.
Bevorzugt ist das Reaktionsmittel eingerichtet, um an einem SCR-Katalysator mit dem Abgas zu reagieren, oder das Reaktionsmittel ist ein Vorläuferprodukt eines Stoffs oder Stoffgemischs, der oder das eingerichtet ist, um an dem SCR-Katalysator mit dem Abgas zu reagieren. Bevorzugt ist das Reaktionsmittel Harnstoff oder eine Harnstoff-Wasser-Lösung.
Unter einer aktiven Durchbrechung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre eine Durchbrechung der Trennwand verstanden, der eine Einbringvorrichtung zur Einbringung des Reaktionsmittels in die Mischvorrichtung zugeordnet ist. Eine solche Einbringvorrichtung ist vorzugsweise als Düse, Dosierventil oder Injektor ausgebildet. Die aktive Durchbrechung ist also insbesondere in dem Sinne aktiv, als sie unmittelbar der Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem Abgasstrom dient.
Insbesondere in Abgrenzung hierzu wird unter einer passiven Durchbrechung im Kontext der vorliegenden technischen Lehre eine Durchbrechung der Trennwand verstanden, der keine Einbringvorrichtung zur Einbringung des Reaktionsmittels in die Mischvorrichtung zugeordnet ist, das heißt eine Durchbrechung, die frei ist von einer Einbringvorrichtung. Insbesondere durchströmt der Abgasstrom die passive Durchbrechung, ohne im Bereich der passiven Durchbrechung mit Reaktionsmittel beaufschlagt zu werden.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind in der Trennwand genau zwei aktive Durchbrechungen ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist in der Trennwand genau eine passive Durchbrechung ausgebildet. In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung weist die Trennwand insbesondere genau eine erste Durchbrechung und genau zwei zweite Durchbrechungen auf.
Die mindestens zwei den aktiven Durchbrechungen jeweils zugeordneten Einbringvorrichtungen sind insbesondere eingerichtet und angeordnet, um das Reaktionsmittel in das Gehäuse, insbesondere in den ersten Teilraum einzubringen. In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung weist die Trennwand mindestens vier Durchbrechungen, insbesondere zusätzlich zu der mindestens einen ersten Durchbrechung und den mindestens zwei zweiten Durchbrechungen eine dritte Durchbrechung auf, wobei die dritte Durchbrechung mit einem durch den ersten Teilraum und eine einströmseitige Gehäusewand des Gehäuses hindurchragenden Auslassrohr dicht ausgebildet, insbesondere verbunden ist, sodass der Abgasstrom aus dem zweiten Teilraum durch die dritte Durchbrechung und das Auslassrohr über die einströmseitige Gehäusewand aus der Mischvorrichtung austreten kann. Der aus dem zweiten Teilraum ausmündende Abgasauslass wird dabei durch die dritte Durchbrechung der Trennwand und das Auslassrohr gebildet. Der Abgasauslass mündet somit auf derselben Seite des Gehäuses aus der Mischvorrichtung aus, auf der auch der Abgaseinlass in das Gehäuse einmündet. Das Auslassrohr schließt dabei nicht nur dicht mit der Trennwand sondern auch mit der einströmseitigen Gehäusewand ab, sodass das einströmende Abgas und das ausströmende Abgas nicht miteinander in Kontakt kommen. Vielmehr muss das einströmende Abgas zunächst aus dem ersten Teilraum durch die mindestens eine erste Durchbrechung und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen in den zweiten Teilraum übertreten, bevor es durch die dritte Durchbrechung und das Auslassrohr wieder aus dem Gehäuse austreten kann.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind in der Trennwand genau vier Durchbrechungen ausgebildet, nämlich die genau eine erste Durchbrechung, die genau zwei zweiten Durchbrechungen, und die genau eine dritte Durchbrechung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Durchbrechung und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein größerer Anteil der die Mischvorrichtung im Betrieb insgesamt durchsetzenden Abgasströmung durch die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen hindurchtritt, wobei ein kleinerer Anteil der Abgasströmung durch die mindestens eine erste Durchbrechung hindurchtritt. Somit wird der größere Anteil der Abgasströmung im Bereich der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen unmittelbar mit dem Reaktionsmittel beaufschlagt, während der Gegendruck der Mischvorrichtung vorteilhaft durch die Bereitstellung der mindestens einen ersten Durchbrechung reduziert wird. Die Begriffe „größer“ und „kleiner“ beziehen sich dabei aufeinander, das heißt der größere Anteil ist größer als der kleinere Anteil, und der kleinere Anteil ist entsprechend kleiner als der größere Anteil. Der Abgasstrom wird also asymmetrisch auf die mindestens eine erste Durchbrechung einerseits und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen andererseits aufgeteilt.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist die Aufteilung des Abgasstroms auf die mindestens eine erste Durchbrechung einerseits und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen andererseits insbesondere durch festgelegte Strömungsquerschnitte fest vorgegeben. Dabei hängt allerdings die prozentuale Aufteilung noch von dem tatsächlich durch die Mischvorrichtung strömenden Abgasstrom, insbesondere von der pro Zeiteinheit die Mischvorrichtung durchströmenden Abgasmasse, und damit letztlich vom Betriebspunkt einer die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine, ab. Die Strömungsquerschnitte werden bevorzugt abhängig von einem Gegendruck gewählt, den die Brennkraftmaschine, insbesondere eine stromaufwärts der Mischvorrichtung angeordnete Turbine eines Abgasturboladers, noch bewältigen kann. Insbesondere wird ein Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung kleiner gewählt, wenn der Gegendruck höher sein darf, und umgekehrt.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind die mindestens eine erste Durchbrechung und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen derart aufeinander abgestimmt, dass der durch die mindestens eine erste Durchbrechung hindurchtretende Anteil des Abgasstroms bei Volllast der die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine von 5 % bis 30 %, vorzugsweise von 10 % bis 25 %, vorzugsweise von 15 % bis 20 % beträgt. Der zu 100 % verbleibende Anteil des Abgasstroms strömt durch die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen. Vorzugsweise sind diese derart ausgestaltet, dass der verbleibende Anteil des Abgasstroms symmetrisch, das heißt zu gleichen Teilen, auf die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen aufgeteilt wird.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind die mindestens eine erste Durchbrechung und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen derart aufeinander abgestimmt, dass der durch die mindestens eine erste Durchbrechung hindurchtretende Anteil des Abgasstroms bei Volllast der die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine 18 % beträgt, wobei der insgesamt durch die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen strömende Anteil des Abgasstroms entsprechend 82 % beträgt. Dabei ist dieser größere Anteil bevorzugt symmetrisch auf die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen aufgeteilt, wobei im Fall von genau zwei zweiten Durchbrechungen bevorzugt 41 % des Abgasstroms durch jede zweite Durchbrechung strömen.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist die Aufteilung des Abgasstroms auf die mindestens eine erste Durchbrechung einerseits und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen andererseits veränderbar. Insbesondere ist bevorzugt mindestens ein Strömungsquerschnitt, ausgewählt aus einem Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung und einem Strömungsquerschnitt von mindestens einer der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen, variabel ausgebildet. Bevorzugt ist der Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung variabel ausgebildet.
Eine Variation des Strömungsquerschnitts kann insbesondere abhängig von einem Betriebspunkt einer die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine derart erfolgen, dass die anteilige Aufteilung der Abgasströmung auf die verschiedenen Durchbrechungen unabhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine konstant bleibt, oder derart, dass die anteilige Aufteilung betriebspunktabhängig variiert wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens einen ersten Durchbrechung eine Strömungshinderungsvorrichtung zugeordnet ist, die angeordnet und eingerichtet ist, um eine Strömung durch die mindestens eine erste Durchbrechung zu behindern, insbesondere um einen Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung zu verringern. Insbesondere mittels der Strömungshinderungsvorrichtung wird ein definierter Strömungsquerschnitt für die mindestens eine erste Durchbrechung vorgegeben. Bevorzugt ist der mindestens einen ersten Durchbrechung genau eine Strömungshinderungsvorrichtung zugeordnet.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist die Strömungshinderungsvorrichtung als Lochblech ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens eine erste Durchbrechung eine Mehrzahl von Teil-Durchbrechungen aufweist, deren einzelne Strömungsquerschnitte und deren aufsummierter Gesamt-Strömungsquerschnitt geringer ist als die Strömungsquerschnitte der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen. Insbesondere sind die einzelnen Strömungsquerschnitte und auch der aufsummierte Gesamt-Strömungsquerschnitt geringer als jeder einzelne Strömungsquerschnitt der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind die Teil-Durchbrechungen als eine Mehrzahl von Perforationen ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass die mindestens eine erste Durchbrechung dadurch gebildet ist, dass die Trennwand im Bereich der ersten Durchbrechung perforiert oder mit einer Lochung versehen ist.
Alternativ weist die Trennwand eine Mehrzahl von ersten Durchbrechungen, insbesondere in Form von Bohrungen oder Löchern, auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens einen ersten Durchbrechung eine Querschnittsveränderungsvorrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, den Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung zu verändern. Insbesondere ist bevorzugt der Strömungshinderungsvorrichtung eine Querschnittsveränderungsvorrichtung zugeordnet.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist die Querschnittsveränderungsvorrichtung ansteuerbar ausgebildet. Auf diese Weise ist es vorteilhaft insbesondere möglich, die Querschnittsveränderungsvorrichtung abhängig von einem Betriebspunkt einer die Mischvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine anzusteuern, um den Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung betriebspunktabhängig zu verändern.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Durchbrechung dem Abgaseinlass in Strömungsrichtung des einströmenden Abgases unmittelbar gegenüber angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Gegendruck der Mischvorrichtung besonders vorteilhaft reduziert.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung sind die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen versetzt zu dem Abgaseinlass angeordnet. Dies ermöglicht vorteilhaft insbesondere eine für die Durchmischung mit dem Reaktionsmittel günstige Strömungsführung des Abgases zu den zweiten Durchbrechungen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass den mindestens zwei zweiten Durchbrechungen in dem ersten Teilraum jeweils eine die jeweilige Durchbrechung umgreifende Ringwandung zugeordnet ist, die einen Mischraum umschließt, wobei die Ringwandung mindestens eine Durchtrittsöffnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordneten Durchtrittsöffnungen, aufweist, durch welche Abgas von außerhalb des Mischraums in den Mischraum eintreten kann, wobei das Abgas aus dem Mischraum durch die jeweilige zweite Durchbrechung in den zweiten Teilraum weiterströmen kann. Der mindestens einen Durchtrittsöffnung ist ein drallerzeugendes Leitelement zugeordnet. Auf diese Weise ist bevorzugt den mindestens zwei zweiten Durchbrechungen jeweils eine Mischtrommel oder ein Flügelmischer zugeordnet, was eine besonders effiziente Durchmischung des Abgasstroms mit dem Reaktionsmittel gewährleistet. Die Mischräume sind insbesondere in dem ersten Teilraum angeordnet.
Das mindestens eine drallerzeugende Leitelement ist bevorzugt als Leitschaufel ausgebildet. Vorzugsweise sind den Ringwandungen der zweiten Durchbrechungen jeweils eine Mehrzahl von drallerzeugenden Leitelementen zugeordnet. Bevorzugt ist jeder Durchtrittsöffnung ein Leitelement, insbesondere eine Leitschaufel, zugeordnet. Insbesondere sind die Leitelemente an der Ringwandung angeordnet, vorzugsweise aus der Ringwandung herausgebildet, insbesondere ausgeschnitten und umgebogen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die den zweiten Durchbrechungen jeweils zugeordneten Einbringvorrichtungen jeweils in den Mischraum münden. Auf diese Weise kann das Reaktionsmittel besonders innig mit dem Abgas durchmischt werden, insbesondere in der durch die Ringwand gebildeten Mischtrommel oder dem Flügelmischer.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung mündet die jeweils zugeordnete Einbringvorrichtung mittig in den Mischraum, insbesondere in ein Drallauge der den Mischraum im Betrieb der Mischvorrichtung durchströmenden Abgasströmung. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem zweiten Teilraum den zweiten Durchbrechungen jeweils in Durchtrittsrichtung des Abgases gegenüberliegend ein von einem umlaufenden Rand umschlossenes Verwirbelungselement zugeordnet ist. Das Verwirbelungselement trägt vorteilhaft insbesondere sowohl zur Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem durch die zweiten Durchbrechungen hindurchtretenden Abgas als auch zur Durchmischung der verschiedenen Teilströme des Abgases miteinander in dem zweiten Teilraum bei. Insbesondere bilden sich an dem umlaufenden Rand Wirbel in der Abgasströmung aus, die vorteilhaft zur Durchmischung beitragen.
Das Verwirbelungselement ist insbesondere an einer der jeweils zugeordneten zweiten Durchbrechung gegenüberliegenden Gehäusewand angeordnet. Insbesondere begrenzt die Gehäusewand den zweiten Teilraum an einer der Trennwand gegenüberliegenden Seite.
Insbesondere ist jeder der zweiten Durchbrechungen jeweils ein Verwirbelungselement zugeordnet.
Insbesondere ragt der umlaufende Rand von der den zweiten Durchbrechungen gegenüberliegenden Gehäusewand ab und steht somit ausgehend von der gegenüberliegenden Gehäusewand in den zweiten Teilraum vor. Insbesondere erstreckt sich der umlaufende Rand in dem zweiten Teilraum nicht bis zu der Trennwand. Insbesondere erstreckt sich der umlaufende Rand ausgehend von der gegenüberliegenden Gehäusewand bis über eine Strecke von 40 % bis 60 % eines - insbesondere kleinsten, insbesondere senkrecht zu der Gehäusewand und der Trennwand gemessenen - Abstands zwischen der gegenüberliegenden Gehäusewand und der Trennwand, wobei der Abstand im Folgenden auch als zweite Höhe bezeichnet wird.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist vorgesehen, dass das Verwirbelungselement der jeweils zugeordneten zweiten Durchbrechung konzentrisch gegenüberliegend angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist vorgesehen, dass ein Durchmesser des Verwirbelungselements, insbesondere ein größter Durchmesser des umlaufenden Rands, größer ist als ein lichter Durchmesser der jeweils zugeordneten zweiten Durchbrechung. Insbesondere beträgt der lichte Durchmesser der zugeordneten zweiten Durchbrechung bevorzugt von 80 % bis 90 % des Durchmessers des Verwirbelungselements, insbesondere des größten Durchmessers des umlaufenden Rand. Insbesondere bei konzentrischer Anordnung des Verwirbelungselements relativ zu der zweiten Durchbrechung überragt somit der umlaufende Rand die zugeordnete zweite Durchbrechung entlang seines gesamten Umfangs in radialer Richtung.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist das Verwirbelungselement konkav ausgebildet.
Insbesondere ist das Verwirbelungselement bevorzugt als Klöpperboden, insbesondere als Klöpperboden nach DIN 28011 :2012-06 in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag gültigen Fassung, ausgebildet.
In einer anderen Ausführungsform der Mischvorrichtung ist das Verwirbelungselement zylindrisch, insbesondere als Rohrstutzen, oder tassenförmig ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einer zweiten Durchbrechung der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen in dem ersten Teilraum ein die Ringwandung außerhalb des Mischraums in Umfangsrichtung bereichsweise umgreifendes Strömungsführungselement zugeordnet ist, dessen radialer Abstand zu einem gedachten Mittelpunkt des Mischraums sich entlang eines gedachten Strömungspfads einer im Betrieb der Mischvorrichtung an dem Strömungsführungselement entlangströmenden Abgasströmung verringert.
Das Strömungsführungselement ist bevorzugt als Leitblech ausgebildet.
Die im Betrieb der Mischvorrichtung an dem Strömungsführungselement entlangströmende Abgasströmung liegt bevorzugt an dem Strömungsführungselement an.
Das Strömungsführungselement erstreckt sich bevorzugt entlang eines Spiralabschnitts, und/oder das Strömungsführungselement ist schneckenförmig ausgebildet. Dabei liegt es bevorzugt mit einem von dem gedachten Mittelpunkt des Mischraums weiter beabstandetem Ende an einer seitlichen Gehäusewand des Gehäuses an, wobei es mit dem anderen, weniger weit von dem gedachten Mittelpunkt des Mischraums beabstandeten, freien Ende in den ersten Teilraum hineinragt. Insbesondere ist das Strömungsführungselement drallerzeugend ausgebildet und angeordnet, insbesondere derart, dass ein Drallauge des durch das Strömungsführungselement erzeugten Dralls der Abgasströmung im gedachten Mittelpunkt des Mischraums liegt.
In einer Ausführungsform der Mischvorrichtung ist eine insbesondere senkrecht zu der Trennwand gemessene erste Höhe des ersten Teilraums von einer einströmseitigen Gehäusewand bis zu der Trennwand größer als eine ebenfalls senkrecht zur Trennwand gemessene zweite Höhe des zweiten Teilraums von der Trennwand bis zu der gegenüberliegenden Gehäusewand. Vorzugsweise beträgt die zweite Höhe von 40 % bis 70 % der ersten Höhe.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die ein Abgasnachbehandlungssystem mit einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung oder einer Mischvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Mischvorrichtung erläutert wurden.
In einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine weist das Abgasnachbehandlungssystem in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts der Mischvorrichtung einen SCR-Katalysator, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Katalysatorelementen, auf.
In einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine weist das Abgasnachbehandlungssystem in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Mischvorrichtung eine Turbine, insbesondere eine Turbine eines Abgasturboladers, auf.
In einer Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine eingerichtet als Fahrzeugmotor, insbesondere als Motor eines Wasserfahrzeugs, insbesondere eine Schiffs, insbesondere einer Yacht. Insbesondere bei beengtem Bauraum für den Einbau der Brennkraftmaschine und des Abgasnachbehandlungssystems verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile der hier vorgeschlagenen technischen Lehre.
In einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Einstellvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die Aufteilung des Abgasstroms auf die mindestens eine erste Durchbrechung einerseits und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen der Mischvorrichtung andererseits - vorzugsweise abhängig von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine - einzustellen, insbesondere betriebspunktabhängig konstant zu halten. Insbesondere ist die Einstellvorrichtung bevorzugt eingerichtet, um mindestens einen Strömungsquerschnitt, ausgewählt aus einem Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung und einem Strömungsquerschnitt von mindestens einer der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen, zu variieren, insbesondere durch Ansteuern eines ansteuerbaren Stellelements. Bevorzugt ist die Einstellvorrichtung eingerichtet, um den Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung zu variieren.
Vorzugsweise weist die Einstellvorrichtung eine Steuervorrichtung und eine der mindestens einen ersten Durchbrechung zugeordnete, ansteuerbare Querschnittsveränderungsvorrichtung auf, wobei die Steuervorrichtung mit der Querschnittsveränderungsvorrichtung wirkverbunden und eingerichtet ist, um die Querschnittsveränderungsvorrichtung insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine anzusteuem, um den Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung insbesondere betriebspunktabhängig zu variieren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung;
Figur 2 eine erste Ansicht des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung gemäß Figur 1;
Figur 5 eine erste Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung gemäß
Figur 1;
Figur 6 eine zweite Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung gemäß Figur 1, und
Figur 7 eine dritte Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung gemäß Figur 1.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasnachbehandlungssystem 2, das ein Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung 3 zur Durchmischung eines Abgasstroms der Brennkraftmaschine 1 mit einem Reaktionsmittel aufweist. Stromabwärts der Mischvorrichtung 3 weist das Abgasnachbehandlungssystem 2 einen SCR-Kataly sator 5 auf, der insbesondere - hier für den Betrachter verborgen - eine Mehrzahl von Katalysatorelementen aufweist. Stromaufwärts der Mischvorrichtung 3 weist das Abgasnachbehandlungssystem 2 eine Abgasturbolader-Turbine 7 auf. Bei einer derartigen Brennkraftmaschine 1 besteht die Anforderung, bei möglichst geringem Gegendruck für die Abgasturbolader-Turbine 7 eine möglichst gute und homogene Durchmischung eines Reaktionsmittels mit dem Abgas in der Mischvorrichtung 3 zu erreichen, insbesondere um die Mehrzahl von Katalysatorelementen des SCR-Kataly sator 5 gleichmäßig beaufschlagen zu können. Insbesondere für Anwendungen, bei denen nur ein begrenzter Bauraum für die Brennkraftmaschine 1 zur Verfügung steht, besteht außerdem das Bedürfnis, die Mischvorrichtung 3 möglichst kompakt auszulegen. Weiterhin sollen nach Möglichkeit Ablagerungen des Reaktionsmittels in der Mischvorrichtung 3 reduziert, vorzugsweise vermieden werden.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine 1 als Fahrzeugmotor, insbesondere für ein Wasserfahrzeug, insbesondere für ein Schiff, insbesondere eine Yacht ausgebildet, wobei in diesen Anwendungen ein besonders enger Bauraum für den Einbau der Brennkraftmaschine 1 und damit zugleich auch des Abgassystems 2 gegeben ist.
Fig. 2 zeigt eine erste Ansicht des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung 3 gemäß Figur 1.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Die Mischvorrichtung 3 weist ein Gehäuse 9 auf. An dem Gehäuse 9 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer selben, dem Betrachter von Figur 2 zugewandten Seite, die auch als Einströmseite bezeichnet wird, sowohl ein Abgaseinlass 11 als auch ein Abgasauslass 13 angeordnet. Eine im Betrieb der Mischvorrichtung 3 diese durchsetzende Abgasströmung tritt durch den Abgaseinlass 11 in das Gehäuse 9 ein und nach Durchströmen Mischvorrichtung 3 aus dem Abgasauslass 13 wieder aus. Dargestellt sind auch zwei Einbringvorrichtungen 15, eine erste Einbringvorrichtung 15.1 und eine zweite Einbringvorrichtung 15.2, die angeordnet und eingerichtet sind, um das Reaktionsmittel in das Gehäuse 9 der Mischvorrichtung 3 einzubringen. Dargestellt sind auch Öffnungen 17, die zur Anordnung von Abgassensoren an dem Gehäuse 9 dienen können.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung 3 gemäß Figur 1.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung 3 gemäß Figur 1.
Fig. 5 zeigt eine erste Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung 3 entlang einer Linie A-A in Figur 3. Die Mischvorrichtung 3 weist in dem Gehäuse 9 einen ersten Teilraum 19 und einen zweiten Teilraum 21 auf, wobei der zweite Teilraum 21 von dem ersten Teilraum 19 durch eine Trennwand 23 abgeteilt ist. Der Abgaseinlass 11 mündet in den ersten Teilraum 19, und der Abgasauslass 13 mündet aus dem zweiten Teilraum 21 heraus, wobei der Abgasauslass 13 ein durch eine einströmseitige Gehäusewand 25 hindurchtretendes Auslassrohr 27 aufweist, das den ersten Teilraum 19 durchsetzt und in den zweiten Teilraum 21 mündet.
In der Trennwand 23 sind mindestens drei in Figur 7 dargestellte Durchbrechungen 29 ausgebildet, bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel konkret vier Durchbrechungen, nämlich eine erste Durchbrechung 29.1, eine erste zweite Durchbrechung 29.2.1, eine zweite zweite Durchbrechung 29.2.2, und eine dritte Durchbrechung 29.3. Durch die erste Durchbrechung 29. 1 und die zweiten Durchbrechungen 29.2 kann durch den Abgaseinlass 11 in den ersten Teilraum 19 eintretendes Abgas in den zweiten Teilraum 21 überströmen. Das Auslassrohr 27 ist mit der dritten Durchbrechung 29.3 verbunden und mündet über die dritte Durchbrechung 29.3 in den zweiten Teilraum 21, sodass das Abgas aus dem zweiten Teilraum 21 über die dritte Durchbrechung 29.3 und das Auslassrohr 27 aus dem Gehäuse 9 austreten kann.
Die erste Durchbrechung 29.1 ist als passive Durchbrechung ausgebildet, das heißt sie ist frei von einer Einbringvorrichtung 15. Die zweiten Durchbrechungen 29.2 sind als aktive Durchbrechungen ausgebildet, das heißt ihnen ist jeweils eine Einbringvorrichtung 15 zugeordnet, der ersten zweiten Durchbrechung 29.2.1 die erste Einbringvorrichtung 15.1, und der zweiten zweiten Durchbrechung 29.2.2 die zweite Einbringvorrichtung 15.2. Die Einbringvorrichtungen 15 münden in den ersten Teilraum 19, sie sind also eingerichtet, um das Reaktionsmittel im Bereich der zweiten Durchbrechungen 29.2 in den zweiten Teilraum 21 einzubringen.
Die erste Durchbrechung 29.1 ist bevorzugt dem Abgaseinlass 11 in Strömungsrichtung des einströmenden Abgases unmittelbar gegenüberliegend angeordnet. Die zweiten Durchbrechungen 29.2 sind demgegenüber bevorzugt versetzt zu dem Abgaseinlass 11 angeordnet.
Den zweiten Durchbrechungen 29.2 ist in dem zweiten Teilraum 21 jeweils in Durchtrittsrichtung des Abgases gegenüberliegend ein von einem umlaufenden Rand 31 umschlossenes Verwirbelungselement 33 zugeordnet. Das Verwirbelungselement 33 ist insbesondere an einer der jeweils zugeordneten zweiten Durchbrechung 29.2 gegenüberliegenden Gehäusewand 35 angeordnet. Insbesondere begrenzt die Gehäusewand 35 den zweiten Teilraum 21 an einer der Trennwand 23 gegenüberliegenden Seite.
Insbesondere ragt der umlaufende Rand 31 von der den zweiten Durchbrechungen 29.2 gegenüberliegenden Gehäusewand 35 ab und steht somit ausgehend von der gegenüberliegenden Gehäusewand 35 in den zweiten Teilraum 21 vor. Bevorzugt erstreckt sich der umlaufende Rand 31 ausgehend von der gegenüberliegenden Gehäusewand 35 bis über eine Strecke von 40 % bis 60 % eines - insbesondere kleinsten, insbesondere senkrecht zu der Gehäusewand 35 und der Trennwand 23 gemessenen - Abstands zwischen der gegenüberliegenden Gehäusewand 35 und der Trennwand 23.
Das jeweilige Verwirbelungselement 33 ist bevorzugt der ihm zugeordneten zweiten Durchbrechung 29.2 konzentrisch gegenüberliegend angeordnet.
Bevorzugt ist ein Durchmesser des Verwirbelungselements 33, insbesondere ein größter Durchmesser des umlaufenden Rands 31, größer als ein lichter Durchmesser der jeweils zugeordneten zweiten Durchbrechung 29.2.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verwirbelungselement 33 als Klöpperboden, insbesondere als Klöpperboden nach DIN 28011 :2012-06 in der an dem den Zeitrang des vorliegenden Schutzrechts bestimmenden Tag gültigen Fassung, ausgebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Verwirbelungselement 33 aber auch zylindrisch, insbesondere als Rohrstutzen, oder tassenförmig ausgebildet sein.
Fig. 6 zeigt eine zweite Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung 3 entlang einer Linie B-B in Figur 3. Bevorzugt ist eine insbesondere senkrecht zu der Trennwand 23 gemessene erste Höhe Hi des ersten Teilraums 19 von der einströmseitigen Gehäusewand 25 bis zu der Trennwand 23 größer als eine ebenfalls senkrecht zur Trennwand 23 gemessene zweite Höhe H2 des zweiten Teilraums 21 von der Trennwand 23 bis zu der gegenüberliegenden Gehäusewand 35.
Fig. 7 zeigt eine dritte Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Mischvorrichtung 3 entlang einer Linie C-C in Figur 4. Die erste Durchbrechung 29.1 und die zwei zweiten Durchbrechungen 29.2 sind bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass ein größerer Anteil der die Mischvorrichtung 3 im Betrieb insgesamt durchsetzenden Abgasströmung durch die zwei zweiten Durchbrechungen 29.2 hindurchtritt, wobei ein kleinerer Anteil der Abgasströmung durch die erste Durchbrechung 29.1 hindurchtritt.
Der ersten Durchbrechung 29.1 ist bevorzugt eine insbesondere als Lochblech ausgebildete Strömungshinderungsvorrichtung 37 zugeordnet ist, die angeordnet und eingerichtet ist, um eine Strömung durch die erste Durchbrechung 29.1 zu behindern. Insbesondere verringert die Strömungshinderungsvorrichtung 37 einen Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Durchbrechung 29. 1 eine Mehrzahl von Teil-Durchbrechungen 38 aufweist.
Der ersten Durchbrechung 29.1 kann eine - hier nur schematisch angedeutete - vorzugsweise ansteuerbare Querschnittsveränderungsvorrichtung 39 zugeordnet sein. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, den Strömungsquerschnitt der ersten Durchbrechung 29.1 zu verändern.
Den zweiten Durchbrechungen 29.2 ist bevorzugt in dem ersten Teilraum 19 jeweils eine die jeweilige zweite Durchbrechung 29.2 umgreifende Ringwandung 41 zugeordnet, die einen Mischraum 43 umschließt. Die Ringwandung 41 weist bevorzugt eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordneten, insbesondere in den Figuren 5 und 6 dargestellten Durchtrittsöffnungen 45, auf, durch welche Abgas von außerhalb des Mischraums 43 in den Mischraum 43 eintreten kann, wobei das Abgas aus dem Mischraum 43 durch die jeweilige zweite Durchbrechung 29.2 in den zweiten Teilraum 21 weiterströmen kann. Den Durchtrittsöffnungen 45 ist bevorzugt jeweils ein drallerzeugendes Leitelement 47 zugeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nur jeweils eine der Durchtrittsöffnungen 45 und jeweils ein Leitelement 47 mit den entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die den zweiten Durchbrechungen 29.2 jeweils zugeordneten Einbringvorrichtungen 15 münden bevorzugt jeweils in den Mischraum 43.
Den zweiten Durchbrechungen 29.2 ist in dem ersten Teilraum 19 bevorzugt jeweils ein die Ringwandung 41 außerhalb des Mischraums 43 in Umfangsrichtung bereichsweise umgreifendes, vorzugsweise als Leitblech ausgebildetes Strömungsführungselement 49 zugeordnet, dessen radialer Abstand zu einem gedachten Mittelpunkt P des Mischraums 43 sich entlang eines gedachten Strömungspfads einer im Betrieb der Mischvorrichtung 3 an dem Strömungsführungselement 49 anliegenden Abgasströmung verringert.
Das Strömungsführungselement 49 erstreckt sich bevorzugt entlang eines Spiralabschnitts, und/oder das Strömungsführungselement 49 ist schneckenförmig ausgebildet. Dabei liegt es insbesondere mit einem von dem gedachten Mittelpunkt P des Mischraums 43 weiter beabstandeten ersten Ende 51 an einer seitlichen Gehäusewand 53 des Gehäuses 9 an, wobei es mit einem anderen, weniger weit von dem gedachten Mittelpunkt P des Mischraums 43 beabstandeten, freien zweiten Ende 55 in den ersten Teilraum 19 hineinragt. Insbesondere sind die Strömungsführungselemente 49 drallerzeugend ausgebildet und angeordnet, insbesondere derart, dass ein Drallauge des durch das jeweilige Strömungsführungselement 49 erzeugten Dralls der Abgasströmung im gedachten Mittelpunkt P des Mischraums 43 liegt.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Mischvorrichtung (3) zur Durchmischung eines Abgasstroms mit einem Reaktionsmittel, wobei die Mischvorrichtung (3) ein Gehäuse (9) sowie in dem Gehäuse (9) einen ersten Teilraum (19) und einen von dem ersten Teilraum (19) durch eine in dem Gehäuse (9) angeordnete Trennwand (23) abgeteilten zweiten Teilraum (21) aufweist, wobei das Gehäuse (9) einen in den ersten Teilraum (19) mündenden Abgaseinlass (11) aufweist, wobei
- in der Trennwand (23) mindestens drei Durchbrechungen (29) ausgebildet sind, durch welche durch den Abgaseinlass (11) in den ersten Teilraum (19) eintretendes Abgas in den zweiten Teilraum (21) überströmen kann, wobei
- mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) der mindestens drei Durchbrechungen (29) als passive Durchbrechung ausgebildet ist, wobei mindestens zwei zweite Durchbrechungen (29.2) der mindestens drei Durchbrechungen (29) jeweils als aktive Durchbrechungen ausgebildet sind, wobei den aktiven Durchbrechungen jeweils eine Einbringvorrichtung (15) zugeordnet ist, die eingerichtet ist, um das Reaktionsmittel in die Mischvorrichtung (3) einzubringen, und wobei das Gehäuse (9) einen aus dem zweiten Teilraum (21) ausmündenden Abgasauslass (13) aufweist.
2. Mischvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) und die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen (29.2) derart aufeinander abgestimmt sind, dass ein größerer Anteil der die Mischvorrichtung (3) im Betrieb insgesamt durchsetzenden Abgasströmung durch die mindestens zwei zweiten Durchbrechungen (29.2) hindurchtritt, wobei ein kleinerer Anteil der Abgasströmung durch die mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) hindurchtritt.
3. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens einen ersten Durchbrechung (29.1) eine Strömungshinderungsvorrichtung (37) zugeordnet ist, die angeordnet und eingerichtet ist, um eine Strömung durch die mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) zu behindern, insbesondere um einen Strömungsquerschnitt der mindestens einen ersten Durchbrechung (29.1) zu verringern, und/oder wobei die mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) eine Mehrzahl von Teil- Durchbrechungen (38) aufweist, deren einzelne Strömungsquerschnitte und deren aufsummierter Gesamt-Strömungsquerschnitt geringer ist als die Strömungsquerschnitte der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen (29.2).
4. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens einen ersten Durchbrechung (29.1) eine insbesondere ansteuerbare Querschnittsveränderungsvorrichtung (39) zugeordnet ist.
5. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste Durchbrechung (29.1) dem Abgaseinlass (11) in Strömungsrichtung des einströmenden Abgas unmittelbar gegenüber angeordnet ist.
6. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den mindestens zwei zweiten Durchbrechungen (29.2) in dem ersten Teilraum (19) jeweils eine die jeweilige Durchbrechung (29) umgreifende Ringwandung (41) zugeordnet ist, die einen Mischraum (43) umschließt, wobei die Ringwandung (41) mindestens eine Durchtrittsöffnung (45) aufweist, durch welche Abgas von außerhalb des Mischraums (43) in den Mischraum (43) eintreten kann, wobei das Abgas aus dem Mischraum (43) durch die jeweilige zweite Durchbrechung (29.2) in den zweiten Teilraum (21) weiterströmen kann, wobei der mindestens einen Durchtrittsöffnung (45) ein drallerzeugendes Leitelement (47) zugeordnet ist.
7. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die den zweiten Durchbrechungen (29.2) jeweils zugeordneten Einbringvorrichtungen (15) jeweils in den Mischraum (43) münden.
8. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Teilraum (21) den zweiten Durchbrechungen (29.2) jeweils in Durchtrittsrichtung des Abgases gegenüberliegend ein von einem umlaufenden Rand (31) umschlossenes, vorzugsweise konkaves Verwirbelungselement (33), insbesondere ein Klöpperboden, zugeordnet ist.
9. Mischvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer zweiten Durchbrechung (29.2) der mindestens zwei zweiten Durchbrechungen (29.2) in dem ersten Teilraum (19) ein die Ringwandung (41) außerhalb des Mischraums (43) in Umfangsrichtung bereichsweise umgreifendes Strömungsführungselement (49) zugeordnet ist, dessen radialer Abstand zu einem gedachten Mittelpunkt (P) des Mischraum (43) sich entlang eines gedachten Strömungspfads einer im Betrieb der Mischvorrichtung (3) an dem Strömungsführungselement (49) entlangströmenden Abgasströmung verringert.
10. Brennkraftmaschine (1), mit einem Abgasnachbehandlungssystem (2), das eine Mischvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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