DE112007002861T5

DE112007002861T5 - Fluid-Einspritz- und Mischsysteme für Abgasnachbehandlungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE112007002861T5
Application number: DE112007002861T
Authority: DE
Inventors: Markus Ann Arbor Schuster; Ted G. Livonia Gomulka; Sascha Haverkamp
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-10-22
Also published as: US20080141662A1; WO2008076175A2; BRPI0720024A2; JP2010513773A; WO2008076175A3; MX2009006290A; CA2667062A1; CN101563529A; KR20090094457A

Abstract

System zur Anwendung von Sekundärfluiden auf Nachbehandlungssysteme in Kraftfahrzeugen, wobei das System umfasst:
eine Mischkammer, die für die Aufnahme eines Teils eines Abgasstroms an einem Mischkammereinlass gekoppelt ist;
eine Sekundärfluidquelle, die sich mit der Mischkammer in Fluidkommunikation befindet; und
ein Fluidverteilungselement, das in einer Hauptabgasstromleitung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung positioniert und mit einem Auslass der Mischkammer gekoppelt ist, wobei das Strömungsverteilungselement wirksam ist für die Bereitstellung eines vorgewählten Musters einer Fluidströmung in Richtung auf eine stromaufwärts gelegene Fläche der Nachbehandlungsvorrichtung.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 11/862,293 vom 27. September 2007 und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/874,921 vom 14. Dezember 2006 in Anspruch genommen, auf deren Inhalt hiermit verwiesen wird.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf die Regeneration, Oxidation oder Reduktion von Emissionen durch solche Vorrichtungen.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt sind lediglich Hintergrundinformation zu der vorliegenden Offenbarung und begründen keinen Stand der Technik.
Abgasnachbehandlungssysteme für Dieselmotoren, die für den Straßenverkehr zugelassen sind (On-Highway-Dieselmotoren), umfassen in kommenden Modelljahren normalerweise Diesel-Partikel-Filter (DPF), NO_x-Adsorber (LNT = Lean-NO_x-Trap) und Systeme für selektive katalytische Reduktion (SCR). Für die zuverlässige Funktion und/oder für die Erhaltung der in diesen Systemen verwendeten Substrate werden regenerative oxidierende oder reduzierende Fluide (ein Sekundärfluid) benötigt. Bei den meisten Anwendungen erfordern DPF die Injektion von Kohlenwasserstoffen (HC), zum Beispiel Dieselkraftstoff, für die periodische Regeneration oder Oxidation von eingefangenem Ruß in dem Filter. SCR-Systeme beruhen auf der Injektion eines Reduktionsmittels (normalerweise Harnstoff) stromaufwärts des Katalysators, um Oxide von Stickstoffemissionen zu reduzieren. LNTs erfordern eine periodische Regeneration durch die Verwendung von kohlenwasserstoff- und kohlenmonoxidreichen Abgasen, die normalerweise durch das Einspritzen von einem Übermaß an Dieselkraftstoff in den Abgasstrom bereitgestellt werden. Das derzeit übliche Verfahren für das Einspritzen dieser Kohlenwasserstoffbrennstoffe und von Harnstoff ist das Einspritzen in das Abgasrohr stromaufwärts der Nachbehandlungsvorrichtung. Dieses Einspritzen muss an einer Stelle erfolgen, die weit genug stromaufwärts von der Vorrichtung liegt, um sicherzustellen, dass das eingespritzte Fluid hinreichend gemischt, verdampft und/oder hydrolisiert wird, wobei der lineare Abstand stromaufwärts üblicherweise zehn oder mehr Rohrdurchmesser beträgt.
Nachteile dieses konventionellen Verfahrens ergeben sich, wenn SCR-, LNT- und/oder DPF-Systeme entweder in einen beengten Raum gepackt oder in einem Gehäuse miteinander gekoppelt werden müssen. Die für hinreichendes Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des eingespritzten Fluids verfügbare Rohrlänge reicht möglicherweise nicht aus, oder der gesamte Gegendruck wird für das Nachbehandlungssystem unzulässig hoch, wenn ein Abgasrohr ausreichender Länge verwendet wird. Aufgrund der räumlichen Einschränkungen ist es möglich, dass Nachbehandlungskomponenten auf der Strecke in dem Abgasrohr positioniert sind, die für das Einspritzen, Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren benötigt wird, so dass sie die einwandfreie Funktion der Nachbehandlungsvorrichtungen beeinträchtigen.
Es besteht daher ein Bedarf für eine Anordnung, die hinreichendes Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des eingespritzten Sekundärfluids in dem Fall ermöglicht, in dem eine geeignete Abgasrohrlänge nicht verfügbar ist.
ÜBERSICHT
Die vorliegenden Lehren sind auf eine zusätzliche Rohrleitung, alternative Rohrleitungswege und auf zusätzliche Vorrichtungen gerichtet, die das Einspritzen, Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren von Sekundärfluiden ermöglichen, die für Abgasnachbehandlungssysteme in Kraftfahrzeugen benötigt werden. Solche Sekundärfluide sind unter anderem zum Beispiel regenerierende Fluide oder oxidierende Fluide oder reduzierende Fluide.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung verläuft ein Rohr entlang der Nachbehandlungsvorrichtung parallel zu dem Abgasstrom. Dieses Rohr mündet seitlich und stromaufwärts des das Sekundärfluid benötigenden Vorrichtungssubstrats in die Nachbehandlungsvorrichtung. Vor und während des Einspritzens wird das Rohr mit Druckluft gespeist, um einen Druck zu erzielen, der höher ist als der Druck an dem Punkt, an dem es in den Abgasstrom mündet, und um eine Durchflussrate zu erzielen, die für gründliches Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des Sekundärfluids ausreichend ist. An dem Punkt, an dem das Mischrohr in den Abgasstrom mündet, hält ein Ventil diesen positiven Druck in dem Rohr. Das Sekundärfluid wird nach Bedarf in dieses Rohr eingespritzt und das Ventil nach Bedarf geöffnet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Lehren verlaufen ein oder mehrere zu dem Hauptabgasrohr zwischen dem Motor und der Nachbehandlungsvorrichtung parallele Rohre von einer Stelle ab dem Abgaskrümmer oder Turbolader stromaufwärts eines Turbineneinlasses zu dem Punkt in dem Nachbehandlungssystem unmittelbar stromaufwärts des Bauteils, das das eingespritzte Sekundärfluid benötigt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Lehren ist die Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem sich durch das Substrat der Vorrichtung erstreckenden zentralen Kanal oder einer zentralen Leitung versehen, der oder die die Mischkammer für das Abgasfluid/Sekundärfluid enthält.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele lediglich Darstellungszwecken dienen und nicht dafür gedacht sind, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Darstellung, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Lehren ergeben sich aus der Lektüre der Detailbeschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.
1 ist eine Schnittansicht eines Abgasnachbehandlungssystems mit einer Vielfalt von Nachbehandlungsvorrichtungen in einem einzigen Gehäuse, wobei das System ein in Übereinstimmung mit den vorliegenden Lehren angeordnetes Sekundärfluid-Mischsystem in einem parallelen Zweig aufweist;
2 ist eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer ersten alternativen Ausführungsform eines Abgasnachbehandlungssystems, das in Übereinstimmung mit den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist;
3 ist eine zum Teil geschnittene Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Abgasnachbehandlungssystems, das in Übereinstimmung mit den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist;
4A und 4B sind jeweils Seiten- und Endansichten in geschnittener Darstellung der Nachbehandlungsvorrichtung von 3, wobei ein Element zur Verteilung eines regenerativen Fluids gezeigt ist, das in Übereinstimmung mit den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist;
5 ist ein Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems; und
6 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten internen Mischkammer, deren Außenmantel entfernt wurde.
DETAILBESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und ist nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, deren Anwendung oder Nutzung einzuschränken.
1 zeigt ein Abgasnachbehandlungssystem 100 mit einer Mehrzweck-Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die mehrere Elemente umfasst. In die Vorrichtung einströmendes Abgas ist anhand des Pfeils 130, aus der Vorrichtung ausströmendes Abgas anhand des Pfeils 132 gezeigt. Die Mehrzweck-Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst einen ersten Diesel-Oxidationskatalysator oder ein NO_x-Adsorbersubstrat 102a, ein Substrat 104 für selektive katalytische Reduktion, einen zweiten Diesel-Oxidationskatalysator oder ein NO_x-Adsorbersubstrat 102b, ein Diesel-Partikel-Filtersubstrat 106 und einen dritten Diesel-Oxidationskatalysator oder ein NO_x-Adsorbersubstrat 102c. Diese Substrate sind jeweils durch einen Spalt zwischen den Substraten getrennt, der für die Aufnahme eines nachstehend erläuterten Sekundärfluid-Verteilungselements dient.
Ein Harnstoff-Mischrohr 106 verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Abgasstrom entlang der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und erhält eine Kombination aus Harnstoff und Druckluft an einem Einlass 108, zum Mischen in einer Kammer 116 einer Leitung 106. Ein Ventil 120a leitet das Druckluft/Harnstoff-Gemisch in ein erstes Verteilungselement 122a für regeneratives Fluid, das zwischen den Substraten 102a und 104 angeordnet ist und eine Mehrzahl von radial orientierten Perforationen oder Öffnungen 123 hat, die das aus der Leitung 106 kommende Sekundärfluid auf die Einlassfläche des Substrats 104 lenken.
Ein Kohlenwasserstoff-Mischrohr 110 erstreckt sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zu dem Abgasstrom und erhält eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel Dieselkraftstoff, und Druckluft an einem Einlass 112, zum Mischen in einer Kammer 118 der Leitung 110. Optional können sich eine Glühkerze oder ein anders zusätzliches Heizbauteil 114 in die Mischkammer 118 hinein erstrecken. Ein Ventil 120b wird zum dosierten Aufgeben des Gemisches aus Abgas und Sekundärfluid in ein Verteilungselement 122b verwendet. Die Leitungen 106 und 110 münden seitlich und stromaufwärts des speziellen Substrats, das das Sekundärfluid benötigt, in die Abgasbehandlungsvorrichtung. Vor und während des Einspritzens werden diese Rohre zusätzlich mit Druckluft gespeist, um einen Druck zu erzielen, der höher ist als der Druck an dem Punkt, an dem das Fluid/Abgas-Gemisch durch die Vorrichtung in den Abgasstrom einströmt, und um einen Durchfluss zu erzielen, der für gründliches Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des Sekundärfluids ausreichend ist. An dem Punkt, an dem das Sekundärfluid in den Abgasstrom einströmt, hält ein Ventil diesen positiven Druck in dem Rohr. Das Sekundärfluid wird nach Bedarf eingespritzt und das Ventil nach Bedarf geöffnet.
Diese parallelen Rohre stoßen das Gemisch aus Luft und eingespritztem Sekundärfluid in die Kammer zwischen den Substraten der Abgasnachbehandlungsvorrichtung unmittelbar stromaufwärts dieses Substrats in eine Reihe von Öffnungen aus, die so abgestimmt sind, dass sie für das Strömungsmuster sorgen, das über der behandelten Substratfläche benötigt wird.
Es können auch noch andere Zusatzvorrichtungen in dieses parallele Rohrsystem integriert werden, unter anderem Heizvorrichtungen zur Unterstützung der Verdampfung von Sekundärfluiden, Brenner zur Unterstützung der Regeneration von LNZs und/oder DPF und/oder Vorrichtungen zur Erzeugung von laminaren oder turbulenten Strömungsprofilen oder zur Unterstützung des Mischens des Abgases und der Sekundärfluide. Alternativ dazu können die Leitungen, z. B. die Leitungen 106 und 110, physisch in einer solchen Weise an dem Mantel des Nachbehandlungsvorrichtungsgehäuses angebracht sein, dass eine Wärmeübertragung von der Nachbehandlungsvorrichtung stattfindet, wodurch die Erwärmung des Luft/Sekundärfluid-Gemisches unterstützt wird.
In der Ausführungsform von 2 nutzt das Abgasnachbehandlungssystem 200 zusätzliche Rohre, um einen parallelen Abgasstrom einzurichten, in den das Sekundärfluid eingespritzt wird. Ein Dieselmotor 202 hat einen Abgaskrümmer 204, der sich in einen Turbolader 206 entleert. Das Abgas wird dann über ein Abgasrohr 208 zu einem Einlass 222 einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 220 befördert. Im Wesentlichen parallel zu der Strömung des Abgases durch die Leitung 208 verläuft eine Leitung 210, die das Abgas ebenfalls direkt von einem Abgaskrümmer 204 oder optional von einem Turbolader 206 zu einem zweiten Einlass 224 einer Nachbehandlungsvorrichtung 220 befördert. Ein Injektor 212 spritzt das benötigte Sekundärfluid in den sich durch die Leitung 210 bewegenden Abgasstrom ein, der dann an dem Einlass 224 in die Vorrichtung 220 geleitet wird. Dieses Gemisch durchströmt dann das Substrat 226 der Nachbehandlungsvorrichtung 220 und verlässt diese an ihrem Auslass 228, um von einem Endrohr oder weiteren Abgasrohr 230 aufgenommen zu werden. Es ist somit erkennbar, dass die Leitung 210 von einer Stelle an dem Abgaskrümmer 204 oder von einem Turbolader 206 stromaufwärts des Turbineneinlasses zu einem Punkt unmittelbar stromaufwärts des Substratbauteils verläuft, das das eingespritzte Sekundärfluid benötigt. Da die Leitung 210 ihren Ursprung an einer Stelle hat, an der der Druck sehr viel höher ist als der Druck unmittelbar stromaufwärts des Substrats 226, wird der Abgasstrom durch die Leitung 210, vorbei an dem Injektor 212 und durch die Mischstrecke der Leitung 210 sichergestellt.
Bei einer anderen möglichen Konfiguration, die in 3 dargestellt ist, führt ein Rohr oder führen Rohre Abgas auf einem Weg parallel zu dem Durchfluss durch ein Nachbehandlungssubstrat, umgehen dieses und ermöglichen ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge, das ausreichend ist für das Einspritzen und gründliche Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des Sekundärfluids. Das Abgasnachbehandlungssystem 300 umfasst eine Nachbehandlungsvorrichtung 306, die zwischen einem Abgasrohr 304 und einem Endrohr 332 liegt. Der Abgasstrom ist anhand der Pfeile 302 veranschaulicht.
Abgas gelangt an einem Einlass 308 zu einer Eingangskammer 310 in die Vorrichtung 306. Aus der Kammer 310 strömt das Abgas sowohl durch ein Substrat 326 als auch durch eine im Wesentlichen parallele Leitung 312, vorbei an einem Injektor 316 zum Einspritzen eines Sekundärfluids in den Abgasstrom, wie das anhand des Pfeils 322 dargestellt ist. Dieses Gemisch strömt dann in die Kammer 311 der Vorrichtung 306 und strömt dort sowohl durch das Substrat 328 als auch zurück durch ein zweites paralleles Rohr 314, vorbei an einem zweiten Injektor 318. Wie durch den Pfeil 324 dargestellt ist, strömt das Gemisch anschließend zurück in die Kammer 310 für eine Behandlung des Substrats 326. Da diese Konfiguration nicht notwendigerweise Gas aus einem Bereich mit höherem Druck in einen Bereich mit niedrigerem Druck befördert, könnte eine zusätzliche Pumpvorrichtung 320 Teil des Systems 300 sein, um einen ausreichenden Durchfluss und adäquates Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren des Sekundärfluids zu ermöglichen.
In den 4A und 4B stoßen beide der Ausführungsformen der 2 und 3 das Gemisch aus Abgas und Sekundärfluid durch eine Reihe von Öffnungen 404 in einem spulen- oder schraubenförmigen Ring 402 angrenzend an die Außenhaut einer Kammer, die dem einer Behandlung unterzogenen Nachbehandlungs-Substratbauteil unmittelbar vorgeschaltet ist, in die Kammer aus. In Fällen, in denen eine Einspritzung nur auf einer periodischen Basis benötigt wird (z. B. LNT- oder DPF-Regeneration), können ein oder mehrere Ventile in dem System positioniert sein, um den Abgasstrom durch das parallele Rohr oder die parallelen Rohre einzuleiten und zu unterbrechen.
Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems ist in 5 angegeben. Das Abgasnachbehandlungssystem 500 weist ein Abgaseinlassrohr 502 mit einem Injektor 504 zum Einspritzen eines Sekundärfluids in den Abgasstrom auf, der in einen Einlass 518 der Nachbehandlungsvorrichtung 510 einströmt. In dieser Ausführungsform ist die Mischkammer in der Nachbehandlungsvorrichtung 510 enthalten, indem ein Kanal für die Aufnahme einer Mischleitung 508, die sich durch das Substrat 512 erstreckt, gebildet ist. in der in 5 dargestellten speziellen Vorrichtung liegt der Abgasauslass 520 der Vorrichtung 510 an demselben Ende wie der Abgaseinlass. Eine Umkehrkammer 516 nimmt das Gemisch aus Abgas und Sekundärfluid auf und zwingt das Gemisch zu einer Umkehr in die entgegengesetzte Richtung und Strömung durch die Substratöffnungen selbst und dann zu einer Auslasskammer 514, um aus dem Auslass 520 ausgestoßen zu werden.
Eine Alternative zu der Nachbehandlungsvorrichtung 510 in 5 ist in 6 gezeigt. In der Anordnung von 6 führen zwei Rohre, die von einer Kammer an der Vorderfläche des Substrats der Nachbehandlungsvorrichtung verlaufen, durch das Substrat der Nachbehandlungsvorrichtung hindurch zu dessen Rückseite. Eines dieser Rohre transportiert Abgas durch das Katalysatorsubstrat zu seiner Rückfläche, wo die Strömung umkehrt und sich durch das Substrat selbst zurückbewegt. Das zweite Rohr transportiert das Gas nach seinem Austritt aus der Vorderfläche des Substrats und vollzieht eine Richtungsumkehr wieder zurück durch den inneren Kanal des Substrats zu der Kammer vor einem zweiten, nachgeschalteten Substrat. Ein Beispiel wäre ein SCR-System, gefolgt von einem DPF, bei dem vor jeder Nachbehandlungsvorrichtung Sekundärfluide eingespritzt und gemischt werden müssen. Indem das Abgas auf einem Weg parallel zu dem Strom durch ein Nachbehandlungs-Bauelement geführt wird, dieses Bauelement umgeht und ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge erlaubt, das für das Einspritzen, gründliche Mischen, Verdampfen und/oder Hydrolisieren ausreichend ist, ermöglicht das System von 6 ein einwandfreies Einleiten des Sekundärfluids in Situationen, in denen das normalerweise nicht praktizierbar wäre.
Auch hier gilt für den Fall, dass eine Einspritzung des Sekundärfluids nur auf einer periodischen Basis erforderlich ist, dass ein oder mehrere Ventile in dem System positioniert sein können, um die Injektoren gegenüber dem Abgasstrom abzusperren.
Die Vorrichtung 600 von 6 empfängt einen Abgasstrom aus dem Abgasrohr 602, wobei der Strom anhand von Pfeilen 604a dargestellt ist. Eine Abgaseinlassleitung 606 bildet eine erste Mischkammer für das Abgas und das Sekundärfluid, das über den Injektor 610 in das Eingangsvolumen eingespritzt wird, wobei die Mischkammer durch eine erste Trennwand 608 auf ihrer einen Seite begrenzt wird. Das Gemisch aus Abgas und Sekundärfluid bewegt sich dann, wie durch Pfeile 604b dargestellt, entlang der Leitung 606 zu einer Umkehrkammer an einer stromabwärts gelegenen Fläche des Substrats 616, wobei die Umkehrkammer durch eine zweite Trennwand 618 begrenzt wird. Dann bewegt sich das Gemisch aus Abgas und Sekundärfluid über Pfeile 604c zurück durch die Struktur des Substrats 616 selbst, zu einem zwischen dem Substrat 616 und der Trennwand 608 begrenzten zweiten Einspritzbereich, in dem ein zweiter Injektor 612 ein weiteres Sekundärfluid in den Abgasstrom einspritzt, für eine Rückführung durch eine zweite innere Leitung 614 über das Substrat 616, zur Verwendung stromabwärts durch eine weitere Nachbehandlungsvorrichtung, die sich auf der linken Seite der Trennwand 618 befindet, wie das in 6 dargestellt ist. Diese Ausströmung von Abgas/Sekundärfluid ist anhand der Pfeile 604d dargestellt.
Erfindungsgemäß ausgebildete Systeme schaffen Vorteile beim Packen des Nachbehandlungssystems in einer beengten Umgebung des Nachbehandlungssystems und wenn eine Kombination von Nachbehandlungsvorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse miteinander gekoppelt werden müssen. Ebenso sorgen erfindungsgemäße Systeme für eine einfache Konfigurierbarkeit in Situationen, in denen in dem Hauptabgasrohr eine ausreichende Länge für die Unterstützung eines hinreichenden Mischens, Verdampfens und/oder Hydrolisierens des Sekundärfluids verfügbar ist. Solche Systeme ermöglichen außerdem ein effektiveres Mischen und eine Einheitlichkeit des Gemisches in Fällen, in denen die Mischleitungen mit einem besseren Verhältnis von Länge zu Durchmesser und/oder mit einem Pfad ausgebildet werden können, der geradliniger ist als das Hauptabgasrohr. Ferner ist ein drehbarer Einlassweg für das sekundärfluidreiche Gemisch in einen Bereich stromaufwärts des Nachbehandlungselements vorgesehen, das einer Behandlung unterzogenen wird. Schließlich ermöglicht das System gemäß der vorliegenden Offenbarung die Verwendung von Katalysatorsubstraten mit einem größeren Durchmesser (für eine gleichmäßigere Strömung und einen niedrigeren Systemgegendruck), was in vielen Fällen eine Positionierung der Substrate dicht aneinander erfordert, wodurch Rohrstrecken, Endkonusse etc. zwischen den Substraten eliminiert werden, die andernfalls für das Einspritzen und das gründliche Mischen des Abgasstroms mit dem verwendeten Sekundärfluid brauchbar wären.
Die Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben, die lediglich als Beispiel gedacht sind. Der Rahmen der Erfindung ist durch die anliegenden Ansprüche definiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System zur Anwendung von Sekundärfluiden auf Nachbehandlungssysteme in Fahrzeugen nutzt eine Mischkammer, die für die Aufnahme eines Teils eines Abgasstroms an einem Mischkammereinlass gekoppelt ist. Eine Sekundärfluidquelle ist mit der Mischkammer gekoppelt, und ein Fluidverteilungselement ist in einer mittleren Abgasstromleitung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung positioniert. Das Fluidverteilungselement präsentiert ein vorgewähltes Muster einer Fluidströmung in Richtung auf eine stromaufwärts gelegene Fläche der Nachbehandlungsvorrichtung.

Claims

System zur Anwendung von Sekundärfluiden auf Nachbehandlungssysteme in Kraftfahrzeugen, wobei das System umfasst: eine Mischkammer, die für die Aufnahme eines Teils eines Abgasstroms an einem Mischkammereinlass gekoppelt ist; eine Sekundärfluidquelle, die sich mit der Mischkammer in Fluidkommunikation befindet; und ein Fluidverteilungselement, das in einer Hauptabgasstromleitung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung positioniert und mit einem Auslass der Mischkammer gekoppelt ist, wobei das Strömungsverteilungselement wirksam ist für die Bereitstellung eines vorgewählten Musters einer Fluidströmung in Richtung auf eine stromaufwärts gelegene Fläche der Nachbehandlungsvorrichtung.
System nach Anspruch 1, wobei die Mischkammer von der Hauptabgasstromleitung getrennt ist.
System nach Anspruch 2, wobei die Mischkammer eine Leitung umfasst, die sich im Wesentlichen parallel zu der Hauptabgasstromleitung erstreckt.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Sekundärfluid-Injektor zum Einspritzen von Sekundärfluid aus der Sekundärfluidquelle unter Druck in die Mischkammer.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Ventil, das in dem Auslass der Mischkammer positioniert ist und wirksam ist, um selektiv eine Fluidkommunikation zwischen der Mischkammer und dem Fluidverteilungselement zuzulassen und zu unterbinden.
System nach Anspruch 1, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ein Partikelfilter und das Sekundärfluid ein Filterregenerierungsfluid enthält.
System nach Anspruch 1, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen katalytischen Konverter für selektive katalytische Reduktion und das Sekundärfluid ein Reduktionsmittel enthält.
System nach Anspruch 1, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung einen Stickoxid-Adsorber und das Sekundärfluid ein Regenerierungsfluid für das Konvertersubstrat enthält.
System nach Anspruch 1, wobei die Mischkammer in einem Gehäuse der Nachbehandlungsvorrichtung positioniert ist.
System nach Anspruch 3, wobei der Mischkammereinlass mit einem Abgaskrümmer des Fahrzeugs gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Fluidverteilungselement eine perforierte Leitung umfasst, die eine Reihe von Öffnungen aufweist, die hinsichtlich der stromaufwärts liegenden Fläche der Nachbehandlungsvorrichtung derart positioniert sind, dass sie das vorgewählte Muster präsentieren.
System nach Anspruch 11, wobei die perforierte Leitung ringförmig ist.