(19)
(11)EP 3 726 017 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
21.10.2020  Patentblatt  2020/43

(21)Anmeldenummer: 20162563.9

(22)Anmeldetag:  12.03.2020
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F01N 3/20(2006.01)
F01N 13/08(2010.01)
F01N 3/28(2006.01)
(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30)Priorität: 16.04.2019 DE 102019109983

(71)Anmelder: Eberspächer Exhaust Technology GmbH
66539 Neunkirchen (DE)

(72)Erfinder:
  • Kurpejovic, Enver
    73230 Kirchheim unter Teck (DE)
  • Hass, Ruben
    70599 Stuttgart (DE)
  • Schwarz, Roland
    73732 Esslingen (DE)
  • Karch, Adam
    73773 Aichwald (DE)
  • Preisser, Elke
    73765 Neuhausen (DE)

(74)Vertreter: Ruttensperger Lachnit Trossin Gomoll 
Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB Arnulfstraße 58
80335 München
80335 München (DE)

  


(54)MISCHER


(57) Ein Mischer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine umfasst einen plattenartigen Mischerkörper (26) mit einer bezüglich einer Abgasströmung (HA1) in Richtung stromaufwärts orientiert anzuordnenden Anströmseite (36) und einer bezüglich der Abgasströmung (HA1) in Richtung stromabwärts orientiert anzuordnenden Abströmseite (38), eine erste Abgasdurchströmöffnung (30) in dem Mischerkörper (26), einen an dem Mischerkörper (26) im Bereich der ersten Abgasdurchströmöffnung (30) getragenen Reaktionsmittelaufnahmekörper (42), sowie eine Mehrzahl von zweiten Abgasdurchströmöffnungen (34) in dem Mischerkörper (26), wobei die zweiten Abgasdurchströmöffnungen (34) in dem Mischerkörper (26) die erste Abgasdurchströmöffnung (30) umgebend angeordnet sind.




Beschreibung


[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, der in der Abgasanlage dazu eingesetzt werden kann, ein in den Abgasstrom eingespritztes Reaktionsmittel, wie zum Beispiel eine als Reduktionsmittel wirksame Harnstoff/Wasser-Lösung, mit dem Abgasstrom zu vermischen.

[0002] Zum Verringern des Stickoxidanteils in dem von einer Diesel-Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgas ist es bekannt, zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) ein Reaktionsmittel in den Abgasstrom einzuspritzen, um an einem SCR-Katalysator eine katalytische Umsetzung des im Abgas transportierten Stickoxids zu erzeugen. Für eine effiziente Durchführung dieser katalytischen Umsetzung ist eine gute Durchmischung des Reaktionsmittels mit dem Abgas erforderlich.

[0003] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mischer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welcher bei Erzeugung eines geringen Strömungswiderstands für das in einer Abgasanlage strömende Abgas bei kompakter Bauart eine effiziente Durchmischung eines in den Abgasstrom eingespritzten Reaktionsmittels mit dem Abgas herbeiführt.

[0004] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Mischer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend:
  • einen plattenartigen Mischerkörper mit einer bezüglich einer Abgasströmung in Richtung stromaufwärts orientiert anzuordnenden Anströmseite und einer bezüglich der Abgasströmung in Richtung stromabwärts orientiert anzuordnenden Abströmseite,
  • eine erste Abgasdurchströmöffnung in dem Mischerkörper,
  • einen an dem Mischerkörper im Bereich der ersten Abgasdurchströmöffnung getragenen Reaktionsmittelaufnahmekörper,
  • eine Mehrzahl von zweiten Abgasdurchströmöffnungen in dem Mischerkörper, wobei die zweiten Abgasdurchströmöffnungen in dem Mischerkörper die erste Abgasdurchströmöffnung umgebend angeordnet sind.


[0005] Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Mischer sind grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Öffnungen vorgesehen. Zum einen wird ein Teil des den Mischer durchströmenden Abgases durch die erste Abgasdurchströmöffnung hindurch geleitet und tritt dabei insbesondere auch in Wechselwirkung mit dem mit Reaktionsmittel benetzten Reaktionsmittelaufnahmekörper. Dadurch wird eine unmittelbare Wechselwirkung des Abgasstroms mit dem am Reaktionsmittelaufnahmekörper aufgenommenen Reaktionsmittel herbeigeführt. Durch die die erste Abgasdurchströmöffnung umgebenden zweiten Abgasdurchströmöffnungen wird weiter eine Verwirbelung herbeigeführt, welche die effiziente Durchmischung von Abgas und Reaktionsmittel weiter verstärkt. Gleichzeitig ist durch die Vielzahl an Öffnungen und somit die Möglichkeit, einen großen Gesamtöffnungsquerschnitt bereitzustellen, der durch einen derartigen Mischer eingeführte Strömungswiderstand vergleichsweise gering, auch wenn der plattenartige Mischerkörper im Wesentlichen orthogonal zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung stromaufwärts des Mischers angeordnet wird.

[0006] Für eine gute Durchströmbarkeit des Mischerkörpers kann dadurch gesorgt werden, dass die erste Abgasdurchströmöffnung in Richtung einer Öffnungslängsachse langgestreckt ausgebildet ist. Wenn an dem Mischerkörper ein an der Abströmseite hervorstehender, die erste Abgasdurchströmöffnung vorzugsweise im Wesentlichen vollständig umgebender Öffnungsrand vorgesehen ist, wird einerseits die Möglichkeit gegeben, den Reaktionsmittelaufnahmekörper beispielsweise im Bereich des Öffnungsrands am Mischerkörper festzulegen. Andererseits kann durch den Öffnungsrand ein den Abgasstrom definiert durch den Mischerkörper hindurch leitender Strömungsführungseffekt erzielt werden.

[0007] Zum Bereitstellen einer stabilen Verbindung zwischen dem Mischerkörper und dem Reaktionsmittelaufnahmekörper kann der Reaktionsmittelaufnahmekörper an dem Öffnungsrand getragen sein. Um eine ausreichende Oberfläche für die Wechselwirkung mit dem in den Abgasstrom einzuspritzenden Reaktionsmittel bereitstellen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper an der Abströmseite des Mischerkörpers über den Öffnungsrand hervorstehend ausgebildet ist.

[0008] Um durch die zweiten Abgasdurchströmöffnungen eine verstärkte Verwirbelung bzw. Vermischung von Abgas und Reaktionsmittel herbeiführen zu können, wird vorgeschlagen, dass in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder zweiten Abgasdurchströmöffnung an dem Mischerkörper eine an der Abströmseite hervorstehende Ausformung vorgesehen ist, wobei die Ausformung an einer der ersten Abgasdurchströmöffnung zugewandten Seite zum Bereitstellen einer der zweiten Abgasdurchströmöffnungen offen ist. Dabei kann beispielsweise wenigstens eine, vorzugsweise jede der Ausformungen im Wesentlichen die Form eines Kugelkalottensegments aufweisen. An der Innenseite einer so geformten Ausformung kann das von der Anströmseite heranströmende Abgas umgelenkt und über die der ersten Abgasdurchströmöffnung zugewandte und in der Ausformung bereitgestellte zweite Abgasdurchströmöffnung auf die erste Abgasdurchströmöffnung zu gerichtet abgegeben werden. Da vorzugsweise alle zweiten Abgasdurchströmöffnungen derart bereitgestellt sind, wird somit nahezu über den gesamten Umfangsbereich der ersten Abgasdurchströmöffnung eine auf die erste Abgasdurchströmöffnung bzw. den darin aufgenommenen Reaktionsmittelaufnahmekörper zu gerichtete Abgasströmung erzielt.

[0009] Um auch den durch den in der ersten Abgasdurchströmöffnung aufgenommenen Reaktionsmittelaufnahmekörper eingeführten Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper einen von Abgas durchströmbaren Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal bereitstellt. Der Reaktionsmittelaufnahmekörper ist somit von Abgas durchströmbar und erzeugt im Wesentlichen keine Umlenkung insbesondere des durch die erste Abgasdurchströmöffnung hindurch strömenden Abgases.

[0010] Für eine effiziente Benetzung des Reaktionsmittelaufnahmekörpers mit in den Abgasstrom eingespritztem Reaktionsmittel kann der Reaktionsmittelaufnahmekörper einen in Richtung der Öffnungslängsachse sich vorzugsweise V-förmig verjüngenden Reaktionsmittelaufnahmebereich aufweisen. Hierfür kann der Reaktionsmittelaufnahmekörper im Reaktionsmittelaufnahmebereich zwei angewinkelt zueinander angeordnete Aufnahmeplattenabschnitte aufweisen, wobei in wenigstens einem, vorzugsweise jedem der Aufnahmeplattenabschnitte wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von zu dem Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal offenen Reaktionsmitteldurchtrittsöffnungen vorgesehen ist.

[0011] Der beispielsweise als Blechumformteil bereitgestellte Reaktionsmittelaufnahmekörper kann einen im Wesentlichen ringsegmentartig ausgebildeten, den Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal bereichsweise umgebenden Zentralbereich und ausgehend von dem Zentralbereich die angewinkelt, vorzugsweise im Wesentlichen ungekrümmt aufeinander zu verlaufenden Aufnahmeplattenabschnitte aufweisen. Somit können alle mit dem Abgas bzw. dem Reaktionsmittel in Wechselwirkung tretenden Bereiche des Reaktionsmittelaufnahmekörpers an ein und demselben Bauteil durch Umformen eines Blechrohlings bereitgestellt werden.

[0012] Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend:
  • ein Mischergehäuse,
  • einen in einem stromaufwärtigen Endbereich des Mischergehäuses an dieses anschließenden ersten Abgasführungsbereich,
  • einen in einem stromabwärtigen Endbereich des Mischergehäuses an dieses anschließenden zweiten Abgasführungsbereich,
  • einen in einem Mischertragebereich des Mischergehäuses angeordneten, erfindungsgemäß aufgebauten Mischer, wobei der Mischer mit seiner Anströmseite dem ersten Abgasführungsbereich zugewandt angeordnet ist,
  • eine an dem Mischergehäuse stromabwärts bezüglich des Mischerkörpers angeordnete Reaktionsmittelabgabeanordnung zur Abgabe von Reaktionsmittel mit einer auf den Reaktionsmittelaufnahmekörper zu gerichteten Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung.


[0013] Um zu gewährleisten, dass das gesamte von stromaufwärts herangeführte Abgas den Mischer durchsetzt und dabei auch eine effiziente Wechselwirkung mit dem Reaktionsmittel erzeugt werden kann, wird vorgeschlagen, dass der Mischerkörper mit seiner Anströmseite im Wesentlichen orthogonal zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung im ersten Abgasführungsbereich angeordnet ist, und dass die Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung im Wesentlichen orthogonal zur Abgas-Hauptströmungsrichtung im ersten Abgasführungsbereich steht.

[0014] In dem Mischergehäuse kann anschließend an den Mischertragebereich ein Strömungsumlenkbereich ausgebildet sein, wobei eine Abgas-Hauptströmungsrichtung in dem Mischergehäuse stromaufwärts des Strömungsumlenkbereichs und eine Abgas-Hauptströmungsrichtung in dem Mischergehäuse stromabwärts des Strömungsumlenkbereichs näherungsweise orthogonal zueinander stehen. Durch die Umlenkung des Stroms aus Abgas und Reaktionsmittel im Mischergehäuse wird eine weiter verbesserte Durchmischung von Reaktionsmittel und Abgas herbeigeführt, wodurch auch eine kompakte Bauart unterstützt wird.

[0015] In der erfindungsgemäß aufgebauten Abgasanlage kann für eine effiziente Abgasreinigung in dem ersten Abgasführungsbereich wenigstens eine Abgasbehandlungseinheit, vorzugsweise Oxidationskatalysator oder/und Partikelfilter oder/und Stickoxid-Speicherkatalysator, angeordnet sein. Ferner kann in dem zweiten Abgasführungsbereich wenigstens eine Abgasbehandlungseinheit, vorzugsweise SCR-Katalysator, angeordnet sein.

[0016] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
eine perspektivische, teilweise im Schnitt dargestellte Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine;
Fig. 2
eine Ansicht der Abgasanlage der Fig. 1 in Blickrichtung II in Fig. 1;
Fig. 3
eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht der Abgasanlage in vergrößerter Darstellung;
Fig. 4
das in Fig. 3 dargestellte Detail der Abgasanlage in perspektivischer Ansicht;
Fig. 5
eine teilweise offen dargestellte Draufsicht des in Fig. 4 dargestellten Details in Blickrichtung V in Fig. 4.


[0017] Die Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Abgasanlage, die in ein Abgas aus einer Brennkraftmaschine zur Umgebung hin abgebendes Abgasführungssystem integriert werden kann. Die Abgasanlage 10 umfasst als zentralen Bestandteil ein Mischergehäuse 12. An einen stromaufwärtigen Endbereich 14 des Mischergehäuses 12 ist ein rohrartiger erster Abgasführungsbereich 16 angebunden. An einen stromabwärtigen Endbereich 18 des Mischergehäuses 12 ist über ein Zwischengehäuse 20 ein rohrartiger zweiter Abgasführungsbereich 22 angebunden.

[0018] Im ersten Abgasführungsbereich 16 können eine oder mehrere Abgasbehandlungseinheiten vorgesehen sein. Diese können beispielsweise einen Oxidationskatalysator, insbesondere Dieseloxidationskatalysator bzw. einen Partikelfilter umfassen. Auch ein Stickoxid-Speicherkatalysator kann als Abgasbehandlungseinheit im ersten Abgasführungsrohrbereich 16 angeordnet sein. Auch im zweiten Abgasführungsbereich 22 können eine oder mehrere Abgasbehandlungseinheiten vorgesehen sein. Diese können beispielsweise einen SCR-Katalysator umfassen.

[0019] Nahe dem stromaufwärtigen Endbereich 14 des Mischergehäuses 12 ist in diesem ein allgemein mit 24 bezeichneter Mischer vorgesehen. Der Mischer 24 weist einen in seiner Umfangskontur an die Innenkontur des Mischergehäuses 12 angepassten, plattenartigen Mischerkörper 26 auf. Der Mischerkörper 26 kann als Blechumformteil bereitgestellt sein und kann an seinem Außenumfangsbereich einen auch für eine stabile Festlegung am Mischergehäuse 12 eingesetzten in Richtung stromaufwärts gebogenen Körperrand 28 aufweisen.

[0020] In seinem zentralen Bereich weist der Mischerkörper 26 eine in Richtung einer Öffnungslängsachse L langgestreckte erste Abgasdurchströmöffnung 30 auf. Die erste Abgasdurchströmöffnung 30 ist von einem in Richtung stromabwärts orientierten, um die erste Abgasdurchströmöffnung 30 im Wesentlichen unterbrechungsfrei umlaufenden Öffnungsrand 32 umgeben. Die Öffnungslängsachse L steht im Wesentlichen orthogonal zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung HA1 im ersten Abgasführungsbereich 16. In dieser Abgas-Hauptströmungsrichtung HA1 im ersten Abgasführungsbereich 16 strömt das Abgas durch diesen bzw. eine darin vorgesehene Abgasbehandlungseinheit hindurch in Richtung auf den Mischer 24 zu. Es ist selbstverständlich, dass lokal von dieser Abgas-Hauptströmungsrichtung abweichende Strömungsrichtungen vorhanden sein können.

[0021] Im Mischerkörper 26 sind die erste Abgasdurchtrittsöffnung 30 umgebend mehrere zweite Abgasdurchtrittsöffnungen 34 angeordnet. Die zweiten Abgasdurchtrittsöffnungen 34 bilden somit eine um den Öffnungsrand 32 sich erstreckende ringartige Struktur in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender zweiter Abgasdurchtrittsöffnungen 34. Zum Bereitstellen dieser zweiten Abgasdurchtrittsöffnungen 34 sind in dem plattenartigen Mischerkörper 26 in Richtung von einer zum ersten Abgasführungsbereich 16 hin zugewandt liegenden Anströmseite 36 weg, somit also in Richtung zu einer vom ersten Abgasführungsbereich 16 abgewandt liegenden Abströmseite 38 hervorstehende Ausformungen 40 gebildet. Jede dieser Ausformungen 40 hat die Form eines Kugelkalottensegments, insbesondere näherungsweise eines Viertels eines sphärischen Körpers, und ist so orientiert, dass eine jeweilige zweite Abgasdurchtrittsöffnung 34 dem Öffnungsrand 32 bzw. der ersten Abgasdurchtrittsöffnung 30 zugewandt liegt. Während das in der Abgashauptströmungsrichtung HA1 aus dem ersten Abgasführungsbereich 16 auf den Mischerkörper 26 zu strömende Abgas die erste Abgasdurchtrittsöffnung 30 näherungsweise in dieser Abgas-Hauptströmungsrichtung HA1 durchströmt, erfolgt im Bereich der Ausformungen 40 bzw. der durch diese bereitgestellten zweiten Abgasdurchtrittsöffnungen 34 eine Umlenkung des Abgasstroms in Richtung nach innen, also auf die erste Abgasdurchströmöffnung 30 zu, so dass hier eine Fokussierung des Abgasstroms auf den Bereich der ersten Abgasdurchtrittsöffnung 30 zu erfolgt.

[0022] Am Mischerkörper 26 ist in der ersten Abgasdurchströmöffnung 30 ein Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 getragen. Der beispielsweise aus einem bandartigen Blechrohling geformte Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 bildet einen näherungsweise ringsegmentartig ausgebildeten Zentralbereich 44, welcher einen in dem Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 vorhandenen Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal 46 umgibt. An zwei einander gegenüberliegenden Schenkelbereichen 48, 50 ist der Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 mit seinem Zentralbereich 44 an den Öffnungsrand 32 der ersten Abgasdurchtrittsöffnung 30 anliegend angeordnet und daran beispielsweise durch Materialschluss, wie z. B. Verschweißung oder Verlötung, festgelegt. Anschließend an die Schenkelbereiche 48, 50 des Zentralbereichs 44 erstrecken sich Aufnahmeplattenabschnitte 52, 54 angewinkelt aufeinander zu und bilden somit einen im Wesentlichen V-förmigen Reaktionsmittelaufnahmebereich 56 des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42. In den beiden im Wesentlichen ungekrümmt ausgebildeten Aufnahmeplattenabschnitten 52, 54 sind jeweils mehrere Reaktionsmitteldurchtrittsöffnungen 58 ausgebildet, welche somit eine Verbindung zu dem von dem Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 umgebenen Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal 46 herstellen.

[0023] Der Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 ist in der ersten Abgasdurchtrittsöffnung 30 bzw. am plattenartigen Mischerkörper 26 so angeordnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmebereich 56 sich in Richtung der Öffnungslängsachse L verjüngend ausgebildet ist. Die V-förmige Gestalt des Reaktionsmittelaufnahmebereichs 56 weist somit in Richtung auf eine allgemein auch als Injektor bezeichnete Reaktionsmittelabgabeanordnung 60 zu. Diese ist stromabwärts des Mischerkörpers 26 am Mischergehäuse 12 derart getragen, dass von dieser abgegebenes Reaktionsmittel, beispielsweise eine Harnstoff/WasserLösung, in einer Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung HR stromabwärts des Mischerkörpers 26 in das Mischergehäuse 12 abgegeben wird. Die Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung HR kann im Wesentlichen der Erstreckungsrichtung der Öffnungslängsachse L entsprechen, so dass das Reaktionsmittel im Wesentlichen in der Längsrichtung der ersten Abgasdurchtrittsöffnung 30 in Richtung auf den Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 zu abgegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass im Allgemeinen das Reaktionsmittel in Form eines Sprühkegels abgegeben wird, wobei die Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung HR einer Zentralachse eines derartigen Sprühkegels entsprechen kann.

[0024] Das von der Reaktionsmittelabgabeanordnung 60 in der Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung HR auf den Reaktionsmittelaufnahmebereich 56 zu abgegebene Reaktionsmittel trifft im Wesentlichen auf die Aufnahmeplattenabschnitte 52, 58 auf. Dazu trägt auch der durch die zweiten Abgasdurchtrittsöffnungen 34 in Richtung auf die erste Abgasdurchtrittsöffnung 30 bzw. den Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 zu gerichtete Abgasstrom bei. Das Reaktionsmittel benetzt somit die Außenumfangsfläche des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42 bzw. tritt durch die Reaktionsmitteldurchtrittsöffnungen 58 in den Innenraum des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42 bzw. den Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal 46 ein. An den beiden Schenkelbereichen 48, 50 des Zentralbereichs 44 sind nach innen gebogene Laschen 62, 64 gebildet, welche jeweils eine Auffangfläche für in das Innere des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42 eingetretenes Reaktionsmittel bereitstellen. Somit wird eine effiziente Benetzung der Oberfläche des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42 mit Reaktionsmittel gewährleistet. Da der Reaktionsmittelaufnahmekörper 42 durch den diesen umströmenden Abgasstrom erwärmt wird, wird somit die Abdampfung des in Form eines Sprühnebels von der Reaktionsmittelabgabeanordnung 60 abgegebenen Reaktionsmittels unterstützt. Zusätzlich sorgt die Strömungsführung insbesondere auch der zweiten Abgasdurchströmöffnungen 34 für eine starke Verwirbelung des Abgasstroms im Bereich des Reaktionsmittelaufnahmekörpers 42, was die Durchmischung von Reaktionsmittel und Abgas unterstützt.

[0025] Das so hergestellte Gemisch aus Reaktionsmittel und Abgas strömt an der Abströmseite 38 des Mischers 24 zunächst noch im Wesentlichen in einer der Abgas-Hauptströmungsrichtung HA1 im ersten Abgasführungsbereich 16 entsprechenden Richtung. Wie die Fig. 5 dies veranschaulicht, wird der Strom des Gemisches aus Abgas und Reaktionsmittel jedoch an der Innenoberfläche des Mischergehäuses 12 umgelenkt und in Richtung auf den stromabwärtigen Endbereich 18 des Mischergehäuses 12 zugeleitet. Hierzu bildet das Mischergehäuses 12 stromabwärts eines Mischertragebereichs 66, in welchen der Mischerkörper 26 mit seinem Körperrand 28 am Mischergehäuse 12 festgelegt ist, einen Strömungsumlenkbereich 68, in welchem das den Mischer 24 durchströmende Abgas bzw. das aus diesem austretende Gemisch aus Abgas und Reaktionsmittel entlang der Innenoberfläche des Mischergehäuses 12 in Richtung zum stromabwärtigen Endbereich 18 umgelenkt wird. Im Bereich dieses stromabwärtigen Endbereichs 18 des Mischergehäuses 12 strömt das Abgas im Wesentlichen in einer Abgas-Hauptströmungsrichtung HA2, welche zur Abgas-Hauptströmungsrichtung HA1 im ersten Abgasführungsbereich 16 bzw. auch im stromaufwärtigen Endbereich 14 des Mischergehäuses 12 näherungsweise orthogonal steht. In dieser Richtung strömt das Gemisch aus Reaktionsmittel und Abgas dann in Richtung auf den zweiten Abgasführungsbereich 22 zu, wo im SCR-Katalysator dann die selektive katalytische Reduktion von im Abgas enthaltenem Stickoxid erfolgt.

[0026] Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau eines Mischers wird eine effiziente Durchmischung von Abgas und in dieses eingespritztem Reaktionsmittel erreicht. Da im Mischer eine Vielzahl von den Abgasdurchtritt zulassenden Öffnungen vorgesehen ist, führt dieser trotz des Umstandes, dass er mit seiner Anströmseite näherungsweise orthogonal zur Abgas-Hauptströmungsrichtung stromaufwärts des Mischers angeordnet ist, nur einen vergleichsweise geringen Strömungswiderstand ein. Der erfindungsgemäß aufgebaute Mischer kann einfach durch Umformen zweier Blechrohlinge bereitgestellt werden, wobei einer der Blechrohlinge zum Aufbau eines Mischerkörpers und der andere der Blechrohlinge zum Aufbau des Reaktionsmittelaufnahmekörpers verwendet wird.

[0027] Es ist darauf hinzuweisen, dass von dem in den Figuren dargestellten Aufbau abweichende Realisierungen möglich sind. So können beispielsweise mehr oder weniger zweite Reaktionsmitteldurchtrittsöffnungen bzw. diese bereitstellende Ausformungen am Mischerkörper vorgesehen sein. Insbesondere könnte beidseits der in Richtung der Öffnungslängsachse langgestreckten ersten Abgasdurchströmöffnung beispielsweise jeweils eine entsprechend langgestreckte und im Bereich einer Ausformung bereitgestellte zweite Abgasdurchströmöffnung vorgesehen sein. Auch diese sind im Sinne der vorliegenden Erfindung die erste Abgasdurchströmöffnung umgebend, nämlich entlang des Außenumfangsbereich derselben sich erstreckend, angeordnet Auch kann, wie ein Vergleich der Figuren 2 und 3 dies deutlich zeigt, der Reaktionsmittelaufnahmekörper zum Bereitstellen des in Richtung auf die Reaktionsmittelabgabeanordnung sich zu verjüngenden Reaktionsmittelaufnahmebereichs mit verschiedenster Formgebung insbesondere im Übergang zwischen dem ringsegmentartigen Zentralbereich und den Aufnahmeplattenabschnitten ausgebildet sein. Um im Bereich der zweiten Abgasdurchströmöffnungen die vorangehend beschriebene Strömungsumlenkung in Richtung auf die erste Abgasdurchströmöffnung zu zu erreichen, könnten an dem plattenartigen Mischerkörper auch durch U-förmige Einschnitte in diesem bereitgestellte und nach dem Ausbiegen aus der Ebene des Mischerkörpers in Richtung zu der stromabwärtigen Seite desselben gebildete Umlenklaschen vorgesehen sein.


Ansprüche

1. Mischer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend:

- einen plattenartigen Mischerkörper (26) mit einer bezüglich einer Abgasströmung (HA1) in Richtung stromaufwärts orientiert anzuordnenden Anströmseite (36) und einer bezüglich der Abgasströmung (HA1) in Richtung stromabwärts orientiert anzuordnenden Abströmseite (38),

- eine erste Abgasdurchströmöffnung (30) in dem Mischerkörper (26),

- einen an dem Mischerkörper (26) im Bereich der ersten Abgasdurchströmöffnung (30) getragenen Reaktionsmittelaufnahmekörper (42),

- eine Mehrzahl von zweiten Abgasdurchströmöffnungen (34) in dem Mischerkörper (26), wobei die zweiten Abgasdurchströmöffnungen (34) in dem Mischerkörper (26) die erste Abgasdurchströmöffnung (30) umgebend angeordnet sind.


 
2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasdurchströmöffnung (30) in Richtung einer Öffnungslängsachse (L) langgestreckt ausgebildet ist, oder/und das an dem Mischerkörper (26) ein an der Abströmseite (38) hervorstehender, die erste Abgasdurchströmöffnung (30) vorzugsweise im Wesentlichen vollständig umgebender Öffnungsrand (32) vorgesehen ist.
 
3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) an dem Öffnungsrand (32) getragen ist, oder/und dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) an der Abströmseite (38) des Mischerkörpers (26) über den Öffnungsrand (32) hervorstehend ausgebildet ist.
 
4. Mischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Zuordnung zu wenigstens einer, vorzugsweise jeder zweiten Abgasdurchströmöffnung (34) an dem Mischerkörper (26) eine an der Abströmseite (38) hervorstehende Ausformung (40) vorgesehen ist, wobei die Ausformung (40) an einer der ersten Abgasdurchströmöffnung (30) zugewandten Seite zum Bereitstellen einer der zweiten Abgasdurchströmöffnungen (34) offen ist.
 
5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede der Ausformungen (40) im Wesentlichen die Form eines Kugelkalottensegments aufweist.
 
6. Mischer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) einen von Abgas durchströmbaren Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal (46) bereitstellt.
 
7. Mischer nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3-6, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) einen in Richtung der Öffnungslängsachse (L) sich vorzugsweise V-förmig verjüngenden Reaktionsmittelaufnahmebereich (56) aufweist.
 
8. Mischer nach Anspruch 6 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) im Reaktionsmittelaufnahmebereich (56) zwei angewinkelt zueinander angeordnete Aufnahmeplattenabschnitte (52, 54) aufweist, wobei in wenigstens einem, vorzugsweise jedem der Aufnahmeplattenabschnitte (52, 54) wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von zu dem Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal (46) offenen Reaktionsmitteldurchtrittsöffnungen (58) vorgesehen ist.
 
9. Mischer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) einen im Wesentlichen ringsegmentartig ausgebildeten, den Reaktionsmittelaufnahmekörper-Durchströmkanal (46) bereichsweise umgebenden Zentralbereich (44) und ausgehend von dem Zentralbereich die angewinkelt, vorzugsweise im Wesentlichen ungekrümmt aufeinander zu verlaufenden Aufnahmeplattenabschnitte (52, 54) aufweist.
 
10. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend:

- ein Mischergehäuse (12),

- einen in einem stromaufwärtigen Endbereich (14) des Mischergehäuses (12) an dieses anschließenden ersten Abgasführungsbereich (16),

- einen in einem stromabwärtigen Endbereich (18) des Mischergehäuses (12) an dieses anschließenden zweiten Abgasführungsbereich (22),

- einen in einem Mischertragebereich (66) des Mischergehäuses (12) angeordneten Mischer (24) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Mischer (24) mit seiner Anströmseite (36) dem ersten Abgasführungsbereich (16) zugewandt angeordnet ist,

- eine an dem Mischergehäuse (12) stromabwärts bezüglich des Mischerkörpers (26) angeordnete Reaktionsmittelabgabeanordnung (60) zur Abgabe von Reaktionsmittel mit einer auf den Reaktionsmittelaufnahmekörper (42) zu gerichteten Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung (HR).


 
11. Abgasanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischerkörper (26) mit seiner Anströmseite (36) im Wesentlichen orthogonal zu einer Abgas-Hauptströmungsrichtung (HA1) im ersten Abgasführungsbereich (16) angeordnet ist, und dass die Reaktionsmittel-Hauptabgaberichtung (HR) im Wesentlichen orthogonal zur Abgas-Hauptströmungsrichtung (HA1) im ersten Abgasführungsbereich (16) steht.
 
12. Abgasanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mischergehäuse (12) anschließend an den Mischertragebereich (66) ein Strömungsumlenkbereich (68) ausgebildet ist, wobei eine Abgas-Hauptströmungsrichtung (HA1) in dem Mischergehäuse (12) stromaufwärts des Strömungsumlenkbereichs (68) und eine Abgas-Hauptströmungsrichtung (HA2) in dem Mischergehäuse (12) stromabwärts des Strömungsumlenkbereichs (68) näherungsweise orthogonal zueinander stehen.
 
13. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Abgasführungsbereich (16) wenigstens eine Abgasbehandlungseinheit, vorzugsweise Oxidationskatalysator oder/und Partikelfilter oder/und Stickoxid-Speicherkatalysator, angeordnet ist oder/und in dem zweiten Abgasführungsbereich wenigstens eine Abgasbehandlungseinheit, vorzugsweise SCR-Katalysator, angeordnet ist.
 




Zeichnung



















Recherchenbericht









Recherchenbericht