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    • 专利摘要:
    Abgasnachbehandlungseinrichtungen dienen zur Reduzierung von Stickoxiden in den Abgasen von Dieselmotoren. Hierbei wird ein Druckluft-Abgasnachbehandlungsmedium-Aerosol in den Abgasstrom eingespritzt. Die Druckluft wird einem Mischbereich zugeführt, in den das Abgasnachbehandlungsmedium gelangt. der Mischbereich hat eine Naß- und eine Trockenzone. Im Übergang der Mischkammer zwischen Naß- und Trockenzone kann es zu Kristallisationen kommen, welche die Aerosolleitung zusetzen. DOLLAR A Damit die Aerosolleitung nicht zusetzt, liegt die Mündung einer zu einem Sensor führenden Bohrung in der Naßzone des Mischbereiches. DOLLAR A Die Mischeinrichtung wird vorteilhaft bei Dieselkraftfahrzeugen eingesetzt.
    公开号:DE102004003201A1
    申请号:DE200410003201
    申请日:2004-01-22
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Stefan Klotz；Dieter Maisch；Roland Meyer
    申请人:Hydraulik Ring GmbH；
    IPC主号:F01N3-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Mischeinrichtung für Abgasnachbehandlungsvorrichtungenfür Dieselmotorenvon Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 7.
    [0002] MitAbgasnachbehandlungseinrichtungen werden Stickoxide in den Abgasenvon Dieselmotoren reduziert. Hierzu wird ein Druckluft-Abgasnachbehandlungsmedium-Aerosolin den Abgasstrom eingespritzt. Bei der Mischung des Abgasnachbehandlungsmediums,das vorzugsweise 32,5 %ige Harnstoff-Wasser-Lösung ist, mit Luft kann eszu Harnstoffkristallausscheidungen im Übergang der Mischkammern zwischenNaß- undTrockenzone kommen. Diese Kristalle wachsen und setzen die Aerosolleitungzu, so daß dieAbgasnachbehandlungsvorrichtung ausfällt.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Mischeinrichtungso auszubilden, daß einAusfall der Vorrichtung zuverlässigvermieden wird.
    [0004] DieseAufgabe wird bei der gattungsgemäßen Mischeinrichtungerfindungsgemäß mit den kennzeichnendenMerkmalen des Anspruches 1 gelöst.
    [0005] Beider erfindungsgemäßen Mischeinrichtungliegt die Mündungder Sensorbohrung in der Naßzonedes Mischbereiches. In der Naßzone bilden sichkeine Harnstoffkristalle, so daß dieBohrung zum Sensor und in Folge hiervon die Aerosolleitung durch solcheKristalle auch nicht verschlossen werden kann. Dadurch ist zuverlässig gewährleistet,daß die Stickoxideim Abgasstrom durch das Abgasnachbehandlungsmedium einwandfrei reduziertwerden.
    [0006] Beieines vorteilhaften Ausbildung wird das Abgasnachbehandlungsmediumin den Luftstrom eingeträufelt.Dadurch wird eine Zonenaufteilung im Mischbereich vermieden. DasAbgasnachbehandlungsmedium gelangt zunächst in den Aufnahmeraum, vondem es überdie Zuführbohrungdem Mischbereich zugeführtwird. Auf diese Weise wird das Abgasnachbehandlungsmedium nichtzerstäubt, sonderngleichmäßig demLuftstrom zugegeben, der das Abgasnachbehandlungsmedium vorteilhaft über eineZerstäubungsdüse am Abgasrohrdem Abgasstrom zuführt.
    [0007] WeitereMerkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, derBeschreibung und den Zeichnungen.
    [0008] DieErfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispielenäher erläutert. Eszeigen
    [0009] 1 imAxialschnitt eine erste Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Mischeinrichtung,
    [0010] 2 ineiner Darstellung entsprechend 1 eine zweiteAusführungsformeiner erfindungsgemäßen Mischeinrichtung,
    [0011] 3 dieEinzelheit X in 2 in vergrößerter Darstellung.
    [0012] DieMischeinrichtung gemäß 1 hatein Gehäuse 1 miteiner zentralen Luftleitung 2, durch die Druckluft zugeführt wird.Das Gehäuse 1 weistan seiner in 1 oberen Stirnseite einen Druckluftanschluß 3 auf,der mit der Luftleitung 2 strömungsverbunden ist. In einemim Durchmesser erweiterten Bereich der Luftleitung 2 istein Diffusor 4 eingesetzt, der als Überschalldiffusor ausgebildetist. Der Diffusor 4 hat eine zentrale, axial verlaufendeDurchtrittsöffnung 5,die von ihrem dem Druckluftanschluß 3 zugewandten Endeaus sich stetig verjüngtund etwa in halber Längedes Diffusors 4 ihren kleinsten Querschnitt hat. Er bildeteinen Drosselquerschnitt 6, der sich in Richtung auf dasandere Ende des Diffusors 4 stetig verbreitert. Der Auslaßquerschnittder Durchtrittsöffnung 5 istan diesem Ende kleiner als der gegenüberliegende Eintrittsquerschnitt.
    [0013] DerDiffusor 4 steht axial überdas Gehäuse 1 vorund ist in eine stirnseitige Vertiefung 7 eines Gehäuseteiles 8 dichtendeingesetzt. Das Gehäuse 1 istan seinem dem Gehäuseteil 8 zugewandtenEnde mit einem radial nach außenverlaufenden Flansch 9 versehen, mit dem das Gehäuse 1 aufder Stirnseite des Gehäuseteiles 8 aufliegtund an ihm in geeigneter Weise befestigt ist. Die Durchtrittsöffnung 5 des Diffusors 4 schließt im Gehäuseteil 8 aneine fluchtend liegende Bohrung 10 an, deren Querschnittdem Auslaßquerschnittder Durchtrittsöffnung 5 entspricht.In einen im Durchmesser erweiterten Teil der Bohrung 10 istein Anschluß 11 eingesetzt,vorzugsweise eingeschraubt, der in bekannter Weise ausgebildet istund durch den das Druckluft-Abgasnachbehandlungsmedium-Aerosol 12 weiterzu einer (nicht dargestellten) Aerosolleitung gelangt.
    [0014] ImBereich zwischen dem Diffusor 4 und dem Eintritt in denAnschluß 11 befindetsich eine Mischkammer 13, die durch einen Teil der Bohrung 10 gebildetwird. In diesen Mischkammerbereich 13 mündet senkrecht eine Bohrung 14, über diedas Abgasnachbehandlungsmedium in die Mischkammer 13 eingeführt wird.Das Abgasnachbehandlungsmedium ist vorteilhaft eine 32,5 %ige Harnstoff-Wasser-Lösung, dieaus einem (nicht dargestellten) Tank mittels einer Pumpe der Mischkammer 13 zugeführt wird.
    [0015] ImBereich zwischen der Eindüsestelle 15 unddem Diffusor 4 mündetin die Mischkammer 13 eine Bohrung 16, die einenDruckluftsensor 17 mit der Mischkammer 13 verbindet.Die Bohrung 16 verläuftvon der Mischkammer 13 aus im Gehäuseteil 8 schräg ansteigend. Über dieseBohrung 16 kann der Druck der Druckluft beim Einsatz derMischeinrichtung überwachtwerden. Der Druckluftsensor 17 ist in eine Bohrung 18 desGehäuseteiles 8 eingesetzt.Da die Bohrung 16 ansteigt, wird gewährleistet, daß die Bohrungnicht mit der Harnstoff-Wasser-Lösung gefüllt bleibt,wenn das System abschaltet. Dadurch werden der Druckluftsensor 17 undder Gehäuseteil 8 vorFrostschädengeschützt,wenn die Harnstoff-Wasser-Lösungbei tiefen Temperaturen gefriert.
    [0016] Durchden Druck der Harnstoff-Wasser-Lösung,mit der diese in die Mischkammer 13 eingespritzt wird,entstehen in der Mischkammer drei Zonen, nämlich eine Naßzone, eine Übergangszone undeine Trockenzone. Die Naßzoneist der Bereich, in dem die Harnstoff-Wasser-Lösung über die Bohrung 14 indie Mischkammer 13 eingespritzt wird. Die Mündung derBohrung 16 in die Mischkammer 13 ist so gelegt,daß dieBohrung im Naßbereichliegt. Dadurch wird erreicht, daß beim Mischen der Harnstoff-Wasser-Lösung mitder Druckluft zur Erzeugung des Aerosols 12 an der Mündung derBohrung 16 keine Harnstoffkristallausscheidungen gebildetwerden, die die Aerosolleitung zusetzen könnten. Eventuell auftretendeAusscheidungen werden im Naßbereich sofortaufgelöst,so daß einKristallwachstum und damit ein Zusetzen der Aerosolleitung 5, 10 zuverlässig vermiedenwird. Auf diese Weise wird ein Systemausfall zuverlässig verhindert.
    [0017] DieAustrittsöffnungder Bohrung 10 liegt nicht zu weit oberhalb der Mündung derBohrung 14, überwelche die Harnstoff-Wasser-Lösungzugeführt wird.Die Austrittsöffnungder Bohrung 10 bzw. der Diffu sorausgang ist so angeordnet,daß sienicht im Feuchtbereich liegen, sondern knapp darüber.
    [0018] Das über denAnschluß 11 austretendeAerosol wird in das Abgassystem eingespritzt und dient zur Reduzierungder Stickoxide im Abgas. Die Rauhtiefen der Mischkammer 13 unddes Diffusors 4 sind möglichstklein, so daß sichkeine Harnstoffkristalle abscheiden und Kristallisationskerne zumZuwachsen der Bohrungen in der Mischkammer 13 bilden können.
    [0019] Beider Ausführungsformnach den 2 und 3 wird dieHarnstoff-Wasser-Lösung nicht eingespritzt,sondern in den Druckluftstrom eingeträufelt. Im Unterschied zur vorigenAusführungsform trittin der Mischkammer keine ausgeprägteZonenaufteilung auf.
    [0020] DieMischeinrichtung hat das Gehäuse 1 mit derLuftleitung 2 und dem Druckluftanschluß 3. In den erweitertenAbschnitt der Luftleitung 2 ist der Diffusor 4 eingesetzt,der nach unten aus dem Gehäuse 1 in dieVertiefung 7 des Gehäuseteiles 8 ragt.Das Austrittsende des Diffusors 4 mündet in die Bohrung 10 desGehäuseteiles 8.In das Ende der Bohrung 10 ist der Anschluß 11 eingesetzt,aus dem das Gemisch aus Druckluft und Harnstoff-Wasser-Lösung austritt. DieHarnstoff-Wasser-Lösungwird in den Luftstrom im Diffusor 4 eingeträufelt. Wie 3 zeigt,ist der Diffusor 4 außenseitigmit einem umlaufenden Kanal 19 versehen, in den die Bohrung 14 mündet. Der Ringkanal 19 istin der unteren, dem Anschluß 11 zugewandtenHälftedes Diffusors 4 vorgesehen. Wie bei der vorigen Ausführungsformschließtdie Bohrung 14 senkrecht an die Achse des Diffusors 4 an.
    [0021] DerRingkanal 19 hat einen konstante Tiefe aufweisenden Abschnitt 20,der von einer radialen Endwand 21 begrenzt ist. Der Kanalabschnitt 20 geht ineinen Kanalabschnitt 22 über, der sich in Richtung aufden Auslaß desDiffusors 4 stetig erweitert. Dementsprechend liegt derBoden 23 des Kanalabschnittes 22 auf einem Manteleines Kegels, der sich in Richtung auf das Auslaßende des Diffusors 4 verjüngt. DerBoden 23 geht rechtwinklig in eine Endwand 24 über, dieden Kanal 19 in Richtung auf das Auslaßende des Diffusors 4 begrenztund bis zur Mantelfläche 25 desDiffusors 4 verläuft.
    [0022] Indie Endwand 24 mündenmit Abstand von der Mantelfläche 25 Überströmkanäle 26,die vorteilhaft gleichmäßig über denUmfang des Diffusors 4 verteilt angeordnet sind und denRingkanal 19 mit der Durchtrittsöffnung 5 des Diffusors 4 verbinden.Die Überströmkanäle 26 münden mitgeringem Abstand vom Auslaßendedes Diffusors 4 in die Durchtrittsöffnung 5. Der Querschnittder Überströmkanäle 26 ist wesentlichkleiner als der Querschnitt der Durchtrittsöffnung 5 im Mündungsbereichder Überströmkanäle.
    [0023] Inder Mantelfläche 25 desDiffusors 4 sind mit Abstand oberhalb und unterhalb desRingkanals 19 Nuten 27, 28 zur Aufnahmevon Ringdichtungen vorgesehen, mit denen der Diffusor 4 imGehäuseteil 8 abgedichtetwird.
    [0024] Über dieBohrung 14 wird die Harnstoff-Wasser-Lösung in den Ringkanal 19 eingespritzt.Von hier aus gelangt die Harnstoff-Wasser-Lösung über die schräg nach untenverlaufenden Überströmkanäle 26 inden Ausgangskonus der Durchtrittsöffnung 5 des Diffusors 4.Aufgrund dieser Ausbildung wird die Harnstoff-Wasser-Lösung nichtzerstäubt,sondern gleichmäßig demLuftstrom zugegeben, der überdie Luftleitung 2 und die zentrale Durchtrittsöffnung 5 zumAnschluß 11 undvon dort zur (nicht dargestellten) Aerosolleitung gefördert wird.Der Luftstrom nimmt die aus den Überströmkanälen 26 tröpfchenweiseaustretende Harnstoff-Wasser-Lösungmit und fördertsie zur Aerosolleitung, die das Aerosol 12 zur Zerstäubungsdüse im Auspuffbefördert,aus der dann in gleicher Weise wie bei der vorigen Ausführungsformdas Aerosol 12 aus Druckluft und Harnstoff-Wasser-Lösung austritt.
    [0025] DieBohrung 16 erstreckt sich entsprechend der vorigen Ausführungsformschrägaufwärts.Durch die tropfenweise Zugabe der Harnstoff-Wasser-Lösung wirdein Zusetzen der Mischkammer mit Harnstoffkristallen zuverlässig vermieden.
    [0026] Dasich der Ringkanal 19 in Strömungsrichtung der Druckluftdurch die Durchtrittsöffnung 5 erweitert,gelangt die aus der Bohrung 14 austretende Harnstoff-Wasser-Lösung einwandfreizu den Überströmkanälen 26.
    权利要求:
    Claims (12)
    [1] Mischeinrichtung für Abgasnachbehandlungsvorrichtungenfür Dieselmotorenvon Kraftfahrzeugen, mit wenigstens einer Druckluftleitung, dieDruckluft einem Mischbereich zuführt,in den wenigstens eine Zuführleitungeines Abgasnachbehandlungsmediums, vorzugsweise 32,5 %ige Harnstoff-Wasser-Lösung, undwenigstens eine Bohrung zu einem Sensor münden und der wenigstens eineNaß- und eineTrockenzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung derBohrung (16) in der Naßzonedes Mischbereiches (13) liegt.
    [2] Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß derMischbereich (13) einem Diffusor (4) nachgeschaltetist.
    [3] Mischeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß derDiffusor (4) Abstand von der Mündung der Bohrung (16)hat.
    [4] Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß dieBohrung (16) in Richtung auf den Sensor (17) ansteigendverläuft.
    [5] Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß dieMündungder Bohrung (16) im Bereich zwischen dem Diffusor (4) undder Mündungder Zuführ leitung(14) fürdas Abgasnachbehandlungsmedium liegt.
    [6] Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, daß derMündungder Zuführleitung(14) fürdas Abgasnachbehandlungsmedium wenigstens eine Zerstäuberdüse nachgeschaltetist.
    [7] Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis6, dadurch gekennzeichnet, daß inden Diffusor (4) wenigstens eine Zuführbohrung (26) für das Abgasnachbehandlungsmediummündet.
    [8] Mischeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß dieZuführbohrung(26) in mindestens einen Aufnahmeraum (19) mündet, inden die Zuführleitung(14) fürdas Abgasnachbehandlungsmedium mündet.
    [9] Mischeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß derAufnahmeraum (19) ein Ringkanal ist.
    [10] Mischeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurchgekennzeichnet, daß derAufnahmeraum (19) am Diffusor (4) vorgesehen ist.
    [11] Mischeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß derAufnahmeraum (19) in der Mantelfläche (25) des Diffusors(4) vorgesehen ist.
    [12] Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis11, dadurch gekennzeichnet, daß dieZuführbohrung(26) unter einem spitzen Winkel geneigt zur Strömungsrichtungder Druckluft verläuft.
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