DE102011078181A1 - Apparatus and method for introducing a reducing agent in an exhaust line - Google Patents

Apparatus and method for introducing a reducing agent in an exhaust line Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit wenigstens einem in dem Abgasstrang angeordneten Hohlelement (4, 6; 18) und wenigstens einer Zuleitung, die ausgebildet ist, um dem Hohlelement (4, 6; 18) Reduktionsmittel zuzuführen. Das wenigstens eine Hohlelement (4, 6; 18) erstreckt sich in einer Ebene, die quer zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist. In dem Hohlelement (4, 6; 18) ist wenigstens eine Öffnung (12) ausgebildet, die es ermöglicht, das Reduktionsmittel aus dem Hohlelement (4, 6; 18) in den Abgasstrang einzuführen.The invention relates to a device for introducing a reducing agent into an exhaust gas line of an internal combustion engine having at least one hollow element (4, 6, 18) arranged in the exhaust gas line and at least one feed line which is designed to supply reducing agent to the hollow element (4, 6; , The at least one hollow element (4, 6, 18) extends in a plane which is aligned transversely to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust gas line. At least one opening (12) is formed in the hollow element (4, 6, 18), which makes it possible to introduce the reducing agent from the hollow element (4, 6, 18) into the exhaust gas line.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrang zu erreichen.The invention relates to a device and a method for introducing a reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine in order to achieve the most uniform possible distribution of the reducing agent in the exhaust system.

Stand der Technik:State of the art:

Bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ist die Einhaltung von Grenzwerten für die Schadstoffemissionen oberstes Ziel. Gerade bei Dieselmotoren ist eine NOx-Reduzierung zwingend erforderlich, um die vorgegebenen Grenzwerte einzuhalten.In the development of internal combustion engines, the adherence to limit values for the pollutant emissions is the highest goal. In the case of diesel engines in particular, NOx reduction is absolutely necessary in order to comply with the prescribed limits.

Eine Möglichkeit der NOx-Reduzierung ist die selektive katalytische Reduktion (SCR). Bei diesem System wird eine Harnstoffwasserlösung in den Abgastrakt eingesprüht. In den heißen Abgasen entwickelt sich Ammoniakgas, mit dem die Stickoxide selektiv reduziert werden können.One way of reducing NOx is Selective Catalytic Reduction (SCR). In this system, a urea water solution is sprayed into the exhaust tract. In the hot exhaust gases, ammonia gas develops, with which the nitrogen oxides can be selectively reduced.

Die Harnstoffwasserlösung kann auf verschiedene Art und Weise dem Abgas zugegeben werden. Alternativ kann den Abgasen statt einer Harnstoffwasserlösung auch Ammoniak in Gasform zugeführt werden.The urea water solution can be added to the exhaust in various ways. Alternatively, the exhaust gases instead of a urea water solution and ammonia can be supplied in gaseous form.

DE 197 38 859 A1 zeigt eine Gemischabgabevorrichtung für ein Abgassystem, bei der ein ringförmiger Sprühkörper, der einen umlaufenden Verteilerkanal sowie mehrere Sprühkanäle aufweist, in den Abgasstrang eingebracht wird. Über eine Gemischzuführungsleitung wird ein Gemisch aus Druckgas und Harnstoff-Wasser-Lösung zugeführt und stromaufwärts des Katalysators in die Abgasströmung eingebracht. DE 197 38 859 A1 shows a mixture delivery device for an exhaust system in which an annular spray body having a circumferential distribution channel and a plurality of spray channels is introduced into the exhaust line. A mixture of compressed gas and urea-water solution is fed via a mixture supply line and introduced into the exhaust gas flow upstream of the catalyst.

Offenbarung der Erfindung:Disclosure of the invention:

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels, insbesondere einen gasförmigen Reduktionsmittels wie beispielsweise Ammoniak, in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, mit der eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrang erreicht wird.An object of the invention is to provide a device for injecting a reducing agent, in particular a gaseous reducing agent such as ammonia, into the exhaust gas line of an internal combustion engine with which the most uniform possible distribution of the reducing agent in the exhaust gas system is achieved.

Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach dem Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 9 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The object is achieved by a device according to the invention according to independent claim 1 and a method according to claim 10. The dependent claims 2 to 9 describe advantageous embodiments of a device according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors weist wenigstens ein in dem Abgasstrang angeordnetes Hohlelement und wenigstens eine Zuleitung auf, die ausgebildet ist, um dem Hohlelement Reduktionsmittel zuzuführen. Das wenigstens eine Hohlelement erstreckt sich in einer Ebene, die quer zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist. In dem Hohlelement ist wenigstens eine Öffnung ausgebildet, die es ermöglicht, dass Reduktionsmittel aus dem Hohlelement in den Abgasstrang strömt.An apparatus according to the invention for introducing a reducing agent into an exhaust gas line of an internal combustion engine has at least one hollow element arranged in the exhaust gas line and at least one feed line, which is designed to supply reducing agent to the hollow element. The at least one hollow element extends in a plane which is aligned transversely to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust system. In the hollow element, at least one opening is formed which allows reducing agent to flow from the hollow element into the exhaust gas line.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Hohlelemente und Öffnungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird beim Einbringen des gasförmigen Reduktionsmittels in den Abgasstrang eine gleichmäßige Verteilung der Konzentration des Reduktionsmittels im Abgasstrang erreicht. Insbesondere bei kurzen Mischstrecken hat dies eine Steigerung des Wirkungsgrades zur Folge. Bei direkter Dosierung von Ammoniak muss ein im Abgasstrang angeordneter Katalysator keine Thermo-/bzw. Hydrolyse durchführen, was insbesondere bei niedrigen Temperaturen vorteilhaft ist.The inventive arrangement of the hollow elements and openings of a device according to the invention, a uniform distribution of the concentration of the reducing agent in the exhaust line is achieved when introducing the gaseous reducing agent in the exhaust system. This results in an increase in efficiency, especially in the case of short mixing sections. In the case of direct metering of ammonia, a catalyst arranged in the exhaust gas line does not have to be thermo-thermally insulated. Hydrolysis perform, which is particularly advantageous at low temperatures.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren des Einbringens eines insbesondere gasförmigen Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren insbesondere einschließt, das insbesondere gasförmige Reduktionsmittel durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in den Abgasstrang einzubringen. Durch das erfindungsgemäße Einbringen eines insbesondere gasförmigen Reduktionsmittels wird eine besonders homogene Vermischung des eingebrachten Reduktionsmittels mit den Abgasen, die durch den Abgasstrang strömen, erreicht. Dies ermöglicht eine besonders effektive Reduktion der in den Abgasen enthaltenen Stickoxide über den gesamten Querschnitt des Abgasstrangs.The invention also encompasses a method of introducing a particular gaseous reducing agent into an exhaust gas line of an internal combustion engine, wherein the method includes, in particular, introducing the particular gaseous reducing agent into the exhaust gas line by means of a device according to the invention. The inventive introduction of a particular gaseous reducing agent is a particularly homogeneous mixing of the introduced reducing agent with the exhaust gases, which flow through the exhaust line achieved. This allows a particularly effective reduction of the nitrogen oxides contained in the exhaust gases over the entire cross section of the exhaust system.

In einer Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine Öffnung auf, die so ausgerichtet ist, dass das Reduktionsmittel parallel zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang aus dem Hohlelement in den Abgasstrang strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine der Öffnungen so ausgerichtet sein, dass das Reduktionsmittel mit einer Querkomponente, insbesondere in einem rechten Winkel, zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang in den Abgasstrang strömt. Durch die Ausrichtung der Öffnungen, durch die das Reduktionsmittel aus dem Hohlelement austritt und in den Abgasstrang strömt, kann der Einströmwinkel, in dem das Reduktionsmittel aus dem Hohlelement in den Abgasstrang einströmt, geeignet eingestellt werden, um eine optimale und insbesondere besonders gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels in den Abgasen im Abgasstrang zu erreichen.In one embodiment, the device according to the invention has at least one opening, which is aligned so that the reducing agent can flow parallel to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust line from the hollow element in the exhaust line. Alternatively or additionally, at least one of the openings may be aligned such that the reducing agent flows with a transverse component, in particular at a right angle, to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust gas line into the exhaust gas line. As a result of the orientation of the openings through which the reducing agent exits the hollow element and flows into the exhaust line, the inflow angle in which the reducing agent flows from the hollow element into the exhaust line can be suitably adjusted in order to ensure optimum and in particular particularly uniform distribution of the reducing agent to reach in the exhaust gases in the exhaust system.

In einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Hohlelement schneckenförmig ausgebildet, so dass es sich spiralförmig vom Zentrum des Abgasstrangs in seinen Randbereich erstreckt. Dabei ist das Hohlelement vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, die quer, insbesondere senkrecht, zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist. Durch ein schnecken- bzw. spiralförmig ausgebildetes Hohlelement kann der gesamte Querschnitt des Abgasstrangs durch ein einziges Hohlelement abgedeckt werden. Mit einem einzigen Hohlelement lässt sich eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrang erreichen. Die Kosten für zusätzliche Hohlelemente und deren Montage können eingespart werden.In one embodiment, the at least one hollow element is helical, so that it extends spirally from the center of the exhaust line in its edge region. In this case, the hollow element is preferably arranged in a plane which is aligned transversely, in particular perpendicularly, to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust gas line. By a helical or spiral-shaped hollow element, the entire cross section of the exhaust gas line can be covered by a single hollow element. With a single hollow element, a uniform distribution of the reducing agent in the exhaust system can be achieved. The cost of additional hollow elements and their assembly can be saved.

Das Reduktionsmittel kann dem Hohlelement im Zentrum des Abgasstrangs zugeführt werden, so dass es durch das schnecken- bzw. spiralförmige Hohlelement in die äußeren Bereiche des Abgasstrangs strömt. Alternativ kann das Reduktionsmittel dem schnecken- bzw. spiralförmigen Hohlelement an dessen äußerem Ende zugeführt werden, so dass es durch das Hohlelement in Richtung des Zentrums des Abgasstrangs strömt. Entlang des Verlaufs des Hohlelements sind Öffnungen ausgebildet, durch die im Betrieb jeweils ein Teil des Reduktionsmittels aus dem Hohlelement in den Abgasstrang strömt und das Reduktionsmittel gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Abgasstrangs verteilt wird.The reducing agent can be supplied to the hollow element in the center of the exhaust gas line, so that it flows through the helical or spiral-shaped hollow element into the outer regions of the exhaust gas line. Alternatively, the reducing agent may be supplied to the screw-shaped or spiral-shaped hollow element at its outer end, so that it flows through the hollow element in the direction of the center of the exhaust gas line. Along the course of the hollow element, openings are formed through which, during operation, a part of the reducing agent flows out of the hollow element into the exhaust gas line and the reducing agent is distributed uniformly over the entire cross section of the exhaust gas line.

In einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das wenigstens eine Hohlelement in radialer Richtung durch den Querschnitt des Abgasstrangs. Entlang des Verlaufs des Hohlelements sind Öffnungen ausgebildet, durch die im Betrieb jeweils ein Teil des Reduktionsmittels aus dem Hohlelement in den Abgasstrang strömt. Durch ein sich in radialer Richtung durch einen Querschnitt des Abgasstrangs erstreckendes Hohlelement können verschiedene Bereiche in unterschiedlichen radialen Abständen vom Zentrum bzw. dem Umfang des Abgasstrangs gleichmäßig mit Reduktionsmittel versorgt werden.In one exemplary embodiment, the at least one hollow element extends in the radial direction through the cross section of the exhaust gas line. Along the course of the hollow element, openings are formed through which a part of the reducing agent in each case flows out of the hollow element into the exhaust gas line during operation. By means of a hollow element extending in the radial direction through a cross section of the exhaust gas line, different regions at different radial distances from the center or the periphery of the exhaust gas line can be uniformly supplied with reducing agent.

In einer Ausführungsform sind mehrere Hohlelemente vorgesehen, und die Hohlelemente sind vorzugsweise in Form eines Gitters angeordnet, das quer, insbesondere in einem rechten Winkel zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist. In jedem der Hohlelemente ist eine Anzahl von Öffnungen vorgesehen, die einen Austritt von Reduktionsmittel in den Abgasstrang ermöglichen.In one embodiment, a plurality of hollow elements are provided, and the hollow elements are preferably arranged in the form of a grid, which is aligned transversely, in particular at a right angle to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust system. In each of the hollow elements, a number of openings is provided, which allow an exit of reducing agent in the exhaust system.

Durch gitterförmig angeordnete Hohlelemente, in denen jeweils mehrere Öffnungen ausgebildet sind, lässt sich der Querschnitt des Abgasstrangs besonders gleichmäßig mit Reduktionsmittel versorgen, so dass eine besonders homogene Durchmischung der Abgase im Abgasstrang mit dem zugeführten Reduktionsmittel erreicht werden kann.By lattice-shaped arranged hollow elements, in each of which a plurality of openings are formed, the cross section of the exhaust line can be particularly uniformly supplied with reducing agent, so that a particularly homogeneous mixing of the exhaust gases in the exhaust line can be achieved with the supplied reducing agent.

In einer Ausführungsform sind an und/oder zwischen den Hohlelementen Mischerklappen angeordnet, die ausgebildet sind, um die Abgasströmung im Abgasstrang ab- bzw. umzulenken. Durch derartige Mischerklappen, welche die Abgasströmung im Abgasstrang ab- bzw. umlenken, kann die Durchmischung der Abgase mit dem Reduktionsmittel verbessert werden, um eine möglichst homogene Verteilung des Reduktionsmittels in den Abgasen zu erreichen.In one embodiment, mixer flaps are arranged on and / or between the hollow elements, which flaps are designed to deflect or deflect the exhaust gas flow in the exhaust gas line. By such mixer flaps, which deflect the exhaust gas flow in the exhaust line or divert the mixing of the exhaust gases can be improved with the reducing agent in order to achieve the most homogeneous distribution of the reducing agent in the exhaust gases.

In einer Ausführungsform ist eine ringförmige Zuleitung vorgesehen, die ausgebildet ist, um dem Hohlelement bzw. den Hohlelementen das in den Abgasstrang einzuführende Reduktionsmittel zuzuführen. Eine ringförmige Zuleitung kann innerhalb oder außerhalb des Abgasstrangs ausgebildet sein. Durch eine ringförmige Zuleitung ist das Reduktionsmittel besonders gleichmäßig den im Abgasstrang angeordneten Hohlelementen zuführbar, wodurch eine besonders homogene Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrang erreicht wird.In one embodiment, an annular feed line is provided, which is designed to supply the hollow element or the hollow elements to be introduced into the exhaust line reducing agent. An annular feed line may be formed inside or outside the exhaust line. By an annular feed line, the reducing agent is particularly evenly supplied to the hollow elements arranged in the exhaust line, whereby a particularly homogeneous distribution of the reducing agent is achieved in the exhaust system.

In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen des Reduktionsmittels an einem Dichtungsring oder Flansch, der in der Abgasleitung angeordnet ist, angebracht. An einem im Abgasstrang angeordneten Dichtungsring und/oder Flansch kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig montiert werden. Insbesondere können zusätzliche Unterbrechungen (Schnitte) in der Abgasleitung, die zu Leck führen können, vermieden werden.In one embodiment, the device according to the invention for introducing the reducing agent is attached to a sealing ring or flange, which is arranged in the exhaust pipe. At a arranged in the exhaust gas ring and / or flange, a device according to the invention can be mounted particularly simple and inexpensive. In particular, additional interruptions (cuts) in the exhaust pipe, which can lead to leakage, can be avoided.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 a first embodiment of a device according to the invention.

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 A second embodiment of a device according to the invention.

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 A third embodiment of a device according to the invention.

4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 A fourth embodiment of a device according to the invention.

5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 5 A fifth embodiment of a device according to the invention.

6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 6 A sixth embodiment of a device according to the invention.

In den 1 bis 6 erstreckt sich der Abgasstrang jeweils senkrecht zu Zeichenebene, so dass die Figuren einen Querschnitt durch den Abgasstrang zeigen.In the 1 to 6 extends the exhaust line each perpendicular to the plane, so that the figures show a cross section through the exhaust system.

In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder gleichartige Komponenten. Eine Beschreibung der Komponenten erfolgt jeweils nur für die erste Ausführungsform, wobei es sich versteht, dass für die folgenden Ausführungsformen jeweils dieselbe Beschreibung gilt, solange es nicht ausdrücklich anders gesagt ist. In all figures, like reference numerals designate the same or similar components. A description of the components is provided only for the first embodiment, it being understood that the same description applies to the following embodiments, unless expressly stated otherwise.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wie es in der 1 gezeigt ist, ist an einer Stelle des Abgasstrangs angeordnet, an der zwei Rohrleitungen des Abgasstrangs aneinander stoßen und der Übergang durch einen Dichtungsring 2 abgedichtet ist. A device according to the invention according to a first embodiment, as shown in the 1 is shown, is disposed at a position of the exhaust line, at the two pipes of the exhaust line abut each other and the transition through a sealing ring 2 is sealed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels weist eine Ringleitung 8 auf, die sich auf der Höhe des Dichtungsrings 2 um den Umfang des Abgasstrangs erstreckt und an wenigstens einer Stelle mit einer Zuleitung 10 verbunden ist. Die Zuleitung 10 ist ausgebildet, um der Ringleitung 8 das einzuspritzende Reduktionsmittel. in diesem Fall ein gasförmiges Reduktionsmittel, von einer externen, in der 1 nicht gezeigten Quelle zuzuführen.The inventive device of the first embodiment has a loop 8th on, which is at the height of the sealing ring 2 extends around the circumference of the exhaust line and at least one point with a supply line 10 connected is. The supply line 10 is trained to the ring line 8th the reducing agent to be injected. in this case a gaseous reducing agent, from an external, in the 1 supply source not shown.

Einander gegenüber liegende Stellen der Ringleitung 8 sind durch hohl ausgebildete Stege 4, 6, die durch in der Dichtung 2 ausgebildete Durchbrüche in den Abgasstrang eintreten und sich durch diesen erstrecken, miteinander verbunden. Das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist senkrecht verlaufende Stege 4 und waagrecht verlaufende Stege 6 auf, die im Inneren des Abgasstrangs ein rechtwinkliges Gitter bilden. Die rechtwinklige Anordnung der Stege 4, 6 ist jedoch nur beispielhaft und es sind auch Anordnungen denkbar, in denen die Stege 4, 6 in einem anderen Winkel zueinander angeordnet sind und so ein spitz- bzw. stumpfwinkliges Gitter bilden.Mutually opposite points of the loop 8th are by hollow trained webs 4 . 6 that through in the seal 2 formed penetrate breakthroughs in the exhaust system and extend through this, connected to each other. That in the 1 embodiment shown has vertically extending webs 4 and horizontal walkways 6 on, which form a rectangular grid inside the exhaust line. The right-angled arrangement of the bars 4 . 6 However, is only exemplary and there are arrangements are conceivable in which the webs 4 . 6 are arranged at a different angle to each other and so form a pointed or obtuse-angled grid.

An den Stegen 4, 6 sind Mischerklappen 14 befestigt, die ausgebildet sind, um die senkrecht zur Zeichenebene durch den Abgasstrang strömenden Abgase abzulenken und insbesondere zu verwirbeln, um so eine möglichst homogene Durchmischung der Abgase im Abgasstrang mit dem eingespritzten Reduktionsmittel zu bewirken.At the jetties 4 . 6 are mixer flaps 14 attached, which are adapted to deflect the perpendicular to the plane through the exhaust gas flowing exhaust gases and in particular to swirl, so as to bring about a homogeneous mixing of the exhaust gases in the exhaust line with the injected reducing agent.

In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Mischerklappen 14 derart ausgebildet, dass sie die durch den Abgasstrang strömenden Abgase jeweils abwechselnd nach oben und unten ablenken; dadurch wird eine besonders effektive Durchmischung der Abgase mit dem eingespritzten Reduktionsmittel erreicht.In the in the 1 embodiment shown are the mixer flaps 14 designed such that they divert the exhaust gases flowing through the exhaust line alternately up and down; This achieves a particularly effective mixing of the exhaust gases with the injected reducing agent.

Die hohl ausgebildeten Stege 4, 6 stehen in Verbindung mit der Ringleitung 8 und weisen im Inneren des Abgasstrangs Öffnungen 12 auf. Durch die Zuleitung 10 der Ringleitung 8 zugeführtes Reduktionsmittel strömt von der Ringleitung 8 in die in den Stegen 4, 6 ausgebildeten Hohlräume und von dort durch die Öffnungen 12 in den Abgasstrang, wo es sich mit dem durch die Mischerklappen 14 verwirbelten Abgasen vermischt, um mit Hilfe eines stromabwärts der Vorrichtung angeordneten, in der 1 nicht gezeigten Katalysators die in den Abgasen enthaltenen Stickoxide zu reduzieren.The hollow trained webs 4 . 6 stand in connection with the ring line 8th and have openings inside the exhaust line 12 on. Through the supply line 10 the ring line 8th supplied reducing agent flows from the loop 8th in the jetties 4 . 6 trained cavities and from there through the openings 12 into the exhaust system, where it goes with the through the mixer flaps 14 entangled exhaust gases mixed to be arranged by means of a downstream of the device, in the 1 Not shown catalyst to reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gases.

2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Anstelle von Stegen 4, 6, die in Form eines rechtwinkligen Gitters angeordnet sind, sind die Hohlelemente 18 als drei konzentrisch um das Zentrum des Abgasstrangs angeordnete Ringe ausgebildet, die durch eine radial vom äußeren Umfang zum Zentrum des Abgasstrangs verlaufende Zuleitung 10 miteinander verbunden sind. Die Zuleitung 10 führt das Reduktionsmittel von einer externen, nicht gezeigten Quelle den ringförmig ausgebildeten Hohlelementen 18 zu. Die ringförmigen Hohlelemente weisen jeweils eine Anzahl von Öffnungen 12 auf, durch die das Reduktionsmittel aus den ringförmigen Hohlelementen 18 in den Abgasstrang strömt. Zwischen den ringförmigen Hohlelementen 18 sind Mischerklappen 14 angeordnet, um die Abgase, die durch den Abgasstrang strömen, umzulenken und insbesondere zu verwirbeln, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zugeführten Reduktionsmittels mit den Abgasen zu bewirken. 2 shows an alternative embodiment of a device according to the invention. Instead of webs 4 . 6 , which are arranged in the form of a rectangular grid, are the hollow elements 18 formed as three concentrically arranged around the center of the exhaust gas line rings, passing through a radially extending from the outer periphery to the center of the exhaust line feed line 10 connected to each other. The supply line 10 The reducing agent from an external source, not shown, the ring-shaped hollow elements 18 to. The annular hollow elements each have a number of openings 12 on, through which the reducing agent from the annular hollow elements 18 flows into the exhaust system. Between the annular hollow elements 18 are mixer flaps 14 arranged to divert the exhaust gases flowing through the exhaust line, and in particular to swirl, to effect a uniform distribution of the supplied reducing agent with the exhaust gases.

In radialer Richtung verlaufende Stege 20, welche die ringförmigen Hohlelemente 18 miteinander verbinden, erhöhen die Festigkeit und insbesondere die Steifigkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.In the radial direction extending webs 20 , which the annular hollow elements 18 connect together, increase the strength and in particular the rigidity of a device according to the invention according to the second embodiment.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf der Höhe eines Flansches 3, der an einem Abgasstrang ausgebildet ist, angeordnet ist. Der Flansch 3 weist in seinem äußeren Bereich eine Anzahl von Bohrungen 5 auf, durch die der Flansch 3 mit einem zweiten Flansch verschraubbar ist. 3 shows a third embodiment of a device according to the invention, at the height of a flange 3 , which is formed on an exhaust line, is arranged. The flange 3 has a number of holes in its outer area 5 on, through which the flange 3 can be screwed with a second flange.

Auf der in radialer Richtung inneren Seite des Flansches 3 ist eine um den Abgasstrang verlaufende Ringleitung 8 ausgebildet, die über einen radialen Zulauf 10 mit dem einzuspritzenden Reduktionsmittel versorgbar ist.On the radially inner side of the flange 3 is a loop around the exhaust system 8th formed, which has a radial inlet 10 can be supplied with the reducing agent to be injected.

Von der Ringleitung 8 zweigen mehrere radiale Hohlelemente 18 ab, die sich vom Umfang in Richtung auf das Zentrum des Abgasstrangs erstrecken. Die Hohlelemente 18 können alle die gleiche Länge oder, wie in der 3 gezeigt, unterschiedliche Längen haben und sind jeweils mit mehreren Öffnungen 12 ausgebildet, durch die das einzuspritzende Reduktionsmittel, das den radialen Hohlelementen 18 durch den Zulauf 10 und die Ringleitung 8 zugeführt worden ist, aus den Hohlelementen 18 in den Abgasstrang einströmen kann.From the ring line 8th branches several radial hollow elements 18 which extend from the periphery towards the center of the exhaust line. The hollow elements 18 can all be the same length or as in the 3 shown to have different lengths and are each with multiple openings 12 formed, through which the reducing agent to be injected, the radial hollow elements 18 through the inlet 10 and the ring line 8th has been supplied from the hollow elements 18 can flow into the exhaust system.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der die Hohlelemente 18 kammartig angeordnet sind. In dem in 4 gezeigten Beispiel erstrecken sich die Hohlelemente 18 ausgehend von der Zuleitung 10 im Wesentlichen parallel zueinander durch den Abgasstrang. Es versteht sich, dass die Hohlelemente 18 auch in einem gewissen Winkel zueinander stehen können. 4 shows a further embodiment of a device according to the invention, in which the hollow elements 18 are arranged comb-like. In the in 4 As shown, the hollow elements extend 18 starting from the supply line 10 essentially parallel to one another through the exhaust gas line. It is understood that the hollow elements 18 can also be at a certain angle to each other.

Die von der Zuleitung 10 ausgehenden, kammartig angeordneten Hohlelemente 18 können durch in der 4 nicht gezeigte Stege am Umfang des Abgasstrangs fixiert sein, um die mechanische Stabilität der Vorrichtung zu erhöhen.The from the supply line 10 outgoing, comb-like arranged hollow elements 18 can go through in the 4 not shown webs may be fixed to the periphery of the exhaust line to increase the mechanical stability of the device.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel weisen die Hohlelemente 18 jeweils mehrere Öffnungen 12 auf, durch die das einzuspritzende Reduktionsmittel im Betrieb aus den Hohlelementen 18 in den Abgasstrang gelangt. Auch diese Öffnungen 12 können parallel, schräg und/oder in einem rechten Winkel zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet sein.Also in this embodiment, the hollow elements 18 each several openings 12 on, by which the reducing agent to be injected from the hollow elements during operation 18 into the exhaust system. Also these openings 12 can be aligned parallel, obliquely and / or at a right angle to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust system.

5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist ein einziges Hohlelement 18 auf, das sich spiral- bzw. schneckenförmig von einem äußeren Bereich des Abgasstrangs in sein Zentrum erstreckt. Über eine an einem äußeren Ende des Hohlelements 18 ausgebildete Zuleitung 10 wird dem Hohlelement 18 das einzuspritzende Reduktionsmittel zugeführt. Das Reduktionsmittel strömt durch das schnecken- bzw. spiralförmige Hohlelement 18 von einem äußeren Umfangsbereich des Abgasstrangs in Richtung dessen Zentrums. Durch entlang des Hohlelements 18 ausgebildete Öffnungen 12 gelangt jeweils ein Teil des zugeführten Reduktionsmittels in den Abgasstrang, so dass das Reduktionsmittel gleichmäßig über den gesamten Querschnitt in den Abgasstrang eingebracht wird, um eine möglichst homogene Vermischung des Reduktionsmittels mit den Abgasen im Abgasstrang zu erreichen. 5 shows a fifth embodiment of a device according to the invention. The device according to the fifth embodiment has a single hollow element 18 which spirally extends from an outer portion of the exhaust line to its center. About one at an outer end of the hollow element 18 trained supply line 10 becomes the hollow element 18 supplied to the injected reducing agent. The reducing agent flows through the helical element 18 from an outer peripheral portion of the exhaust line toward the center thereof. Through along the hollow element 18 trained openings 12 In each case, a portion of the supplied reducing agent enters the exhaust line, so that the reducing agent is introduced uniformly over the entire cross section in the exhaust line in order to achieve the most homogeneous possible mixing of the reducing agent with the exhaust gases in the exhaust system.

In radialer Richtung benachbarte Bereiche des schneckenförmigen Hohlelements 18 sind durch sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Stege 20 miteinander verbunden, um die mechanische Stabilität des schnecken- bzw. spiralförmigen Hohlelements 18 zu erhöhen. Insbesondere ist ein derartiges Hohlelement 18, das durch in radialer Richtung verlaufende Stege 20 verstärkt wird, widerstandsfähig gegenüber Kräften, die durch die Abgasströmung im Abgasstrang auf das Hohlelement 18 ausgeübt werden.In the radial direction adjacent areas of the screw-shaped hollow element 18 are by substantially radially extending webs 20 interconnected to the mechanical stability of the helical screw or spiral element 18 to increase. In particular, such a hollow element 18 that passes through webs extending in the radial direction 20 is reinforced, resistant to forces caused by the exhaust gas flow in the exhaust line to the hollow element 18 be exercised.

Das in der 5 gezeigte schnecken- bzw. spiralförmige Hohlelement 18 weist in etwa drei Windungen auf. Dies ist jedoch nur beispielhaft und die Anzahl der Windungen kann in Abhängigkeit vom Durchmesser des Abgasstrangs und dem Durchmesser des Hohlelements 18 geeignet gewählt werden.That in the 5 shown snail or spiral hollow element 18 has about three turns. However, this is only an example and the number of turns may depend on the diameter of the exhaust line and the diameter of the hollow element 18 be selected suitable.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ebenfalls ein schnecken- bzw. spiralförmig ausgebildetes Hohlelement 18 aufweist, das sich in einer Ebene des Abgasstrangs erstreckt, die in einem rechten Winkel zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist. 6 shows a further embodiment of a device according to the invention, which also has a helical or spiral-shaped hollow element 18 extending in a plane of the exhaust line, which is aligned at a right angle to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust line.

Im Gegensatz zu dem in der 5 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Zuleitung 10, durch die dem Hohlelement 18 das einzuführende Reduktionsmittel zugeführt wird, radial vom äußeren Bereich des Abgasstrangs zu dessen Zentrum und geht dort in das Hohlelement 18 über, so dass das einzuspritzende Reduktionsmittel dem Hohlelement 18 durch die Zuleitung 10 im Zentrum des Abgasstrangs zugeführt wird, und durch das Hohlelement 18 spiralförmig nach außen strömt. Dabei gelangt jeweils ein Teil des Reduktionsmittels durch in dem Hohlelement 18 ausgebildete Öffnungen 12 in den Abgasstrang.In contrast to that in the 5 the embodiment shown, the supply line runs 10 through which the hollow element 18 the reducing agent to be introduced is supplied radially from the outer region of the exhaust gas line to its center and there goes into the hollow element 18 over, so that the reducing agent to be injected the hollow element 18 through the supply line 10 in the center of the exhaust line, and through the hollow element 18 spirally flows outwards. In each case, a part of the reducing agent passes through in the hollow element 18 trained openings 12 in the exhaust system.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind Bereiche des Hohlelements 18, die in radialer Richtung einander benachbart sind, durch in radialer Richtung verlaufende Stege 20 miteinander verbunden, um die mechanische Stabilität der Vorrichtung und insbesondere des Hohlelements 18 zu erhöhen.Also in this embodiment are areas of the hollow member 18 , which are adjacent to each other in the radial direction, by radially extending webs 20 interconnected to the mechanical stability of the device and in particular of the hollow element 18 to increase.

An den Stegen 20 können zusätzlich in den 5 und 6 nicht gezeigte Mischerklappen angeordnet sein, wie sie in den 1 und 2 gezeigt sind, um die Abgasströmung im Abgasstrang zu beeinflussen und eine bessere Vermischung der Abgase mit dem eingespritzten Reduktionsmittel zu erreichen.At the jetties 20 can additionally in the 5 and 6 Not shown mixer flaps are arranged as shown in the 1 and 2 are shown to influence the exhaust gas flow in the exhaust line and to achieve a better mixing of the exhaust gases with the injected reducing agent.

In allen gezeigten Ausführungsbeispielen können die Öffnungen 12 sowohl parallel zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang als auch in einem beliebigen, insbesondere rechten Winkel zur Strömungsrichtung der Abgase angeordnet sein, um eine optimale, insbesondere homogene Vermischung des eingespritzten Reduktionsmittels mit den durch den Abgasstrang strömenden Abgasen zu erreichen.In all embodiments shown, the openings 12 be arranged parallel to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust system and at any, in particular right angle to the flow direction of the exhaust gases to achieve optimal, in particular homogeneous mixing of the injected reducing agent with the exhaust gases flowing through the exhaust line.

Die Öffnungen 12 haben vorzugsweise einen Durchmesser, der jeweils kleiner als ein Zehntel des Durchmessers des jeweiligen Hohlelements 4, 6, 18 ist, um den Druckabfall im Hohlelement 4, 6, 18 über seinen Verlauf möglichst gering zu halten und so ein gleichmäßiges Einbringen des Reduktionsmittels in den Abgasstrang zu gewährleisten. The openings 12 preferably have a diameter which is in each case smaller than one tenth of the diameter of the respective hollow element 4 . 6 . 18 is the pressure drop in the hollow element 4 . 6 . 18 To keep as low as possible over its course and thus to ensure a uniform introduction of the reducing agent in the exhaust system.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie beispielhaft in den 1 bis 6 gezeigt ist, ermöglicht es, ein gasförmiges Reduktionsmittel effektiv in den Abgasstrang eines Verbrennungsmotors einzubringen und dabei eine sehr gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrang zu erreichen. Die Erfindung ist dabei nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsformen, die unter den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen. A device according to the invention, as exemplified in the 1 to 6 is shown, makes it possible to effectively introduce a gaseous reducing agent in the exhaust line of an internal combustion engine and thereby achieve a very uniform distribution of the reducing agent in the exhaust system. The invention is not limited to the embodiments shown in the figures, but includes all embodiments that fall within the scope of the following claims.

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Claims (10)

Vorrichtung zum Einbringen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens einem in dem Abgasstrang angeordneten Hohlelement (4, 6; 18), wobei in dem Hohlelement (4, 6; 18) wenigstens eine Öffnung (12) ausgebildet ist, die es ermöglicht, das Reduktionsmittel aus dem Hohlelement (4, 6; 18) in den Abgasstrang einzuführen, und wenigstens einer Zuleitung, die ausgebildet ist, um dem Hohlelement (4, 6; 18) das Reduktionsmittel zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine Hohlelement (4, 6; 18) in einer Ebene erstreckt, die quer zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang ausgerichtet ist.Device for introducing a reducing agent into an exhaust gas line of an internal combustion engine, with at least one hollow element arranged in the exhaust gas line (US Pat. 4 . 6 ; 18 ), wherein in the hollow element ( 4 . 6 ; 18 ) at least one opening ( 12 ) is formed, which makes it possible, the reducing agent from the hollow element ( 4 . 6 ; 18 ) to introduce into the exhaust line, and at least one supply line, which is adapted to the hollow element ( 4 . 6 ; 18 ) supply the reducing agent, characterized in that the at least one hollow element ( 4 . 6 ; 18 ) extends in a plane which is aligned transversely to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust line. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Öffnung (12) so ausgerichtet ist, dass das Reduktionsmittel parallel zur Strömungsrichtung der Abgase aus dem Hohlraum (4, 6; 18) in den Abgasstrang einströmt.Device according to claim 1, wherein the at least one opening ( 12 ) is aligned so that the reducing agent parallel to the flow direction of the exhaust gases from the cavity ( 4 . 6 ; 18 ) flows into the exhaust system. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Öffnung (12) so ausgerichtet ist, dass das Reduktionsmittel mit einer Querkomponente zur Strömungsrichtung der Abgase im Abgasstrang, insbesondere rechtwinkelig, aus dem Hohlraum (4, 6; 18) in den Abgasstrang einströmt.Device according to claim 1, wherein at least one opening ( 12 ) is aligned so that the reducing agent with a transverse component to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust line, in particular at right angles, from the cavity ( 4 . 6 ; 18 ) flows into the exhaust system. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Hohlelement (18) schneckenförmig ausgebildet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one hollow element ( 18 ) is formed snail-shaped. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine Hohlelement (18) in radialer Richtung durch den Abgasstrang erstreckt. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one hollow element ( 18 ) extends in the radial direction through the exhaust line. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlelemente (4, 6) vorgesehen sind und die Hohlelemente (4, 6) in Form eines Gitters quer zur Strömungsrichtung der Abgase in dem Abgasstrang angeordnet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of hollow elements ( 4 . 6 ) are provided and the hollow elements ( 4 . 6 ) are arranged in the form of a grid transverse to the flow direction of the exhaust gases in the exhaust line. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer ringförmigen Zuleitung (8), die entlang des Umfangs des Abgasstrangs angeordnet und ausgebildet ist, um dem wenigstens einen Hohlelement (4, 6; 18) das Reduktionsmittel zuzuführen. Device according to one of the preceding claims with an annular feed line ( 8th ), which is arranged along the circumference of the exhaust line and is formed to the at least one hollow element ( 4 . 6 ; 18 ) to supply the reducing agent. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung Mischerklappen (14) aufweist, die ausgebildet sind, um die Abgasströmung im Abgasstrang zu beeinflussen und insbesondere abzulenken. Device according to one of the preceding claims, wherein the device blends ( 14 ), which are designed to influence the exhaust gas flow in the exhaust line and in particular to deflect. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung an einem Flansch (3) oder einem Dichtungsring (2) des Abgasstrangs angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, wherein the device is attached to a flange ( 3 ) or a sealing ring ( 2 ) of the exhaust line is arranged. Verfahren des Einbringens eines Reduktionsmittels, insbesondere eines gasförmigen Reduktionsmittels, in einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren einschließt, das gasförmige Reduktionsmittel durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in den Abgasstrang einzubringen. A method of introducing a reducing agent, in particular a gaseous reducing agent, into an exhaust gas line of an internal combustion engine, the method including introducing the gaseous reducing agent into the exhaust gas line by a device according to one of claims 1 to 9.
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