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DE102018118819A1 - Asymmetrischer katalysatorkegel zur drallinduktion des abgasstroms - Google Patents

Asymmetrischer katalysatorkegel zur drallinduktion des abgasstroms Download PDF

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DE102018118819A1
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exhaust
cone
geometric center
exhaust passage
exhaust gas
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Ivan Flaminio Cozza
Claudio CIARAVINO
Andrea ARNONE
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Ein Abgasnachbehandlungs-(AN)-System beinhaltet erste und zweite AN-Vorrichtungen. Die erste AN-Vorrichtung beinhaltet Kegel mit einem Einlass, der durch einen Oberflächenbereich mit einem ersten geometrischen Zentrum und einem Auslass, der durch einen Oberflächenbereich mit einem zweiten geometrischen Zentrum definiert ist. Das AN-System beinhaltet auch einen Abgaskanal zum Transport des Abgasstroms vom ersten AN-Vorrichtungskegel zur zweiten AN-Vorrichtung und einen Injektor zum Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom innerhalb des Abgaskanals. Das erste geometrische Zentrum ist in einem vorgegebenen Abstand vom zweiten geometrischen Zentrum angeordnet und der Einlassbereich ist um ein vorgegebenes Verhältnis größer als der Auslassbereich. Der vorgegebene Abstand und das vorgegebene Verhältnis sind gemeinsam konfiguriert, um eine Verwirbelung zu induzieren und das Reduktionsmittel mit dem Abgasstrom innerhalb des Abgaskanals zu vermischen.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen asymmetrischen Katalysatorkegel zur Drallinduktion des Abgasstroms in einem Abgasnachbehandlungs-(AN)-System, das von einem Verbrennungsmotor verwendet wird.
  • Verschiedene Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung (AN), wie Partikelfilter und andere Vorrichtungen, wurden entwickelt, um Abgasemissionen aus Verbrennungsmotoren wirkungsvoll zu begrenzen. Eine der häufig verwendeten Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung bei einem modernen magerlauffähigen Verbrennungsmotor, wie etwa einem Selbstzünder- oder Dieselmotor, ist ein selektiver katalytischer Reduktions (SCR)-Katalysator.
  • Der SCR ist konfiguriert, um Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) mithilfe der NO2, die durch eine weitere Abgasnachbehandlungsvorrichtung erzeugt wird, umzuwandeln, typischerweise dem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC). Zum effektiven Entfernen von NOx erfordert der SCR-Umwandlungsprozess zudem eine vorgegebene Menge von Ammoniak (NH3) für das Vorhandensein im Abgasstrom.
  • Der SCR-Umwandlungsprozess kann zudem eine gesteuerte oder gemessene Menge eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom erfordern, das allgemein den Namen „Diesel-Abgas-Fluid“ (DEF) hat, wenn das Reduktionsmittel in Dieselmotoren verwendet wird. Diese Art Reduktionsmittel kann eine wässrige Harnstofflösung sein, die Wasser und Ammoniak beinhaltet.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Nachbehandlungs-(AN)-System für einen Abgasstrom von einem Verbrennungsmotor beinhaltet eine erste und eine zweite AN-Vorrichtung, die im Abgasstrom positioniert sind. Die erste AN-Vorrichtung beinhaltet einen ersten AN-Vorrichtungskegel mit einem Kegeleingang, der durch einen Einlassbereich mit einem ersten geometrischen Zentrum und einem Kegelausgang, der durch einen Auslassbereich mit einem zweiten geometrischen Zentrum definiert ist. Die zweite AN-Vorrichtung ist stromabwärts im Abgasstrom der ersten AN-Vorrichtung positioniert. Das AN-System beinhaltet auch einen Abgaskanal, der konfiguriert ist, um den Abgasstrom vom Kegelausgang des ersten AN-Vorrichtungskegels zum zweiten AN-Vorrichtungskegel zu transportieren, und einen Injektor, der konfiguriert ist, um ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom einzuführen, der vom Abgaskanal getragen wird, um dadurch die Schadstoffkonzentration zu reduzieren. Das erste geometrische Zentrum ist in einem vorgegebenen Abstand vom zweiten geometrischen Zentrum angeordnet und der Einlassbereich ist um ein vorgegebenes Verhältnis größer als der Auslassbereich. Der vorgegebene Abstand und das vorgegebene Verhältnis sind gemeinsam so konfiguriert, dass sie einen Drall im Abgasstrom induzieren und das eingebrachte Reduktionsmittel mit dem vom Abgaskanal mitgeführten Abgasstrom vermischen.
  • Der vorgegebene Abstand kann gleich oder größer als 8 mm sein.
  • Das vorgegebene Verhältnis kann gleich oder größer als 3.5:1 sein.
  • Der Abgaskanal kann eine konische Form aufweisen, die einen Weg für den Durchfluss von gemischtem Abgas und dem Reduktionsmittel zur zweiten AN-Vorrichtung definiert.
  • Der Abgaskanal kann durch das Fehlen einer dedizierten Einzelvorrichtung gekennzeichnet sein, d. h. eines Mischers, der konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel mit dem Abgasstrom stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung zu vermischen oder zu vermengen.
  • Die erste AN-Vorrichtung kann in einem ersten Gehäuse eingeschlossen sein, die zweite AN-Vorrichtung kann in einem zweiten Gehäuse eingeschlossen sein, und der Abgaskanal kann durch eine Transferleitung definiert werden, die das erste und das zweite Gehäuse verbindet. In einer derartigen Ausführungsform können das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse und die Transferleitung zu einer Einheit verbunden werden.
  • Der Injektor kann in der Transferleitung angeordnet sein.
  • Die erste AN-Vorrichtung kann entlang einer ersten Achse, die zweite AN-Vorrichtung kann entlang einer zweiten Achse, und die erste Achse kann im Wesentlichen quer zur zweiten Achse angeordnet werden.
  • Wie offenbart, kann der Verbrennungsmotor ein Selbstzündungsmotor sein, das Reduktionsmittel kann ein Diesel-Abgasfluid (DEF) mit einer wässrigen Lösung von Harnstoff aufweisen und der Schadstoff kann Stickoxid (NOx) sein.
  • Die erste AN-Vorrichtung kann entweder ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein magerer NOx Abscheider (LNT) sein. Die zweite AN-Vorrichtung kann ein Substrat mit Doppelfunktion sein, das einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet.
  • Es wird auch ein Fahrzeug mit Anwendung des zuvor beschriebenen AN-Systems offenbart.
  • Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der/den besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Abgassystem verbunden ist, das ein Nachbehandlungs-(AN)-System mit ersten und zweiten eng gekoppelten AN-Vorrichtungen zur Reduzierung der Abgasemissionen aufweist.
    • 2 ist eine schematische Darstellung des mit dem Abgassystem verbundenen Verbrennungsmotors mit dem in 1 dargestellten Nachbehandlungs-(AN)-System, wobei die erste AN-Vorrichtung einen durch einen Einlassbereich definierten Kegeleingang und einen durch einen Auslassbereich definierten Kegelauslass aufweist.
    • 3 ist eine schematische perspektivische Teilschnittansicht des in den 1 und 2 dargestellten AN-Systems, die eine relative Anordnung der geometrischen Zentren des Kegeleingangs und des Kegelausgangs der ersten AN-Vorrichtung veranschaulicht.
    • 4 ist eine schematische Teilschnittansicht des in den 1 und 2 dargestellten AN-Systems aus der Perspektive der ersten AN-Vorrichtung und veranschaulicht die relative Anordnung der geometrischen Zentren des Kegeleingangs und des Kegelausgangs der ersten AN-Vorrichtung.
    • 5 ist eine schematische Teilschnittansicht des in den 1 und 2 dargestellten AN-Systems aus der Perspektive der zweiten AN-Vorrichtung und veranschaulicht die relative Anordnung der geometrischen Zentren des Kegeleingangs und des Kegelausgangs der ersten AN-Vorrichtung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin in mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Motorfahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, der zum Antreiben des Fahrzeugs über angetriebene Räder 14 konfiguriert ist. Obwohl der Verbrennungsmotor 12 ein Fremdzündungsmotor sein kann, bezieht sich die nachfolgende Offenbarung ausdrücklich auf einen Selbstzündermotor oder Dieselmotor. Wie Fachleute aus diesem Bereich wissen, erfolgt die interne Verbrennung im Dieselmotor 12, wenn eine bestimmte Menge der Umgebungsluftströmung 16 mit einer zugemessenen Menge Dieselkraftstoff 18, der aus einem Kraftstoffbehälter 20 zugeführt wird, gemischt wird und das resultierende Luft-Kraftstoff-Gemisch im Motorzylinder komprimiert wird (nicht abgebildet).
  • Wie dargestellt, beinhaltet der Motor 12 einen Abgaskrümmer 22 und einen Turbolader 24. Dem Turbolader 24 wird durch einen Abgasstrom 26, der nach jeder Verbrennung durch einzelne Motorzylinder 12 über den Abgaskrümmer 22 freigesetzt wird, Energie zugeführt. Der Turbolader 24 ist mit einem Abgassystem 28 verbunden, das den Abgasstrom 26 aufnimmt, und schließlich den Gasstrom an die Umgebung abgibt, typischerweise auf einer Seite oder an der Rückseite des Fahrzeugs 10. Obwohl der Motor 12 dargestellt ist, als sei der Abgaskrümmer 22 am Motoraufbau befestigt, kann der Motor Abgaskanäle (nicht dargestellt) beinhalten, wie sie im Allgemeinen in Abgaskrümmern gebildet sind. In einem solchen Fall können die oberen Kanäle in den Motoraufbau integriert sein, wie zum Beispiel im Zylinderkopf bzw. den Zylinderköpfen des Motors. Weiterhin, obwohl der Turbolader 24 dargestellt ist, schließt dies nicht aus, dass der Motor 12 ohne eine solche Leistungserhöhungsvorrichtung konfiguriert und betrieben wird.
  • Das Fahrzeug 10 beinhaltet zudem ein Motorabgas-Nachbehandlungs-(AN)-System 30. Das AN-System 30 beinhaltet eine Anzahl von Abgasnachbehandlungs-Vorrichtungen, die konfiguriert sind, um methodisch große Kohlenstoffpartikel-Nebenprodukte und Emissionsbestandteile der Motorverbrennung aus dem Abgasstrom 26 zu entfernen. Wie in 1 und 2 gezeigt, arbeitet das AN-System 30 als Teil des Abgassystems 28. Das AN-System 30 beinhaltet eine erste AN-Vorrichtung 32 eng gekoppelt an den Motor 12, wie beispielsweise dem Abgaskrümmer 22 oder dem Turbolader 24, und eine zweite AN-Vorrichtung 34, die stromabwärts im Abgasstrom 26 angeordnet und eng gekoppelt zur ersten AN-Vorrichtung ist. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „eng gekoppelt“ bezüglich der Anordnung der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34, dass jede der behandelten Vorrichtungen nahe beieinander angeordnet sind sowie in einem Motorraum 11 des Fahrzeugs 10 für eine große Nähe zum Motor 12.
  • Eine eng gekoppelte Anordnung der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 reduziert die Länge des Abgaskanals (wird nachstehend im Detail beschrieben) zum Übertragen des Abgasstroms 26 von der ersten AN-Vorrichtung 32 zur zweiten AN-Vorrichtung 34. Folglich sorgt eine derartige enge Kopplung der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 zum Motor 12 für eine kompakte Anordnung, welche die Zeit zum Aktivieren des AN-Systems 30 in der Nachbehandlung des Abgasstroms 26 nach einem Kaltstart des Motors 12 minimiert. Wie gezeigt, kann die erste AN-Vorrichtung 32 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder ein magerer Stickoxid (NOx) Abscheider (LNT) sein, während die zweite AN-Vorrichtung 34 ein Doppelfunktions-Substrat sein kann, das einen Katalysator zum selektiven katalytischen Reduzieren (SCR) oder einen SCR-Filter (SCRF) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet.
  • Die primäre Funktion des DOC ist die Verringerung von Kohlenmonoxid (CO) und von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC). Wenn vorhanden, ist der DOC weiterhin zum Erzeugen von Stickstoffdioxid (NO2) konfiguriert, das vom SCR verwendet werden kann, der entfernt stromabwärts vom DOC angeordnet ist und nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Der DOC enthält typischerweise eine Katalysatorsubstanz aus Edelmetallen, wie Platin und/oder Palladium, deren Funktion zu den oben genannten Zielen führt. Im Allgemeinen wird der DOC bezüglich der Erzeugung von NO2 bei erhöhten Temperaturen aktiviert und erreicht seine betriebliche Leistungsfähigkeit. Daher kann der DOC, wie in 1 und 2 gezeigt, eng gekoppelt zum Turbolader 24 angeordnet sein, um den Verlust von Wärmeenergie aus dem Abgasstrom 26 vor dem Erreichen des DOC zu reduzieren.
  • Die primäre Funktion des LNT ist es, Stickoxide oder NOx die vom Motor 12 im Abgasstrom 26 als Nebenprodukt der Reaktion von Stickstoff und Sauerstoffgasen in der Luft nach einem Verbrennungsereignis emittiert werden, zu reduzieren. Der LNT entfernt NOx Moleküle aus dem Abgasstrom 26 durch Absorbation, d. h. Einfangen und intern beim Betrieb des Motors 12 speichern und somit wie ein molekularer Schwamm wirken. Typischerweise beinhaltet der LNT eine keramische Substrat-Struktur mit einer katalysierten Wash-Coat, d. h. vermischt mit aktivem Edelmetall, welches in Kanälen des Substrats angebracht ist.
  • Die primäre Funktion des SCR ist es, Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) zu überführen, zum Beispiel mit Hilfe des von der ersten als DOC konfigurierten AN-Vorrichtung 32 erzeugten NO2. Der SCR kann ein 1-Weg-Filter sein, welcher Partikelmaterial oder Ruß filtert, oder ein 2-Wege-Filter mit einer katalysierten Wash-Coat, der zwei Funktionen ausführt - filtert Partikelmaterial und reduziert NOx. Zum effektiven Entfernen von NOx erfordert der SCR-Umwandlungsprozess zudem eine vorgegebene Menge von Ammoniak (NH3), um im kraftstoffreichen Abgasstrom 26 vorhanden zu sein.
  • Die primäre Funktion des DPF ist es, vom Motor 12 emittierte Partikel zu sammeln und zu entsorgen. Dementsprechend agiert der DPF als Deflektor zum Entfernen des Partikelmaterials, speziell Ruß, aus dem Abgasstrom 26. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen DOC enthält der DPF Edelmetalle, wie beispielsweise Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren zum Erreichen ihrer jeweiligen Ziele fungieren. Bei Verwendung mit einem SCRF könnten jedoch derartige Edelmetalle im DPF entfernt werden.
  • Wie gezeigt, ist der DOC oder der LNT der ersten AN-Vorrichtung 32 stromaufwärts vor der zweiten AN-Vorrichtung 34 einschließlich dem SCR und DPF angeordnet. Das AN-System 30 beinhaltet auch einen Abgaskanal 36, der zum Übertragen oder Transportieren des Abgasstroms 26 von der ersten AN-Vorrichtung 32 zur zweiten AN-Vorrichtung 34 konfiguriert ist. Der Abgaskanal 36 kann durch eine Transferleitung 38 definiert werden, welche die erste und die zweite AN-Vorrichtung 32, 34 fluidisch verbindet. Als Teil des AN-Systems 30 ist eine Einspritzdüse 40 stromabwärts der ersten AN-Vorrichtung 32 angeordnet. Der Injektor 40 ist konfiguriert, um einen Sprühstrahl eines Reduktionsmittels 42 mit Ammoniak (NH3), wie beispielsweise eine wässrige Lösung von Harnstoff, auch bekannt als Diesel-Abgasfluid (DEF), in den Abgaskanal 36 zum Reduzieren der Konzentration eines bestimmten Schadstoffs, wie NOx, über die zweite AN-Vorrichtung 34 zu erzeugen. Wie in 1 gezeigt, kann die Einspritzdüse 40 das Reduktionsmittel 42 aus einem nachfüllbaren Behälter 44 empfangen.
  • Die zweite AN-Vorrichtung 34 ist am effektivsten bei der Behandlung des Abgasstroms 26, wenn der Abgasstrom und das Reduktionsmittel 42, das in das Substrat der zweiten AN-Vorrichtung eintritt, ein relativ homogenes Gemisch sind. Darüber hinaus kann jede induzierte Drallbewegung im Abgasstrom 26, der das Reduktionsmittel enthält, eine gründlichere Abdeckung des Einlasses zur zweiten AN-Vorrichtung 34 bewirken, wodurch eine schnellere Lichtabschaltung beim Kaltstart des Motors 12 und ein im Allgemeinen effizienterer Betrieb der zweiten AN-Vorrichtung und des AN-Systems 30 insgesamt ermöglicht wird.
  • Wie in den 2-5 dargestellt, beinhaltet die erste AN-Vorrichtung 32 einen stromaufwärts gerichteten Kegel 48, der den Abgasstrom 26 direkt vom Abgaskrümmer 22 oder vom Turbolader 24 aufnimmt. Die erste AN-Vorrichtung 32 beinhaltet auch einen stromabwärts gerichteten Kegel 50, der den Abgasstrom 26 aus der ersten AN-Vorrichtung freisetzt und den Abgasstrom zur zweiten AN-Vorrichtung 34 leitet. Der stromabwärts gerichtete Kegel 50 beinhaltet einen Kegeleingang 50-1, der durch einen Einlassbereich Ai mit einem ersten geometrischen Zentrum C1 definiert ist. Der stromabwärts gerichtete Kegel 50 der ersten AN-Vorrichtung 32 beinhaltet auch einen Kegelausgang 50-2, der durch einen Auslassbereich A0 mit einem zweiten geometrischen Zentrum C2 definiert ist. Obwohl nicht speziell dargestellt, kann die zweite AN-Vorrichtung 34 auch stromaufwärts und stromabwärts angeordnete Kegel beinhalten. Das erste geometrische Zentrum C1 ist in einem vorgegebenen Abstand D, d. h. versetzt vom zweiten geometrischen Zentrum C2 angeordnet. Darüber hinaus ist der Einlassbereich Ai um einen vorgegebenen Faktor oder ein vorgegebenes Verhältnis R größer als der Auslassbereich Ao . Der vorgegebene Abstand D und das vorgegebene Verhältnis R sind zusammen so konfiguriert, dass sie im Abgasstrom 26 stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 Turbulenz und Drall, d. h. eine Drallbewegung, induzieren. Eine derartige Drallbewegung im Abgasstrom 26 ist speziell dafür vorgesehen, das eingebrachte Reduktionsmittel 42 mit dem durch den Abgaskanal 36 geführten Abgasstrom 26 zu vermischen.
  • Der vorstehend beschriebene vorgegebene Abstand D des ersten geometrischen Zentrums C1 vom zweiten geometrischen Zentrum C2 kann gleich oder größer als 8 mm sein. Darüber hinaus kann das vorgegebene Verhältnis R gleich oder größer als 3.5:1 sein. Wie in 3 dargestellt, weist der Abgaskanal 36 eine konische Form S auf, die einen Weg P für den Durchfluss von gemischtem Abgas 25 und dem Reduktionsmittel 42 zur zweiten AN-Vorrichtung 34 definiert. Da die Kombination aus dem vorgegebenen Abstand D und dem vorgegebenen Verhältnis R die Turbulenz und Verwirbelung im Abgasstrom 26 stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 bewirkt, kann der Abgasstrom 36 durch das Fehlen einer zweckmäßig konstruierten Mischeinheit gekennzeichnet sein, d. h. einer speziellen Einzelvorrichtung, die zum Mischen und/oder Vermengen des Reduktionsmittels 42 mit dem Abgasstrom 26 konfiguriert ist.
  • Wie in 3 dargestellt, kann die erste AN-Vorrichtung 32 entlang einer ersten Achse X angeordnet werden, um so die Strömung des Abgases 26 aufzunehmen, die ebenfalls entlang der ersten Achse geleitet wird. Die zweite AN-Vorrichtung 34 ist entlang einer zweiten Achse Y angeordnet, wobei die Strömung des Abgases 26 innerhalb der zweiten AN-Vorrichtung ebenfalls entlang der zweiten Achse geleitet wird. Die erste Achse X kann im Wesentlichen quer zur zweiten Achse Y angeordnet sein, sodass die ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 in einer kompakten Anordnung nebeneinander angeordnet sind, wodurch die vorstehend beschriebene eng gekoppelte Anordnung der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen im Motorraum 11 erleichtert wird. Die im Abgasstrom 26 stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung 34 durch die Kombination des vorgegebenen Abstands D und des vorgegebenen Verhältnisses R induzierte Turbulenz und Drall ermöglicht es, die erste Achse X im Wesentlichen quer zur zweiten Achse Y anzuordnen, ohne die Strömung des gemischten Abgasstroms nachteilig zu beeinflussen. Infolgedessen wird die Abdeckung des Einlasses zur zweiten AN-Vorrichtung 34 und die Gesamtbetriebswirksamkeit der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 nicht beeinträchtigt.
  • Mit erneutem Bezug auf 2 kann die erste AN-Vorrichtung 32 in einem ersten Gehäuse 52 untergebracht werden, während die zweite AN-Vorrichtung 34 in einem zweiten Gehäuse 54 untergebracht werden kann. Die Transferleitung 38 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse 52, 54 angeordnet. Wie gezeigt, können das erste Gehäuse 52, das zweite Gehäuse 54 und die Transferleitung 38 zu einer einheitlichen Anordnung 56 verbunden werden. Bei einer derartigen Konstruktion des AN-Systems 30 kann der Injektor 40 in der Transferleitung 38 angeordnet sein. Die Transferleitung 38 kann auch eine Gusskomponente, zum Beispiel aus Eisen oder Stahl, sein, die mit dem ersten und zweiten Gehäuse 52, 54 verschweißt ist. Jede Ausführungsform der Transferleitung 38 kann die vorstehend beschriebene Anordnung der ersten und zweiten AN-Vorrichtungen 32, 34 unter Verwendung der offenbarten Kombination des vorgegebenen Abstands D und des vorgegebenen Verhältnisses R zum Mischen des Reduktionsmittels 42 in den Abgasstrom 26 und zum Induzieren von Turbulenzen und Verwirbelungen wirksam unterstützen.
  • Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den hinzugefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims (10)

  1. Nachbehandlungs-(AN)-System für einen Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, das AN-System umfassend: eine erste AN-Vorrichtung mit einem ersten AN-Vorrichtungskegel mit: einem Kegeleingang, der durch einen Einlassbereich mit einem ersten geometrischen Zentrum definiert ist; und einem Kegelauslass, der durch einen Auslassbereich mit einem zweiten geometrischen Zentrum definiert ist; eine zweite AN-Vorrichtung, die im Abgasstrom stromabwärts der ersten AN-Vorrichtung angeordnet und konfiguriert ist, um die Schadstoffkonzentration zu verringern; ein Abgaskanal, der konfiguriert ist, um den Abgasstrom vom Kegelausgang des ersten AN-Vorrichtungskegels zur zweiten AN-Vorrichtung zu führen; und einen Injektor, der zum Einleiten eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom des Abgaskanals konfiguriert ist; worin: das erste geometrische Zentrum in einem vorbestimmten Abstand vom zweiten geometrischen Zentrum angeordnet ist; der Einlassoberflächenbereich um ein vorbestimmtes Verhältnis größer als der Auslassoberflächenbereich ist; und der vorbestimmte Abstand und das vorbestimmte Verhältnis zusammen konfiguriert sind, um einen Drall im Abgasstrom zu induzieren und das eingeführte Reduktionsmittel mit dem vom Abgaskanal getragenen Abgasstrom zu mischen.
  2. AN-System nach Anspruch 1, worin der vorgegebene Abstand gleich oder größer als 8 mm ist.
  3. AN-System nach Anspruch 1, worin das vorgegebene Verhältnis gleich oder größer als 3.5:1 ist.
  4. AN-System nach Anspruch 1, worin der Abgaskanal eine konische Form aufweist, die einen Weg für den Durchfluss von gemischtem Abgas und dem Reduktionsmittel zur zweiten AN-Vorrichtung definiert.
  5. AN-System nach Anspruch 1, worin der Abgaskanal durch das Fehlen einer dedizierten Einzelvorrichtung gekennzeichnet ist, die konfiguriert ist, um das Reduktionsmittel mit dem Abgasstrom stromaufwärts der zweiten AN-Vorrichtung zu vermischen.
  6. AN-System nach Anspruch 1, worin: die erste AN-Vorrichtung in einem ersten Gehäuse und die zweite AN-Vorrichtung in einem zweiten Gehäuse eingeschlossen ist; der Abgaskanal durch eine Transferleitung definiert ist, die das erste und das zweite Gehäuse verbindet; und das erste Gehäuse, das zweite Gehäuse und die Transferleitung in einer einheitlichen Anordnung verbunden sind.
  7. AN-System nach Anspruch 6, worin der Injektor in der Transferleitung angeordnet ist.
  8. AN-System nach Anspruch 1, worin die erste AN-Vorrichtung entlang einer ersten Achse, die zweite AN-Vorrichtung entlang einer zweiten Achse, und die erste Achse im Wesentlichen quer zur zweiten Achse angeordnet ist.
  9. AN-System nach Anspruch 1, worin: der Verbrennungsmotor ein Selbstzündermotor ist; das Reduktionsmittel ein Diesel-Abgas-Fluid (DEF) mit einer wässrigen Lösung von Harnstoff ist; und der Schadstoff ein Stickoxid (NOX) ist.
  10. AN-System nach Anspruch 9, worin: die erste AN-Vorrichtung eine von einem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) und einem mageren NOX Abscheider (LNT) ist; und die zweite AN-Vorrichtung ein Substrat mit Doppelfunktion ist, das einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und einen Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet.
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