Title:
Abgasreinigungssystem und Reduktionsmitteleinspritzer
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es wird hier ein Abgasreinigungssystem für eine Kraftmaschine beschrieben. Das Abgasreinigungssystem umfasst einen Reduktionsmitteleinspritzer, der sich in eine Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator erstreckt. Der Reduktionsmitteleinspritzer umfasst einen Reduktionsmittelkanal, der gezielt Reduktionsmittel von einem Reduktionsmittelbehälter empfängt, einen Abgaseinlass, der Abgas aus der Abgasleitung empfängt, und einen inneren Abgaskanal neben dem Reduktionsmittelkanal, wobei der innere Abgaskanal Abgas aus dem Abgaseinlass empfängt und fluidisch vom Reduktionsmittelkanal getrennt ist.





Inventors:
Zhang, Xiaogang, Mich. (Novi, US)
Application Number:
DE102017105716A
Publication Date:
10/12/2017
Filing Date:
03/16/2017
Assignee:
Ford Global Technologies, LLC (Mich., Dearborn, US)
International Classes:
F01N3/10; B01D53/90; B05B1/32; F16K31/06
Attorney, Agent or Firm:
Wablat Lange Karthaus Anwaltssozietät, 14129, Berlin, DE
Claims:
1. Abgasreinigungssystem für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst:
einen Reduktionsmitteleinspritzer, der sich in eine Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator erstreckt, wobei der Reduktionsmitteleinspritzer Folgendes umfasst:
einen Reduktionsmittelkanal, der von einem Reduktionsmittelbehälter gezielt Reduktionsmittel empfängt;
einen Abgaseinlass, der Abgas von der Abgasleitung empfängt; und
einen inneren Abgaskanal neben dem Reduktionsmittelkanal, wobei der innere Abgaskanal Abgas vom Abgaseinlass empfängt und vom Reduktionsmittelkanal fluidisch getrennt ist.

2. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei das Reduktionsmittel, das durch den Reduktionsmittelkanal geleitet wird, und das Abgas, das durch den inneren Abgaskanal fließt, während des Reduktionsmitteleinspritzbetriebs über eine Länge des jeweiligen Kanals ungemischt bleiben.

3. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei sich ein äußerer Abschnitt des inneren Abgaskanals um mindestens einen Teil des Reduktionsmittelkanals erstreckt.

4. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei ein innerer Abschnitt des inneren Abgaskanals vom Reduktionsmittelkanal umgeben ist.

5. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei das Abgas während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine kontinuierlich durch den inneren Abgaskanal fließt.

6. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Abgaseinlass im rechten Winkel zu einer Mittelachse des Reduktionsmitteleinspritzers steht.

7. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine innere Düse und eine äußere Düse, die Abgas vom inneren Abgaskanal empfangen, und eine mittlere Düse, die vom Reduktionsmittelkanal gezielt Reduktionsmittel empfängt, umfasst, wobei die mittlere Düse von der inneren und der äußeren Düse fluidisch getrennt ist.

8. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Steuerung umfasst, die einen Aktuator im Reduktionsmitteleinspritzer anweist, den Reduktionsmitteleinspritzer auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und/oder der Abgastemperatur zu öffnen und zu schließen.

9. Abgasreinigungssystem nach Anspruch 8, wobei der Aktuator dazu ausgelegt ist, den Reduktionsmitteleinspritzer in eine offene Auslegung und eine geschlossene Auslegung zu drehen.

10. Verfahren für den Betrieb eines Reduktionsmitteleinspritzers in einem Abgasreinigungssystem, das Folgendes umfasst
Leiten von Abgas in einen Reduktionsmitteleinspritzer von einer Abgasleitung, in der der Reduktionsmitteleinspritzer positioniert ist, wobei die Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator angeordnet ist; und
wenn der Reduktionsmitteleinspritzer sich in einer offenen Auslegung befindet, Leiten von Reduktionsmittel zwischen Abschnitten eines internen Abgaskanals im Reduktionsmitteleinspritzer, während die fluidische Trennung zwischen dem Abgas und dem Reduktionsmittel im Reduktionsmitteleinspritzer aufrechterhalten bleibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Leiten von Abgas durch eine innere Düse und eine äußere Düse im Reduktionsmitteleinspritzer und das Leiten von Reduktionsmittel durch eine mittlere Düse umfasst, wobei die mittlere Düse von der inneren und der äußeren Düse fluidisch getrennt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reduktionsmittel in ausgewählten Zeitspannen auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und der Abgastemperatur zwischen den Abschnitten des inneren Abgaskanals geleitet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Abgas während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine kontinuierlich in den Reduktionsmitteleinspritzer geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Leiten von Abgas vom Abgaseinlass zu einem inneren Abschnitt des inneren Abgaskanals durch Verbindungsabschnitte, die von einem Teil eines Reduktionsmittelkanals, durch den in der offenen Auslegung Reduktionsmittel geleitet wird, fluidisch getrennt sind und sich dadurch erstrecken, umfasst.

15. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner das Drehen des Reduktionsmitteleinspritzers umfasst, um den Reduktionsmitteleinspritzer in der offenen Auslegung anzuordnen.

16. Reduktionsmitteleinspritzer, der in einer Abgasleitung in einem Abgasreinigungssystem stromaufwärts von einem Katalysator positioniert ist, der Folgendes umfasst:
einen Reduktionsmittelkanal, der von einem Reduktionsmittelbehälter gezielt Reduktionsmittel empfängt;
einen Abgaseinlass, der während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine Abgas von der Abgasleitung empfängt; und
einen inneren Abgaskanal, der Abgas vom Abgaseinlass empfängt und fluidisch vom Reduktionsmittelkanal getrennt ist, sodass das Reduktionsmittel und das Abgas, die durch den Reduktionsmittelkanal bzw. den inneren Abgaskanal fließen, entlang ihrer Länge sich nicht mischen, wobei der Reduktionsmittelkanal zwischen zwei Abschnitten des inneren Abgaskanals positioniert ist.

17. Reduktionsmitteleinspritzer nach Anspruch 16, der ferner Folgendes umfasst:
eine innere Düse und eine äußere Düse, die jeweils Abgas vom inneren Abgaskanal empfangen und jeweils Abgas aus dem Reduktionsmitteleinspritzer leiten; und
eine mittlere Düse, die mit dem Reduktionsmittelkanal verbunden ist und Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteleinspritzer leitet, wenn sich der Reduktionsmitteleinspritzer in einer offenen Auslegung befindet.

18. Reduktionsmitteleinspritzer nach Anspruch 17, wobei die beiden Abschnitte des inneren Abgaskanals durch Verbindungsabschnitte, die sich durch einen Teil des Reduktionsmittelkanals erstrecken, gekoppelt sind.

19. Reduktionsmitteleinspritzer nach Anspruch 17, wobei die innere Düse, die mittlere Düse und die äußere Düse konzentrisch angeordnet sind.

20. Reduktionsmitteleinspritzer nach Anspruch 16, wobei der Abgaseinlass im rechten Winkel zu einer Mittelachse des Reduktionsmitteleinspritzers steht und der Abgaseinlass parallel zu einer Mittelachse des Abgaskanals verläuft.

Description:
Hintergrund/Kurzdarstellung

Die Kraftmaschine kann eine Strategie implementieren, die als selektive katalytische Reduktion (SCR – Selective Catalytic Reduction) bezeichnet wird, um die Kraftmaschinenemission in Abgassystemen zu reduzieren. SCR ist ein Prozess, bei dem ein gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel (wie etwa Ammoniak, Harnstoff usw.) in eine Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator eingeleitet wird. Die SCR-Strategie wandelt NOx im Abgasstrom in N2 und Wasser um, um die Kraftstoffemissionen und somit die Auswirkung der Kraftmaschine auf die Umwelt zu reduzieren. Jedoch können sich eine Reihe von Faktoren auf die SCR-Leistung auswirken. Beispielsweise kann sich die verringerte Zerstäubung bei der Reduktionsmitteleinspritzung, die durch eine Reduktionsmitteleinspritzung bei niedrigem Druck verursacht wird, den SCR-Betrieb negativ beeinflussen. Die reduzierte Reduktionsmittelverdunstung, beispielsweise bei Kaltstarts, kann ebenfalls die NOx-Umwandlung im Katalysator verringern. Die unvollständige Flussmischung des Reduktionsmittels und des Abgases kann ebenfalls die NOx-Umwandlung im Katalysator verringern. Bei vorherigen Abgasreinigungssystemen kann eine Mischvorrichtung stromabwärts von einem Reduktionsmitteleinspritzer bereitgestellt sein, um die SCR-Leistung zu verbessern. Jedoch kann die Mischvorrichtung teuer und sperrig sein und den Abgasstaudruck erhöhen. Darüber hinaus verbessern Mischvorrichtungen nicht wesentlich die Reduktionsmittelzerstäubung und -verdunstung im Abgassystem. Daher können es Mischvorrichtungen möglicherweise dem SCR-Katalysator nicht erlauben, wünschenswerte NOx-Umwandlungsniveaus zu erreichen.

Um zumindest einige der vorgenannten Probleme anzugehen, wird ein Abgasreinigungssystem in einer Kraftmaschine bereitgestellt. Es wird hier ein Abgasreinigungssystem für eine Kraftmaschine beschrieben. Das Abgasreinigungssystem umfasst einen Reduktionsmitteleinspritzer, der sich in eine Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator erstreckt. Der Reduktionsmitteleinspritzer umfasst einen Reduktionsmittelkanal, der gezielt Reduktionsmittel von einem Reduktionsmittelbehälter empfängt, einen Abgaseinlass, der Abgas aus der Abgasleitung empfängt, und einen inneren Abgaskanal neben dem Reduktionsmittelkanal, wobei der innere Abgaskanal Abgas aus dem Abgaseinlass empfängt und fluidisch vom Reduktionsmittelkanal getrennt ist.

Die obigen Vorteile sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klar hervor.

Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Zudem beschränkt sich der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Umsetzungen, welche die oben oder in einem anderen Teil der vorliegenden Offenbarung genannten Nachteile lösen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine schematische Abbildung einer Kraftmaschine mit einem Abgasreinigungssystem;

2 zeigt eine beispielhafte Abbildung eines Reduktionsmitteleinspritzers in dem in 1 gezeigten Abgasreinigungssystem in einer geschlossenen Auslegung;

3 zeigt eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Reduktionsmitteleinspritzers;

4 zeigt eine Abbildung des Reduktionsmitteleinspritzers in 2 in einer offenen Auslegung; und

5 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Abgasreinigungssystems.

Ausführliche Beschreibung

Hier wird ein Abgassystem mit einem Reduktionsmitteleinspritzer beschrieben, das die erhöhte Flussmischung, Reduktionsmittelzerstäubung und Reduktionsmittelverdampfung fördert. Die erhöhte Reduktionsmittelverdampfung kann durch Abgaskanäle, die neben (z. B. zwischen) Reduktionsmittelkanälen im Innern eines Reduktionsmitteleinspritzers geführt und fluidisch von diesen getrennt sind, erreicht werden. Das Führen des Abgasflusses durch den Reduktionsmitteleinspritzer ermöglicht es, dass über gemeinsame Wände, die das Reduktionsmittel und das Abgas voneinander trennen, Wärme vom Abgas auf das Reduktionsmittel übertragen wird, wodurch die Temperatur des Reduktionsmittels erhöht wird. Folglich wird die Verdunstung des in den Abgasstrom in der Abgasleitung eingespritzten Reduktionsmittels erhöht. Außerdem kann das Reduktionsmittel, das aus dem Reduktionsmitteleinspritzer herausfließt, einen hohen Druck haben. Wenn ein Reduktionsmittelstrom neben einem durch den Reduktionsmitteleinspritzer geleiteten Abgasstrom unter hohem Druck eingespritzt wird, wird die Zerstäubung des eingespritzten Reduktionsmittels erhöht. Insbesondere wird, wenn das Reduktionsmittel unter hohem Druck eingespritzt wird, an der Spitze des Reduktionsmitteleinspritzers ein Vakuum gebildet, wodurch benachbartes Abgas und das Reduktionsmittel zusammengebracht werden. Dieses Fließmuster führt zur Erhöhung der Reduktionsmittelzerstäubung. Ferner kann der Reduktionsmitteleinspritzer in einem Beispiel eine mittlere Reduktionsmitteldüse umfassen, die mit einer oder mehreren Abgasdüsen konzentrisch angeordnet ist. Die konzentrische Anordnung der Reduktionsmitteldüse und der Abgasdüse(n) fördert ferner die Flussmischung in der Abgasleitung, in die das Reduktionsmittel eingespritzt wird. Erhöhte Flussmischung, Reduktionsmittelzerstäubung und Reduktionsmittelverdunstung arbeiten gemeinsam, um die Menge des in einem stromabwärts befindlichen Katalysator umgewandelten NOx zu erhöhen. Daher können die Kraftmaschinenemissionen reduziert werden, wodurch die Auswirkung der Kraftmaschine auf die Umwelt gemindert und der Kraftmaschinenbetrieb verbessert wird. 1 zeigt eine schematische Abbildung einer Kraftmaschine und eines Abgasreinigungssystems, die 24 zeigen einen beispielhaften Reduktionsmitteleinspritzer, der in dem Abgasreinigungssystem in 1 enthalten ist, und 5 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Reduktionsmitteleinspritzers in einem Abgasreinigungssystem.

1 zeigt eine schematische Abbildung der internen Brennkraftmaschine 10 in einem Fahrzeug 11 mit mindestens einem Zylinder 12, die von einer elektronischen Kraftmaschinensteuerung 100 gesteuert wird. Die Kraftmaschine 10 umfasst einen Zylinder 12 mit einem darin positionierten Kolben (nicht gezeigt), der mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 13 ist an den Zylinder 12 gekoppelt gezeigt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Saugrohreinspritzdüse in der Kraftmaschine 10 enthalten sein. Es versteht sich, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 13 Kraftstoff aus einem Kraftstoffzufuhrsystem (nicht gezeigt) empfängt, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe, einen Kraftstoffverteiler usw. umfassen kann.

Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder in der Kraftmaschine 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus umfasst einen Einlasshub, einen Verdichtungshub, einen Arbeitshub und einen Auslasshub. Während des Einlasshubs schließt sich allgemein ein Auslassventil 14 und das Einlassventil 16 öffnet sich. Über eine Einlassleitung 18 (z. B. Einlasskrümmer) wird Luft in den Zylinder 12 eingeleitet und der Kolben bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen im Zylinder 12 zu vergrößern. Die Position, an der der Kolben in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubs ist (z. B. wenn der Zylinder sein größtes Volumen hat), wird von Fachleuten in der Regel als unterer Totpunkt (uT, engl. BDC – bottom dead center) bezeichnet. Während des Verdichtungshubs sind das Einlassventil 16 und das Auslassventil 14 geschlossen. Der Kolben bewegt sich zum Zylinderkopf hin, um die Luft im Zylinder 12 zu komprimieren. Der Punkt, an welchem der Kolben am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B., wenn der Zylinder 12 sein kleinstes Volumen aufweist), wird von Fachleuten auf diesem Gebiet in der Regel als oberer Totpunkt (oT, engl. TDC – top dead center) bezeichnet. Bei einem Vorgang, der nachstehend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in den Zylinder eingeleitet. Bei einem Vorgang, der nachstehend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie z. B. eine Zündkerze oder Kompression gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitshubs schieben die expandierenden Gase den Kolben zum uT zurück. Die Kurbelwelle wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Während des Auslasshubs öffnet sich schließlich das Auslassventil 14, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Auslassleitung 20 (z. B. Auslasskrümmer) freizugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es ist zu beachten, dass Obiges nur als Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern. Ferner kann die Kraftmaschine eine Kompressionszündungskraftmaschine sein, die beispielsweise für den Betrieb mit Dieselkraftstoff ausgelegt ist, sodass während des Betriebs die Zündung über eine Zündkerze entfallen kann.

In der Kraftmaschine 10 ist ein Einlasssystem 22 bereitgestellt, das dazu ausgelegt ist, einem Einlassventil 16, das an den Zylinder 12 gekoppelt ist, Einlassluft bereitzustellen. Das Einlasssystem 22 umfasst eine Drosselklappe 24, die an die Einlassleitung 18 gekoppelt ist, wodurch dem Einlassventil 16 Einlassluft bereitgestellt wird. Die Drosselklappe 24 ist dazu ausgelegt, die Menge der dem Zylinder 12 bereitgestellten Einlassluft einzustellen. Es können zusätzliche Komponenten im Einlasssystem 22 enthalten sein, wie etwa zusätzliche Leitungen, ein Kompressor, ein Einlasskrümmer usw., die das Zuführen von Einlassluft zum Zylinder unterstützen und/oder andere nützliche Funktionen bereitstellen, wie etwa das Bereitstellen von Aufladung, Kühlung usw. Ferner kann das Einlasssystem 22 in einem Beispiel das Einlassventil 16 umfassen.

Ein Abgasreinigungssystem 30 ist ebenfalls in 1 gezeigt. Das Abgasreinigungssystem 30 ist dazu ausgelegt, Abgas vom Auslassventil 14 zu empfangen. Das Abgasreinigungssystem 30 umfasst einen Reduktionsmittelbehälter 32 und eine Reduktionsmittelpumpe 34. Eine Reduktionsmittelleitung 36 ist zwischen der Reduktionsmittelpumpe 34 und einem Reduktionsmitteleinspritzer 38 positioniert und ermöglicht das Fließen des Reduktionsmittels dazwischen. 1 bildet schematisch den Reduktionsmitteleinspritzer 38 ab. Jedoch versteht es sich, dass der Reduktionsmitteleinspritzer 38 zusätzliche Merkmale, Funktionalität, Komplexität usw. haben kann, die hier ausführlicher dargestellt sind. Darüber hinaus kann sowohl die Reduktionsmittelleitung 36 als auch der Reduktionsmitteleinspritzer 38 im Abgasreinigungssystem 30 enthalten sein.

Der Reduktionsmittelbehälter 32 ist dazu ausgelegt, Reduktionsmittel (wie etwa Harnstoff, Ammoniak usw.), das in einem Beispiel eine flüssige Form haben kann, zu halten. Darüber hinaus kann der Reduktionsmittelbehälter 32 auch einen Einfüllanschluss haben, über den der Behälter von einem Benutzer aufgefüllt werden kann. Die Reduktionsmittelpumpe 34 ist dazu ausgelegt, Reduktionsmittel zwischen dem Reduktionsmittelbehälter 32 und dem Reduktionsmitteleinspritzer 38 zu transportieren. Die Reduktionsmittelpumpe 34 kann konzipiert sein, den Druck des Reduktionsmittels über ein gewünschtes Niveau zu erhöhen. In einem Beispiel kann eine Flüssigharnstoffpumpe im System verwendet werden, die konzipiert sein kann, Einspritzdruck von 50 bis 70 bar zu liefern. In einem weiteren Beispiel kann das Abgasreinigungssystem 30 eine zweite Reduktionsmittelpumpe (z. B. Pumpe für höheren Druck) umfassen, um es zu ermöglichen, dass das Reduktionsmittel ein höheres Druckniveau erreicht.

Wie gezeigt, ist der Reduktionsmitteleinspritzer 38 an eine Auslassleitung 40 stromaufwärts vom Katalysator 42 (z. B. SCR-Katalysator – Selective Catalyst Reduction) gekoppelt. Es versteht sich, dass der Katalysator 42 sowie die Auslassleitungen 40 und/oder 20 ebenfalls im Abgasreinigungssystem 30 enthalten sein können. Der Katalysator 42 kann ein Katalysatorbett 43 umfassen, das in einem Beispiel dazu ausgelegt ist, während ausgewählter Zeitspannen Abgas und Reduktionsmittel zu empfangen sowie NOx in N2 umzuwandeln. Das Katalysatorbett 43 kann Materialien umfassen, wie etwa Basismetalloxide, Zeolithe und/oder alle anderen Materialien, die die NOx-Umwandlung im Katalysator ermöglichen. Beispielsweise kann das Katalysatorbett 43 eine mit Zeolith beschichtete Honigwabenstruktur umfassen. Jedoch werden zahlreiche geeignete Katalysatorbettauslegungen in Betracht gezogen.

In anderen Beispielen kann das Abgasreinigungssystem 30 zusätzliche Komponenten umfassen, wie etwa ein oder mehrere zusätzliche Katalysatoren (z. B. Oxidationskatalysator), einen Filter (z. B. Dieselpartikelfilter), eine Turbine, einen Abgasrückführungszweig usw. Diese Komponenten können stromaufwärts/stromabwärts vom Katalysator 42 und/oder vom Reduktionsmitteleinspritzer 38 positioniert sein. Das Abgasreinigungssystem 30 kann auch ein in der Reduktionsmittelleitung 36 positioniertes Ventil umfassen. Das Ventil kann dazu ausgelegt sein, die Menge des dadurch fließenden Reduktionsmittels einzustellen.

Die Steuerung 100 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes umfasst: Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausgangsanschlüsse 104, Nur-Lese-Speicher 106, Direktzugriffsspeicher 108, Erhaltungsspeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 100 ist, zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen, unterschiedliche Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangend gezeigt, Folgendes umfassend: Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT – engine coolant temperature) von einem beispielsweise mit einer Kühlhülse gekoppelten Temperatursensor 112, einen mit einem Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zum Erfassen von per Fuß 132 ausgeübter Kraft, eine Messung des Einlasskrümmerdrucks (MAP – engine manifold pressure) von einem mit der Einlassleitung 18 gekoppelten Drucksensor 122, einen Kraftmaschinenpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor (nicht gezeigt), die Kurbelwellenposition erfassend, eine Messung der in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von Sensor 120 und eine Messung der Drosselklappenposition von Sensor 123. Der barometrische Druck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuerung 100 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Die Steuerung 100 kann auch Signale von Sensoren empfangen, die sich im Abgasreinigungssystem 30 befinden, wie etwa ein Abgaszusammensetzungssensor 140, ein Temperatursensor 142, ein Katalysatorbettsensor 144, der dazu ausgelegt ist, die Katalysatoroxidation zu bestimmen, und/oder ein Luftflusssensor 146. Die Steuerung 100 kann auch dazu ausgelegt sein, ein oder mehrere Aktuatoren in der Kraftmaschine 10 und insbesondere im Abgasreinigungssystem 30 auszulösen. Beispielsweise kann die Steuerung 100 dazu ausgelegt sein, die Drosselklappe 24, den Reduktionsmitteleinspritzer 38, die Kraftstoffeinspritzdüse 13, die Reduktionsmittelpumpe 34 usw. einzustellen. Insbesondere kann die Steuerung 100 dazu ausgelegt sein, das Abgasreinigungssystem 30 und insbesondere den Reduktionsmitteleinspritzer 38 anzuweisen, während ausgewählter Zeitspannen den SCR-Betrieb durchzuführen. Daher empfängt die Steuerung 100 Signale von den verschiedenen Sensoren von 1 und setzt die verschiedenen Aktuatoren von 1 ein, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen.

Die 24 zeigen eine detaillierte Darstellung eines beispielhaften Reduktionsmitteleinspritzers 38. Insbesondere zeigt 2 den Reduktionsmitteleinspritzer in einer geschlossenen Auslegung, in der die Reduktionsmitteleinspritzung gesperrt ist, und 4 zeigt den Reduktionsmitteleinspritzer in einer offenen Auslegung, in der die Reduktionsmitteleinspritzung zugelassen ist. 3 zeigt einen Querschnitt des Reduktionsmitteleinspritzers, wobei die inneren Kanäle dargestellt sind. Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst mehrere Merkmale, die es ermöglichen, verglichen mit vorherigen Abgasreinigungssystemen, eine erhöhte Reduktionsmittelverdunstung und -zerstäubung im Abgasreinigungssystem 30 zu erreichen.

In 2 ist der Reduktionsmitteleinspritzer 38 als sich durch eine Leitungswand 200 in die Abgasleitung 40 erstreckend gezeigt. Es versteht sich, dass die Abgasleitung 40, wie in 1 gezeigt, sich stromaufwärts vom Katalysator 42 befindet. Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst einen Abgaseinlass 202, der einen Abgasfluss von der Abgasleitung 40 empfängt. In diesem Beispiel wird das Abgas, das im und durch den Einspritzer geführt wird, mit dem Abgasdruck empfangen, der in dem die Außenseite des Einspritzers umgebenden Abgaskanal vorherrscht, im Gegensatz zu einer externen Quelle von Abgas, das einen anderen Druck haben kann als das Abgas, in das das Reduktionsmittel eingespritzt wird. Auf diese Weise wird das durch den Einspritzer geleitete Abgas möglicherweise nicht von einer Pumpe oder einer anderen druckerzeugenden Vorrichtung unter Druck gesetzt, vielmehr kann der Fluss über den vorherrschenden Abgasfluss im Kanal, der von dem stromaufwärts weisenden Einlass erfasst wird, erzeugt werden.

Wie dargestellt, steht der Abgaseinlass 202 (z. B. eine Achse 204 des Abgaseinlasses 202) im rechten Winkel zu einer Mittelachse 206 des Reduktionsmitteleinspritzers 38. Wie außerdem in 2 dargestellt, liegt der Abgaseinlass 202 parallel zu einer Mittelachse 208 der Abgasleitung 40. Wenn der Abgaseinlass 202 auf diese Weise angeordnet ist, kann die Durchflussrate des Abgases, das in den Reduktionsmitteleinspritzer 38 eintritt, erhöht werden. Durch Erhöhen der Menge des Abgases, die durch den Reduktionsmitteleinspritzer 38 fließt, kann die Menge der Reduktionsmittelverdunstung erhöht werden. Folglich kann die Umwandlungsrate von NOx in dem in 1 gezeigten stromabwärts befindlichen Katalysator 42 erhöht werden. Jedoch werden auch andere Anordnungen des Abgaseinlasses 202 in Betracht gezogen.

Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst einen inneren Abgaskanal 211, der einen inneren Abschnitt 212, einen äußeren Abschnitt 214 und Verbindungsabschnitte 216, die den inneren Abschnitt 212 fluidisch mit dem äußeren Abschnitt 214 verbinden, besitzt. Es versteht sich, dass das Abgas während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine kontinuierlich durch den Abgaseinlass 202 und den inneren Abgaskanal 211 fließen kann. In anderen Beispielen kann jedoch ein Ventil im Reduktionsmitteleinspritzer enthalten sein, um das dadurch fließende Abgas zu regeln. Pfeil 260 kennzeichnet den allgemeinen Abgasfluss vom Abgaseinlass 202 zum äußeren Abschnitt 214 des inneren Abgaskanals 211. Pfeil 262 kennzeichnet den allgemeinen Abgasfluss vom Abgaseinlass 202 zum Verbindungsabschnitt 216. Außerdem kennzeichnet Pfeil 264 den allgemeinen Abgasfluss durch den inneren Abschnitt 212 des inneren Abgaskanals 211.

Die Verbindungsabschnitte 216 erstrecken sich durch einen Teil 217 eines Reduktionsmittelkanals 218. Darüber hinaus befindet sich der innere Abgaskanal 211 neben dem Reduktionsmittelkanal 218 und ist vom Reduktionsmittelkanal fluidisch getrennt. Im abgebildeten Beispiel sind der innere Abschnitt 212 und der äußere Abschnitt 214 des inneren Abgaskanals 211 mit dem Reduktionsmittelkanal 218 konzentrisch angeordnet. Die konzentrische Anordnung der Kanäle ermöglicht es, dass während der Reduktionsmitteleinspritzung eine erhöhte Menge Wärme vom Abgas auf das Reduktionsmittel übertragen wird. Außerdem ermöglicht es die konzentrische Anordnung des Auslass- und des Reduktionsmittelkanals im Reduktionsmitteleinspritzer, das Mischen des Reduktionsmittels und des Abgases in der Abgasleitung 40 zu erhöhen. Daher kann die Umwandlung von NOx im stromabwärts befindlichen Katalysator erhöht werden.

Außerdem ist der innere Abschnitt 212 vom Reduktionsmittelkanal 218 umgeben (z. B. umfänglich eingeschlossen). Darüber hinaus umgibt der äußere Abschnitt 214 den Reduktionsmittelkanal 218. In anderen Beispielen kann jedoch der innere Abschnitt 212 nur teilweise vom Reduktionsmittelkanal 218 umgeben sein und/oder der äußere Abschnitt 214 den Reduktionsmittelkanal 218 nur teilweise umgeben.

Außerdem teilt im abgebildeten Beispiel der innere Abschnitt 212 eine gemeinsame Wand 220 mit dem Reduktionsmittelkanal 218. Das bedeutet, dass die Wand 220 den inneren Abschnitt 212 und den Reduktionsmittelkanal 218 trennt (d. h. fluidische Trennung zwischen ihnen bereitstellt). Eine weitere gemeinsame Wand 222 trennt den äußeren Abschnitt 214 und den Reduktionsmittelkanal 218. Wenn der Reduktionsmittelkanal und der innere Abgaskanal gemeinsame Wände teilen, kann während der Reduktionsmitteleinspritzung eine erhöhte Menge Wärme vom Abgas auf das Reduktionsmittel übertragen werden. Es werden jedoch auch andere Reduktionsmitteleinspritzerauslegungen in Betracht gezogen. Beispielsweise werden Einspritzer mit mehrschichtigen Wänden, die den Auslasskanal und den Reduktionsmittelkanal voneinander trennen, in Betracht gezogen.

Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst ferner eine innere Düse 224 und eine äußere Düse 226, die jeweils einen Abgasfluss vom inneren Abgaskanal 211 empfangen. Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst auch auf der Basis der Auslegung (d. h. offene oder geschlossene Auslegung) des Reduktionsmitteleinspritzers 38 eine mittlere Düse 228, die gezielt Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelkanal 218 empfängt. Es versteht sich, dass die mittlere Düse 228 von der inneren und der äußeren Düse 224 und 226 fluidisch getrennt ist.

Außerdem erstrecken sich im abgebildeten Beispiel die äußere Düse 226 und die mittlere Düse 228 zur Mittelachse 206 des Reduktionsmitteleinspritzers 38 hin. Diese Düsenanordnung kann ferner die Flussmischung des Reduktionsmittels und des Abgases in der Abgasleitung 40 während der Reduktionsmitteleinspritzung fördern. Jedoch werden auch andere Winkelanordnungen der Einspritzdüsen in Betracht gezogen.

Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst auch einen Montageansatz 230, der dazu ausgelegt ist, den Reduktionsmitteleinspritzer 38 an der Abgasleitungswand 200 zu befestigen. Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst auch eine Einspritznadel 232, die in einer Reduktionsmittelkammer 236 positioniert ist. Wie dargestellt, kann die Reduktionsmittelkammer 236 dazu ausgelegt sein, Reduktionsmittel vom Reduktionsmittelbehälter 32 zu empfangen, wie in 1 gezeigt. Daher kann das Reduktionsmittel in der Reduktionsmittelkammer 236 die Einspritznadel 232 umfänglich umgeben.

Die Einspritznadel 232 umfasst ein stromabwärts befindliches Ende 233. Wenn sich der Reduktionsmitteleinspritzer 38 in der in 2 abgebildeten geschlossenen Auslegung befindet, sitzt ein Teil des stromabwärts befindlichen Endes 233 auf einer Oberfläche 235 neben einem Einlass 237 des Reduktionsmittelkanals 218 und versiegelt diese. Auf diese Weise dient die Einspritznadel 232 dazu, den Reduktionsmittelfluss in den Reduktionsmittelkanal 218 zu verhindern. Daher erstreckt sich die Einspritznadel 232 über den Einlass 237 des Reduktionsmittelkanals 218. Im abgebildeten Beispiel verjüngt sich das stromabwärts befindliche Ende 233 in eine Axialrichtung, wobei es sich zu den Einspritzdüsen hin erstreckt und in einer Spitze endet. Jedoch werden zahlreiche geeignete Geometrien der Einspritznadel 232, die es ermöglichen, dass die Nadel den Reduktionsmittelkanal 218 in einer geschlossenen Position blockieren, in Betracht gezogen.

Der Reduktionsmitteleinspritzer 38 umfasst außerdem einen Aktuator 234, der dazu ausgelegt ist, Steuersignale von der Steuerung 100 zu empfangen, wie in 1 gezeigt. Die Steuersignale können den Aktuator anweisen, die Einspritznadel 232 zu bewegen, um den Reduktionsmitteleinspritzer 38 zu öffnen und zu schließen. Daher kann die Einspritznadel 232 vom Aktuator 234 bewegt werden, um Reduktionsmittelfluss von der Reduktionsmittelkammer 236 in den Reduktionsmittelkanal 218 zu ermöglichen. Im abgebildeten Beispiel kann der Aktuator 234 die Einspritznadel 232 in Axialrichtungen bewegen, um den Reduktionsmitteleinspritzer 38 zu öffnen und zu schließen. Ferner kann der Aktuator 234 in einem Beispiel direkt an die Einspritznadel 232 gekoppelt sein. In einem solchen Beispiel kann der Aktuator 234 ein Magnetventil oder ein anderer geeigneter Betätigungsmechanismus sein.

Der in 2 abgebildete Reduktionsmitteleinspritzer 38 befindet sich in einer geschlossenen Auslegung, weshalb die Einspritznadel 232 den Reduktionsmittelfluss von der Reduktionsmittelkammer 236 zum Reduktionsmittelkanal 218 verhindert. In anderen Beispielen kann der Aktuator 234 dazu ausgelegt sein, den Reduktionsmitteleinspritzer zu drehen, um den Einspritzer zu öffnen und zu schließen. Das Drehen des Reduktionsmitteleinspritzers 38 kann es erlauben, dass Staudruck im Abgassystem reduziert wird, wenn keine Reduktionsmitteleinspritzung erfolgt. In einem solchen Beispiel kann der Abgaseinlass 202 auf die Mittelachse 208 der Abgasleitung 40 ausgerichtet sein (z. B. im Wesentlichen parallel zu ihr verlaufen), wenn der Reduktionsmitteleinspritzer geöffnet ist. Das bedeutet, dass der Abgaseinlass 202 in der offenen Auslegung auf die allgemeine Richtung des Abgasflusses in der Abgasleitung 40 ausgerichtet sein kann. Andererseits ist der Abgaseinlass 202 in der geschlossenen Auslegung möglicherweise nicht auf die Mittelachse 208 der Abgasleitung 40 ausgerichtet, wenn der Reduktionsmitteleinspritzer 38 sich in der geschlossenen Auslegung befindet. Weiter kann die Einspritznadel 232 in diesem Beispiel eine andere Auslegung haben, bei der der Einspritzkörper mit Bezug auf die Nadel oder umgekehrt Reduktionsmittelfluss in den Reduktionsmittelkanal 218 blockiert und zulässt. Außerdem ist die Schnittebene 250 für den in 3 dargestellten Querschnitt in 2 gezeigt.

3 zeigt einen Querschnitt des Reduktionsmitteleinspritzers 38. Der Abgaseinlass 202 und der Reduktionsmittelkanal 218 sind in 3 dargestellt. Außerdem sind der innere Abschnitt 212, der äußere Abschnitt 214 und die Verbindungsabschnitte 216 des inneren Abgaskanals 211 in 2 gezeigt. Wie dargestellt, sind der Reduktionsmittelkanal 218, der innere Abschnitt 212 und der äußere Abschnitt 214 mit Bezug aufeinander konzentrisch angeordnet. Die konzentrische Anordnung ermöglicht es, dass während der Reduktionsmitteleinspritzung eine große Menge Wärme vom Abgas auf das Reduktionsmittel übertragen wird, wodurch die Reduktionsmittelverdunstung im Abgasstrom erhöht wird, wenn das Reduktionsmittel eingespritzt wird. Außerdem sind die Verbindungsabschnitte 216 als sich durch den Reduktionsmittelkanal 218 erstreckend gezeigt.

4 zeigt den Reduktionsmitteleinspritzer 38 in einer offenen Auslegung. Der Aktuator 234 kann von der Steuerung 100, gezeigt in 1, angewiesen werden, die Einspritznadel 232 zu bewegen, um es zu ermöglichen, dass Reduktionsmittel von stromaufwärts befindlichen Komponenten (d. h. Reduktionsmittelleitung 36, Reduktionsmittelbehälter 32, gezeigt in 1 usw.) in den Reduktionsmittelkanal 218 geleitet wird. Die Pfeile 401 stellen den Reduktionsmittelfluss von der Reduktionsmittelkammer 236 zum Reduktionsmittelkanal 218 dar.

In einem Beispiel kann die Steuerung 100 dazu ausgelegt sein, den Aktuator 234 anzuweisen, den Reduktionsmitteleinspritzer 38 auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und der Abgastemperatur zu öffnen und zu schließen Beispielsweise kann, wenn sich die Abgastemperatur verringert oder unter einem Schwellenwert liegt, der Reduktionsmitteleinspritzer geöffnet werden, um die Reduktionsmitteleinspritzung zuzulassen. In einem anderen Beispiel kann, wenn die Umwandlungsrate im Katalysator unter einem Schwellenwert liegt, der Reduktionsmitteleinspritzer geöffnet werden. Auf diese Weise kann vom Einspritzer gezielt Reduktionsmittel eingespritzt werden, um die NOx-Umwandlung im Katalysator zu erhöhen. Nachdem der Aktuator 234 den Reduktionsmitteleinspritzer 38 geöffnet hat, wird das Reduktionsmittel durch den Reduktionsmittelkanal 218 geleitet, während Abgas kontinuierlich durch verschiedene Abschnitte (d. h. innerer Abschnitt 212, äußerer Abschnitt 214 und Verbindungsabschnitte 216) des inneren Abgaskanals 211, der Abgas vom Abgaseinlass 202 empfängt, geleitet wird. So werden separate Abgangs- und Reduktionsmittelströme nebeneinander geleitet, um die Temperatur des Reduktionsmittels zu erhöhen. Es versteht sich, dass das Reduktionsmittel, das durch den Reduktionsmittelkanal 218 geleitet wird, und das Abgas, das durch den inneren Abgaskanal 211 geleitet wird, im abgebildeten Beispiel während des Reduktionsmitteleinspritzbetriebs über die Länge des jeweiligen Kanals ungemischt bleiben. Jedoch kann in anderen Beispielen das Mischen des Reduktionsmittels und des Abgases im Reduktionsmitteleinspritzer erfolgen. Darüber hinaus kann der Reduktionsmittelfluss durch den Reduktionsmittelkanal 218 bei einem höheren Druck erfolgen als der Abgasfluss durch den inneren Abgaskanal 211.

Die innere Düse 224, die äußere Düse 226 und die mittlere Düse 228 sind ebenfalls in 4 abgebildet. Der Strom der inneren Düse 400, der Strom der äußeren Düse 402 und der Strom der mittleren Düse 404 sind ebenfalls allgemein in 4 gezeigt. Die Pfeile 410 bilden die Flussmischung des Reduktionsmittels im Strom der mittleren Düse 404 und des Abgases im Strom der inneren und äußeren Düse 400 und 402 ab. Wie zuvor erörtert, erhöht die Flussmischung des Reduktionsmittels und des Abgases die NOx-Umwandlung im stromabwärts befindlichen Katalysator. Es versteht sich, dass das Fließmuster des Reduktionsmittels und des Abgases deutlich komplexer sein kann als das in 4 abgebildete Fließmuster, und das in 4 abgebildete Fließmuster ist bereitgestellt, um das Verständnis der allgemeinen Fließeigenschaften zu unterstützen.

Außerdem versteht es sich, dass das Reduktionsmittel unter hohem Druck durch die mittlere Düse 228 eingespritzt werden kann. Wenn dieser unter hohem Druck stehende Reduktionsmittelstrom neben dem Abgasstrom eingespritzt wird, erhöht sich die Zerstäubung des eingespritzten Reduktionsmittels. Insbesondere wird, wenn das Reduktionsmittel unter hohem Druck eingespritzt wird, an der Spitze des Reduktionsmitteleinspritzers 38 ein Vakuum gebildet, wodurch benachbartes Abgas und das Reduktionsmittel zusammengebracht werden. Dieses Fließmuster führt zur Erhöhung der Reduktionsmittelzerstäubung. Die Achse 204 und die Mittelachse 206 sind zu Referenzzwecken ebenfalls in 4 gezeigt.

Die 14 zeigen beispielhafte Auslegungen mit der relativen Positionierung und Größe der verschiedenen Komponenten, obwohl Modifizierungen gemacht werden können, einschließlich Ändern der relativen Skalierung und Positionierung der Komponenten. Wenn die Elemente als direkt miteinander in Kontakt oder direkt gekoppelt gezeigt sind, dann können diese Elemente zumindest in einem Beispiel als direkt in Kontakt miteinander bzw. direkt gekoppelt bezeichnet sein. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder angrenzend gezeigt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegend bzw. angrenzend sein. Beispielsweise können Komponenten, die in schlüssigem Kontakt miteinander liegen, als in schlüssigem Kontakt miteinander bezeichnet sein. In einem anderen Beispiel können Elemente, die nur in einem Abstand getrennt voneinander ohne dazwischenliegende Komponenten positioniert sind, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet sein. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten zueinander, oder links/rechts voneinander gezeigt sind, als solche, relativ zueinander, bezeichnet werden. Ferner, wie in den Figuren gezeigt, kann ein oberstes Element oder ein Punkt des Elements als „Oberseite“ der Komponente, und ein unterstes Element oder ein Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente in mindestens einem Beispiel bezeichnet werden. Wie hier verwendet, können oben/unten, obere/untere, über/unter relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und verwendet werden, um Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Von daher sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen dargestellt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (z. B. als rund, gerade, eben, gekrümmt, gerundet, angefast, gewinkelt oder dergleichen). Ferner können in mindestens einem Beispiel Elemente, die als einander überschneidend dargestellt sind, als sich überschneidende oder einander überschneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann in einem Beispiel ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, als solches bezeichnet werden.

5 zeigt ein Verfahren 500 für den Betrieb eines Reduktionsmitteleinspritzers in einem Abgasreinigungssystem. Das Verfahren 500 kann über den Reduktionsmitteleinspritzer und das Abgasreinigungssystem, die oben mit Bezug auf die 14 erörtert wurden, oder durch einen anderen geeigneten Reduktionsmitteleinspritzer und ein anderes geeignetes Abgasreinigungssystem implementiert werden.

Bei 502 umfasst das Verfahren das kontinuierliche Leiten von Abgas in einen Abgaseinlass in einem Reduktionsmitteleinspritzer, der in einer Abgasleitung positioniert ist. Als Nächstes umfasst das Verfahren bei 504 das Leiten von Abgas vom Abgaseinlass in einen inneren Abgaskanal im Reduktionsmitteleinspritzer. Bei 506 umfasst das Verfahren das Leiten von Abgas durch eine innere und äußere Düse in die Abgasleitung, wobei die innere und äußere Düse Abgas aus dem inneren Abgaskanal empfangen. Als Nächstes umfasst das Verfahren bei 508 das Bestimmen der Betriebsparameter im Abgasreinigungssystem, wie etwa Abgastemperatur, Katalysatoroxidationsstufe usw.

Bei 510 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob der SCR-Betrieb auf der Basis der bei 508 bestimmten Betriebsparameter implementiert werden sollte. Wenn bestimmt wird, dass der SCR-Betrieb nicht implementiert werden sollte (NEIN bei 510), kehrt das Verfahren zu 508 zurück. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der SCR-Betrieb implementiert werden sollte (JA bei 510), geht das Verfahren zu 512 weiter. Bei 512 umfasst das Verfahren das Öffnen des Reduktionsmitteleinspritzers. Auf diese Weise kann der Reduktionsmitteleinspritzer beispielsweise auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und/oder der Abgastemperatur in ausgewählten Zeitspannen geöffnet werden. Das Öffnen des Reduktionsmitteleinspritzers kann die Schritte 514516 umfassen. Bei 514 umfasst das Verfahren das Leiten von Reduktionsmittel zwischen Abschnitten des inneren Abgaskanals, während die fluidische Trennung zwischen dem Abgas und dem Reduktionsmittel im Reduktionsmitteleinspritzer aufrechterhalten bleibt. Bei 516 umfasst das Verfahren das Leiten von Reduktionsmittel aus einer mittleren Düse im Reduktionsmitteleinspritzer. Es versteht sich, dass die mittlere Düse sich neben der inneren und der äußeren Düse, durch die Abgas fließt, befinden kann. Insbesondere können die mittlere Düse, die innere Düse und die äußere Düse in einem Beispiel konzentrisch angeordnet sein. Ferner kann in einem Beispiel das Öffnen des Reduktionsmitteleinspritzers bei 508 das Drehen des Reduktionsmitteleinspritzers umfassen, um den Reduktionsmitteleinspritzer in der offenen Auslegung anzuordnen. Auf diese Weise kann die Anordnung des Abgaseinlasses mit Bezug auf den Abgasfluss in der Abgasleitung verändert werden, um den Staudruck im Abgassystem zu verringern.

Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist in den folgenden Absätzen weiter beschrieben. Gemäß einem Aspekt wird ein Abgasreinigungssystem für eine Kraftmaschine bereitgestellt. Das Abgasreinigungssystem umfasst einen Reduktionsmitteleinspritzer, der sich in eine stromaufwärts von einem Katalysator befindliche Abgasleitung erstreckt, wobei der Reduktionsmitteleinspritzer einen Reduktionsmittelkanal, der gezielt Reduktionsmittel von einem Reduktionsmittelbehälter empfängt, einen Abgaseinlass, der Abgas aus der Abgasleitung empfängt, und einen inneren Abgaskanal neben dem Reduktionsmittelkanal umfasst, wobei der innere Abgaskanal Abgas aus dem Abgaseinlass empfängt und fluidisch vom Reduktionsmittelkanal getrennt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren für den Betrieb eines Reduktionsmitteleinspritzers in einem Abgasreinigungssystem bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Leiten von Abgas von einer Abgasleitung, in der der Reduktionsmitteleinspritzer positioniert ist, in einen Reduktionsmitteleinspritzer, wobei die Abgasleitung stromaufwärts von einem Katalysator angeordnet ist, und, wenn sich der Reduktionsmitteleinspritzer in einer offenen Auslegung befindet, das Leiten von Reduktionsmittel zwischen Abschnitten eines inneren Abgaskanals im Reduktionsmitteleinspritzer, während die fluidische Trennung zwischen dem Abgas und dem Reduktionsmittel im Reduktionsmitteleinspritzer aufrechterhalten bleibt.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Reduktionsmitteleinspritzer bereitgestellt, der in einer Abgasleitung in einem Abgasreinigungssystem stromaufwärts von einem Katalysator positioniert ist. Der Reduktionsmitteleinspritzer umfasst einen Reduktionsmittelkanal, der von einem Reduktionsmittelbehälter gezielt Reduktionsmittel empfängt, einen Abgaseinlass, der während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine Abgas von der Abgasleitung empfängt, und einen inneren Kanal, der Abgas vom Abgaseinlass empfängt und fluidisch vom Reduktionsmittelkanal getrennt ist, sodass das Reduktionsmittel und das Abgas, die durch den Reduktionsmittelkanal bzw. den inneren Abgaskanal fließen, sich entlang ihrer Länge nicht mischen, wobei der Reduktionsmittelkanal zwischen zwei Abschnitten des inneren Abgaskanals positioniert ist.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte können das Reduktionsmittel, das durch den Reduktionsmittelkanal geleitet wird, und das Abgas, das durch den inneren Abgaskanal fließt, während des Reduktionsmitteleinspritzbetriebs über eine Länge des jeweiligen Kanals ungemischt bleiben.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann sich ein äußerer Abschnitt des inneren Abgaskanals um mindestens einen Teil des Reduktionsmittelkanals erstrecken.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann ein innerer Abschnitt des inneren Abgaskanals vom Reduktionsmittelkanal umgeben sein.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Abgas während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine kontinuierlich durch den inneren Abgaskanal fließen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann der Abgaseinlass im rechten Winkel zu einer Mittelachse des Reduktionsmitteleinspritzers stehen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Abgasreinigungssystem ferner eine innere Düse und eine äußere Düse, die Abgas vom inneren Abgaskanal empfangen, und eine mittlere Düse, die vom Reduktionsmittelkanal gezielt Reduktionsmittel empfängt, umfassen, wobei die mittlere Düse von der inneren und der äußeren Düse fluidisch getrennt ist.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Abgasreinigungssystem ferner eine Steuerung umfassen, die einen Aktuator im Reduktionsmitteleinspritzer anweist, den Reduktionsmitteleinspritzer auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und/oder der Abgastemperatur zu öffnen und zu schließen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann der Aktuator dazu ausgelegt sein, den Reduktionsmitteleinspritzer in eine offene Auslegung und eine geschlossene Auslegung zu drehen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Verfahren ferner das Leiten von Abgas durch eine innere Düse und eine äußere Düse im Reduktionsmitteleinspritzer und das Leiten von Reduktionsmittel durch eine mittlere Düse umfassen, wobei die mittlere Düse von der inneren und der äußeren Düse fluidisch getrennt ist.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Reduktionsmittel in ausgewählten Zeitspannen auf der Basis der Katalysatoroxidationsstufe und der Abgastemperatur zwischen den Abschnitten des inneren Abgaskanals geleitet werden.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Abgas während des Verbrennungsbetriebs in der Kraftmaschine kontinuierlich in den Reduktionsmitteleinspritzer geleitet werden.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Verfahren ferner das Leiten von Abgas vom Abgaseinlass zu einem inneren Abschnitt des inneren Abgaskanals durch Verbindungsabschnitte, die von einem Teil eines Reduktionsmittelkanals, durch den in der offenen Auslegung Reduktionsmittel geleitet wird, fluidisch getrennt sind und sich dadurch erstrecken, umfassen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Verfahren ferner das Drehen des Reduktionsmitteleinspritzers umfassen, um den Reduktionsmitteleinspritzer in der offenen Auslegung anzuordnen.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann der Reduktionsmitteleinspritzer ferner eine innere Düse und eine äußere Düse umfassen, die jeweils Abgas vom inneren Abgaskanal empfangen und Abgas aus dem Reduktionsmitteleinspritzer leiten, und eine mittlere Düse, die mit dem Reduktionsmittelkanal verbunden ist und Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteleinspritzer leitet, wenn sich der Reduktionsmitteleinspritzer in einer offenen Auslegung befindet.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte können die beiden Abschnitte des inneren Abgaskanals durch Verbindungsabschnitte, die sich durch einen Teil des Reduktionsmittelkanals erstrecken, gekoppelt sein.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte können die innere Düse, die mittlere Düse und die äußere Düse konzentrisch angeordnet sein.

Bei allen hier beschriebenen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann der Abgaseinlass im rechten Winkel zu einer Mittelachse des Reduktionsmitteleinspritzers stehen und der Abgaseinlass kann parallel zu einer Mittelachse des Abgaskanals verlaufen.

Es ist zu erwähnen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerroutinen bei verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen aufweisen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen oder Funktionen in der dargestellten Abfolge parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Dementsprechend ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können je nach der verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen grafisch einen Code darstellen, der in das computerlesbare Speichermedium im Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden soll.

Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, R-4-(I4-), R-6-(I6-), V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Ferner können eine oder mehrere der verschiedenen Systemauslegungen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnoseroutinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.