CH710337A1 - Apparatus for aftertreatment of an internal combustion engine. - Google Patents

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CH710337A1
CH710337A1 CH01701/14A CH17012014A CH710337A1 CH 710337 A1 CH710337 A1 CH 710337A1 CH 01701/14 A CH01701/14 A CH 01701/14A CH 17012014 A CH17012014 A CH 17012014A CH 710337 A1 CH710337 A1 CH 710337A1
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droplet size
exhaust
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Talavera Nicolas
Belle Nicolas
Zioerjen David
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Liebherr Machines Bulle Sa
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine 1. Die Vorrichtung umfasst eine Abgasleitung 2, die einen Auslass der Brennkraftmaschine 1 mit einem Einlass eines SCR-Katalysators 5 verbindet, und eine Additiv-Zuführeinrichtung 3, die dazu ausgelegt ist, zwischen dem Auslass der Brennkraftmaschine 1 und dem Einlass des SCR-Katalysators 5 ein Additiv 4 in Tröpfchenform in die Abgasleitung 2 einzubringen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Zuführeinrichtung 3 dazu ausgelegt ist, eine mittlere Tröpfchengrösse des Additivs 4 zu verändern. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Additiv-Zuführeinrichtung 3 ferner dazu ausgelegt, die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs 4 in Abhängigkeit eines Zustands der Brennkraftmaschine 1 oder der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu verändern, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur, einem Abgasgegendruck, einem NO x -Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Additiv eine 32,5%-ige wässrige Harnstofflösung.The invention relates to an apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine 1. The apparatus comprises an exhaust pipe 2, which connects an outlet of the internal combustion engine 1 with an inlet of an SCR catalytic converter 5, and an additive supply device 3, which is adapted between the outlet of the Internal combustion engine 1 and the inlet of the SCR catalyst 5 to introduce an additive 4 in droplet form in the exhaust pipe 2. The device is characterized in that the additive supply device 3 is designed to change an average droplet size of the additive 4. According to a preferred embodiment, the additive supply device 3 is further designed to change the mean droplet size of the additive 4 in dependence on a state of the internal combustion engine 1 or the exhaust gas aftertreatment device, preferably as a function of an exhaust gas temperature, an exhaust back pressure, a NO x mass flow and / or an additive mass flow. In a further preferred embodiment, the additive is a 32.5% aqueous urea solution.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine. The invention relates to a device and a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine.

[0002] In jüngerer Vergangenheit wurden grosse Anstrengungen unternommen, um die von Brennkraftmaschinen ausgestossenen Schadstoffe zu verringern. Teilweise sind diese Anstrengungen darauf zurückzuführen, dass es in immer mehr Ländern Emissionsgrenzwerte für von Brennkraftmaschinen ausgestossene Schadstoffe gibt, ohne deren Beachtung eine Positionierung am Markt nicht mehr möglich ist. Besondere Beachtung haben in diesem Zusammenhang Stickstoffoxide erlangt. Diese gelten als Vorläuferstoffe für Ozon und in höheren Konzentrationen als gesundheits- und vegetationsschädlich. In recent years, great efforts have been made to reduce the emissions of internal combustion engine pollutants. In part, these efforts can be attributed to the fact that in more and more countries emission limit values for pollutants emitted by internal combustion engines exist, without which it is no longer possible to position them on the market. Particular attention has been given in this context nitrogen oxides. These are regarded as precursors for ozone and in higher concentrations as harmful to health and vegetation.

[0003] So ist es inzwischen üblich, dass bestimmte Motorentypen mit einem Abgasnachbehandlungssystem ausgestattet sind, in dem eine selektive katalytische Reduktion (englisch: Selective Catalytic Reduction, SCR) der in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe stattfindet. Hierbei wird mit Hilfe eines die selektive katalytische Reduktion umsetzenden Katalysators (im Folgenden als SCR-Katalysator bezeichnet) die während des Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine erzeugten Stickstoffoxide, NOx, bedeutend verringert. Um zufriedenstellende Ergebnisse zu erreichen, wird dem vom Motor abgegebenen Abgas ein Additiv hinzugefügt, sodass unter Wirkung der Abgastemperatur aus den Bestandteilen des Additivs in einer chemischen Reaktion Ammoniak, NH3, erzeugt wird, der im SCR-Katalysator die Stickoxide, NOx, in Distickstoff, N2, und Wasser, H2O, umwandelt. Als Additiv, das dem Abgas vor dem SCR-Katalysator zugeführt wird, wird meist eine ca. 32,5 %-ige Lösung von hochreinem Harnstoff in demineralisiertem Wasser verwendet, die im europäischen Sprachraum auch oftmals mit dem Markennamen AdBlue und im nordamerikanischen Sprachraum als Diesel Exhaust Fluid oder DEF bezeichnet wird. It is now common practice that certain engine types are equipped with an exhaust aftertreatment system in which a selective catalytic reduction (English: Selective Catalytic Reduction, SCR) of the pollutants contained in the exhaust gas takes place. Here, by means of a selective catalytic reduction catalyst (hereinafter referred to as SCR catalyst), the nitrogen oxides, NOx, produced during the combustion process in the internal combustion engine are significantly reduced. In order to achieve satisfactory results, an additive is added to the exhaust gas emitted from the engine, so that under the effect of the exhaust gas temperature of the constituents of the additive in a chemical reaction ammonia, NH3 is generated, which in the SCR catalyst, the nitrogen oxides, NOx, in dinitrogen, N2, and water, H2O, converts. As an additive, which is supplied to the exhaust gas upstream of the SCR catalyst, an approximately 32.5% solution of ultrapure urea in demineralized water is usually used, which in European-speaking countries often with the brand name AdBlue and in the North American language area as diesel Exhaust fluid or DEF is called.

[0004] Die Zuführung des Additivs zu dem Abgasstrom erfolgt erst ab Überschreiten eines bestimmten Abgastemperaturschwellenwerts, wobei nach Überschreiten des Abgastemperaturschwellenwerts bei steigenden Abgastemperaturen die Menge des zugeführten Additivs bis zur Erreichung eines Sättigungswertes ebenfalls gesteigert wird. Nach Erreichen des Sättigungswertes ist die Additivzugabe temperaturunabhängig. Sollte das Additiv vor Erreichen des bestimmten unteren Abgastemperaturschwellenwerts dem Abgas zugeführt werden, erfolgt eine nicht vollständige Umwandlung des Additivs in die zur selektiven katalytischen Reduktion notwendigen Bestandteile, wodurch die NOx-Konvertierungsrate sinkt und eine Beschädigung des SCR-Katalysators auftreten kann. The supply of the additive to the exhaust gas flow takes place only after exceeding a certain exhaust gas temperature threshold, wherein after exceeding the exhaust gas temperature threshold with increasing exhaust gas temperatures, the amount of additive supplied is also increased until reaching a saturation value. After reaching the saturation value, the additive addition is temperature-independent. Should the additive be added to the exhaust gas prior to reaching the determined lower exhaust gas temperature threshold, the additive will not be fully converted to the necessary components for selective catalytic reduction, thereby decreasing the NOx conversion rate and damaging the SCR catalyst.

[0005] Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der beziehungsweise dem eine möglichst hohe Stickstoffoxidkonversionsrate bei einem möglichst niedrigen Verbrauch des Additivs erreicht werden kann. Against this background, it is the object of the invention to provide an apparatus and a method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, in which or the highest possible nitrogen oxide conversion rate can be achieved at the lowest possible consumption of the additive.

[0006] Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung für Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 und mit dem entsprechenden Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. This object is achieved with a device for exhaust aftertreatment according to claim 1 and with the corresponding method according to claim 8.

[0007] Demnach ist vorgesehen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine eine Abgasleitung, die einen Auslass der Brennkraftmaschine mit einem Einlass eines SCR-Katalysators verbindet, und eine Additiv-Zuführeinrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, zwischen dem Auslass der Brennkraftmaschine und dem Einlass des SCR-Katalysators ein Additiv in Tröpfchenform in die Abgasleitung einzubringen. Zudem ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dadurch ausgezeichnet, dass die Additiv-Zuführeinrichtung Mittel enthält, mit der eine mittlere Tröpfchengrösse des Additivs änderbar ist. Accordingly, it is provided that the inventive apparatus for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine comprises an exhaust pipe which connects an outlet of the internal combustion engine with an inlet of an SCR catalyst, and an additive supply means which is adapted between the outlet of the internal combustion engine and to introduce an additive in droplet form into the exhaust pipe at the inlet of the SCR catalyst. In addition, the device according to the invention is distinguished in that the additive supply device contains means with which an average droplet size of the additive can be changed.

[0008] Der Ausdruck Brennkraftmaschine umfasst sämtliche Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren für verschiedene Anwendungsgebiete. Die mit einem Auslass der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Abgasleitung befördert ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas in Richtung eines SCR-Katalysators. Die Additiv-Zuführeinrichtung bringt ein Additiv in die Abgasleitung ein und befindet sich in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts vom SCR-Katalysator. Bevor also das Abgas auf den SCR-Katalysator trifft, wird ein Additiv beigemischt. Durch die Abgastemperatur entsteht aus einer chemischen Reaktion des Additivs ein Stoff, der im SCR-Katalysator die Stickoxide NOxin Distickstoff, N2, und Wasser, H2O, umwandelt. Da die erfindungsgemässe Additiv-Zuführeinrichtung ferner dazu ausgelegt ist, eine mittlere Tröpfchengrösse des Additivs zu verändern, ist es möglich die Stickstoffoxidkonversionsrate zu erhöhen während die Additivmenge gleichzeitig verringert wird. Als mittlere Tröpfchengrösse ist der mittlere Durchmesser aller Additivtröpfchen zu betrachten, die stromabwärts der Additiv-Zuführeinrichtung in der Abgasleitung in Richtung des SCR-Katalysators geführt werden. The term internal combustion engine includes all internal combustion engines, especially diesel engines for various applications. The exhaust passage communicating with an exhaust of the engine conveys exhaust gas generated by the engine toward an SCR catalyst. The additive supply device introduces an additive into the exhaust pipe and is located in the flow direction of the exhaust gas upstream of the SCR catalyst. So before the exhaust gas hits the SCR catalyst, an additive is added. Due to the exhaust gas temperature, a chemical reaction of the additive produces a substance that converts the nitrogen oxides NOx into dinitrogen, N2, and water, H2O in the SCR catalyst. Further, since the additive supply device of the present invention is designed to change an average droplet size of the additive, it is possible to increase the nitrogen oxide conversion rate while simultaneously decreasing the additive amount. The mean droplet size is the mean diameter of all additive droplets that are fed downstream of the additive feed device in the exhaust pipe in the direction of the SCR catalyst.

[0009] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Variation der Tröpfchengrösse des Additivs in Abhängigkeit von einem Zustand der Brennkraftmaschine erfolgt. So ist die Tröpfchengrösse vorzugsweise in Abhängigkeit einer Abgastemperatur, eines Abgasgegendrucks, einem NOx-Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom zu bestimmen. It is particularly advantageous if the variation of the droplet size of the additive takes place as a function of a state of the internal combustion engine. Thus, the droplet size is preferably to be determined as a function of an exhaust gas temperature, an exhaust backpressure, a NOx mass flow and / or an additive mass flow.

[0010] Hierbei werden entsprechende Messfühler in der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung angebracht, um die jeweiligen Werte der Zustände der Brennkraftmaschine und des Abgasnachbehandlungssystems zu messen. Die erhaltenen Messwerte werden an eine zentrale Steuereinheit geführt, die dann in Abhängigkeit der Messwerte festgelegt, welche mittlere Tröpfchengrösse momentan für die Abgasnachbehandlung einzustellen ist, damit ein optimales Ergebnis in der Abgasnachbehandlung erzielt wird. Das Ergebnis wird dann über die zentrale Steuereinheit der Additiv-Zuführeinrichtung mitgeteilt, die die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs entsprechend anpasst. In this case, appropriate sensors are mounted in the device for exhaust aftertreatment to measure the respective values of the states of the internal combustion engine and the exhaust aftertreatment system. The measured values obtained are passed to a central control unit, which then determines, depending on the measured values, which average droplet size is currently to be set for the exhaust gas aftertreatment in order to achieve an optimum result in the exhaust aftertreatment. The result is then communicated via the central control unit of the additive supply device, which adjusts the average droplet size of the additive accordingly.

[0011] Als weitere Grössen, die einen Einfluss auf die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs haben, also von der die Veränderung der mittleren Tröpfchengrösse ebenfalls abhängt, ist zu nennen: der Drehzahl-Drehmomenten-Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, der Abgasmassenstrom, die Abgaszusammensetzung (insbesondere bezüglich Stickstoffmonoxid, NO, Stickstoffdioxid, NO2, Kohlendioxid, CO2, enthaltener Feinstaub und/oder enthaltene Feinstaubmenge), die Kraftstoffqualität, die Einsatzhöhe der erfindungsgemässen Vorrichtung über Meeresniveau, beziehungsweise den Umgebungsluftdruck, der Additiv-Zuführungsdruck, die Additivqualität, die Umgebungslufttemperatur, und/ oder die Umgebungsluftfeuchtigkeit. Sämtliche der vorgenannten Grössen können in die Bestimmung der Tröpfchengrösse einfliessen. As further variables that have an influence on the average droplet size of the additive, so of which the change in the average droplet size also depends, is to call: the speed-torque operating point of the internal combustion engine, the exhaust gas mass flow, the exhaust gas composition (in particular Nitrogen monoxide, NO, nitrogen dioxide, NO2, carbon dioxide, CO2, particulate matter contained and / or contained particulate matter), the fuel quality, the level of use of the inventive device above sea level, or the ambient air pressure, the additive supply pressure, the additive quality, the ambient air temperature, and / or the ambient humidity. All of the aforementioned quantities can be included in the determination of the droplet size.

[0012] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Additiv-Zuführeinrichtung dazu ausgelegt, bei einem Ansteigen einer Abgastemperatur die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs zu vergrössern. In a particularly preferred embodiment, the additive supply means is adapted to increase the average droplet size of the additive with an increase in an exhaust gas temperature.

[0013] Hierbei ist dem Fachmann klar, dass ein Einbringen eines Additivs bei einer Abgastemperatur, die unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt, für den SCR-Katalysator schädlich ist. Demnach erfolgt die Hinzugabe des Additivs in den Abgasstrom erst nach Überschreiten einer bestimmten Abgastemperatur. Der Schwellenwert, bei dem die Zugabe eines Additivs beginnt, liegt typischerweise bei 200° Celsius, vorzugsweise bei 250° Celsius. Steigt die Temperatur weiter an, entfernt sich also vom Schwellenwert, wird die mittlere Grösse der Tröpfchen des Additivs im Vergleich zu einer mittleren Grösse der Tröpfchen des Additivs bei dem Schwellenwert vergrössert. It is clear to those skilled in the art that introducing an additive at an exhaust gas temperature which is below a certain threshold value is detrimental to the SCR catalyst. Accordingly, the addition of the additive into the exhaust gas flow takes place only after exceeding a certain exhaust gas temperature. The threshold at which the addition of an additive begins is typically 200 ° C, preferably 250 ° C. As the temperature continues to increase, away from the threshold, the average size of the droplets of the additive is increased at the threshold as compared to an average size of the droplets of the additive.

[0014] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Additiv-Zuführeinrichtung eine Zuleitung für das Additiv, einen Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, eine Zuleitung für Druckluft, die mit dem Verdichter verbunden ist, und eine mit der Zuleitung für das Additiv und der Zuleitung für die Druckluft verbundene Düse enthält, die das Additiv in Tröpfchenform in die Abgasleitung einbringt. Der Verdichter kann jede Ausgestaltung einer Luftförderpumpe, eines Kompressors oder einer vergleichbaren Einheit annehmen. Der Verdichter dient dazu, Druckluft zu erzeugen, damit mithilfe der Düse das Additiv in Tröpfchenform in die Abgasleitung eingebracht werden kann. Furthermore, it can be provided that the additive supply means a supply line for the additive, a compressor for generating compressed air, a supply line for compressed air, which is connected to the compressor, and one with the supply line for the additive and the supply line for contains the compressed air connected nozzle, which introduces the additive in droplet form in the exhaust pipe. The compressor may take any configuration of an air pump, a compressor or a similar unit. The compressor is used to generate compressed air, so that the additive can be introduced in the form of droplets into the exhaust line with the aid of the nozzle.

[0015] Alternativ hierzu kann die Additiv-Zuführeinrichtung das Additiv separat von der Druckluft in die Abgasleitung einbringen, wobei die mittlere Tröpfchengrösse durch eine zwischen dem Einbringungsort des Additivs und des SCR-Katalysators angeordneten Mischers veränderbar ist. Als Mischer wird die Stelle in der Abgasleitung bezeichnet, in der das Abgas, das Additiv und die Druckluft aufeinandertreffen. Dabei wird das in die Abgasleitung geführte Additiv in eine bestimmte Tröpfchengrösse gebracht und mit dem Abgas verwirbelt. Alternatively, the additive supply device can introduce the additive separately from the compressed air in the exhaust pipe, wherein the average droplet size is variable by a arranged between the injection location of the additive and the SCR catalyst mixer. The mixer is the point in the flue where the flue gas, the additive and the compressed air meet. In this case, the guided into the exhaust pipe additive is brought into a certain droplet size and swirled with the exhaust gas.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform ist die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs über einen von dem Verdichter erzeugten Luftvolumenstrom änderbar. Das bedeutet, dass in einem umgekehrt proportionalen Verhältnis zur Veränderung des Luftvolumenstroms die Tröpfchengrösse des Additivs geändert wird. Bei einem kleiner werdenden Luftvolumenstrom des Verdichters, der zu der Düse geführt wird, vergrössert sich die mittlere Tröpfchengrösse des in die Abgasleitung von der Düse eingebrachten Additivs. Umgekehrt verkleinert sich die Tröpfchengrösse des Additivs bei einem grösser werdenden Luftvolumenstrom. In a further embodiment, the average droplet size of the additive via a volume of air generated by the compressor can be changed. This means that the droplet size of the additive is changed in an inversely proportional relationship to the change in the air volume flow. With a decreasing air volume flow of the compressor, which is led to the nozzle, the average droplet size of the introduced into the exhaust pipe from the nozzle additive increases. Conversely, the droplet size of the additive decreases with an increasing air volume flow.

[0017] Alternativ oder in Kombination hierzu kann die Tröpfchengrösse des Additivs auch über ein bewegbares Element der Düse verändert werden. Alternatively or in combination, the droplet size of the additive can also be changed via a movable element of the nozzle.

[0018] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Additiv eine wässrige Harnstofflösung, die 31,8 bis 33,2 Gewichtsprozent Harnstoff, vorzugswese 32,5 Gewichtsprozent Harnstoff, enthält. Die wässrige Harnstofflösung wird vorzugsweise mit demineralisiertem Wasser erzeugt. Mithilfe der Abgastemperatur wird aus den Bestandteilen der wässrigen Harnstofflösung Ammoniak, NH3, aus einer chemischen Reaktion erhalten, die im SCR-Katalysator die Stickoxide, NOx, in Distickstoff, N2, und Wasser, H2O, umwandelt. In a further preferred embodiment, the additive is an aqueous urea solution containing 31.8 to 33.2 weight percent urea, preferably 32.5 weight percent urea. The aqueous urea solution is preferably generated with demineralized water. Using the exhaust gas temperature, the components of the aqueous urea solution ammonia, NH3, obtained from a chemical reaction, which converts the nitrogen oxides, NOx, in dinitrogen, N2, and water, H2O in the SCR catalyst.

[0019] In dem erfindungsgemässen Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine wird in einen Abgasstrom ein Additiv eingebracht, das in der Abgasleitung in Tröpfchenform vorliegt. Ferner wird das Abgas-Additivgemisch einem SCR-Katalysator zugeführt. Darüber hinaus kann die mittlere Tröpfchengrösse des in dem Abgasstrom vorhandenen Additivs (4) verändert werden. In the inventive method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine, an additive is introduced into an exhaust gas stream, which is present in the exhaust line in droplet form. Further, the exhaust gas additive mixture is fed to an SCR catalyst. In addition, the mean droplet size of the additive (4) present in the exhaust gas flow can be changed.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs in Abhängigkeit eines Zustands der Brennkraftmaschine verändert. Vorzugsweise geschieht dies in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur, einem Abgasgegendruck, einem NOx-Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom. In a preferred embodiment of the method, the average droplet size of the additive is changed depending on a state of the internal combustion engine. This preferably takes place as a function of an exhaust gas temperature, an exhaust back pressure, a NOx mass flow and / or an additive mass flow.

[0021] Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt demnach darin, dass im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik die mittlere Tröpfchengrösse des in die Abgasleitung einzubringenden beziehungsweise eingebrachten Additivs veränderbar ist. Wie die Erfinder herausgefunden haben, ist es für eine Vorrichtung oder ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine besonders vorteilhaft, wenn die mittlere Tröpfchengrösse eines in die Abgasleitung einzuführenden oder eingeführten Additivs veränderbar ist. The core of the present invention is therefore that, in contrast to the known prior art, the average droplet size of the introduced into the exhaust pipe or introduced additive is variable. As the inventors have found, it is particularly advantageous for a device or a method for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine if the average droplet size of an additive to be introduced or introduced into the exhaust gas line is variable.

[0022] Dies ermöglicht eine Verbesserung der Stickstoffoxidkonvertierungsrate bei gleichzeitiger Verringerung der dafür benötigten Additivmenge. Zudem werden Ablagerungen des Additivs am Abgasrohr, dem SCR-Katalysator sowie weiteren Komponenten der Abgasanlage vermieden. Da derartige Ablagerungen die Stickstoffoxidkonversionsrate bis hin zur Wirkungslosigkeit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Bezug auf eine Reduzierung des Stickstoffoxids verringern, kann mit der erfindungsgemässen Vorrichtung oder mit dem entsprechenden Verfahren zur Abgasnachbehandlung dauerhaft ein sehr gutes Ergebnis bezüglich der Reduktion von Stickstoffoxiden erzielt werden. Darüber hinaus führen die besagten Ablagerungen zu einer Erhöhung des Abgasgegendrucks, wodurch der Kraftstoffverbrauch erhöht und die Motordynamik reduziert wird. Auch diese Nachteile werden mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 beziehungsweise dem Verfahren nach Anspruch 8 überwunden. Ferner ist es möglich, aufgrund der verbesserten Stickstoffoxidkonversionsrate die Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung zu verkleinern. Insbesondere bietet sich hierbei eine Verkleinerung des SCR-Katalysators an, der Hydrolyse- und Thermolyse-Katalysatoren enthält, da bei einer verbesserten NOx-Konversionsrate die benötigte Katalysatorfläche reduziert werden kann. This allows an improvement in the nitrogen oxide conversion rate while reducing the amount of additive required for it. In addition, deposits of the additive on the exhaust pipe, the SCR catalyst and other components of the exhaust system are avoided. Since such deposits reduce the nitrogen oxide conversion rate up to the inefficiency of the exhaust aftertreatment device with respect to a reduction of the nitrogen oxide, a very good result with regard to the reduction of nitrogen oxides can be achieved permanently with the device according to the invention or with the corresponding exhaust aftertreatment process. In addition, the said deposits lead to an increase in the exhaust backpressure, whereby the fuel consumption is increased and the engine dynamics is reduced. These disadvantages are also overcome by the device according to claim 1 and the method according to claim 8. Further, because of the improved nitrogen oxide conversion rate, it is possible to downsize the exhaust gas aftertreatment device compared with conventional exhaust gas aftertreatment devices. In particular, this offers a reduction of the SCR catalyst, which contains hydrolysis and thermolysis catalysts, since with an improved NOx conversion rate, the required catalyst area can be reduced.

[0023] Nachfolgend ist die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>einen schematischen Grundaufbau der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine nach einem Ausführungsbeispiel, <tb>Fig. 2<SEP>einen Zusammenhang eines Luftvolumenstroms und einer mittleren Tröpfchengrösse eines Additivs, <tb>Fig. 3<SEP>einen Zusammenhang zwischen einer Abgastemperatur und einen Luftvolumenstrom bei jeweiligen Maximalwerten für die Stickstoffoxidkonversionsrate, und <tb>Fig. 4<SEP>einen Zusammenhang zwischen der Abgastemperatur und der mittleren Tröpfchengrösse des Additivs bei jeweiligen Maximalwerten für die Stickstoffoxidkonversionsrate.The invention is explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. Show it: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a schematic basic structure of the exhaust gas aftertreatment device of an internal combustion engine according to an embodiment; <Tb> FIG. 2 <SEP> a relationship of an air volume flow and an average droplet size of an additive, <Tb> FIG. 3 <SEP> a relationship between an exhaust gas temperature and an airflow at respective maximum values for the nitrogen oxide conversion rate, and <Tb> FIG. 4 <SEP> a relationship between the exhaust gas temperature and the average droplet size of the additive at respective maximum values for the nitrogen oxide conversion rate.

[0024] Fig. 1 zeigt einen schematischen Grundaufbau einer Vorrichtung für eine Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine. Ausgehend von der Brennkraftmaschine 1 wird ein Abgas (die Strömungsrichtung des Abgases ist in Fig. 1 mit Pfeilen angegeben) durch eine Abgasleitung 2 zu einem SCR-Katalysator 5 geführt. Zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem SCR-Katalysator 5 ist eine Additiv-Zuführeinrichtung 3 vorgesehen, die ein Additiv 4 in Tröpfchenform in die Abgasleitung 2 einbringt. Die Additiv-Zuführeinrichtung enthält eine das Additiv 4 in den Abgasstrom abgebende Düse 8, zu der von einem Verdichter 6 erzeugte Druckluft und das in einem Vorratsbehälter 7 gelagerte Additiv 4 strömt. Über eine Steuereinheit (nicht dargestellt) wird der Verdichter 6 so angesteuert, dass eine Variation des Luftvolumenstroms an die Düse ausgeführt wird, sodass die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs 4 sich entsprechend ändert. Der variabel betreibbare Verdichter 6 ermöglicht daher eine optimale Gemischbildung hinsichtlich des Additivs. Fig. 1 shows a schematic basic structure of an apparatus for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine. Starting from the internal combustion engine 1, an exhaust gas (the flow direction of the exhaust gas is indicated by arrows in FIG. 1) is guided through an exhaust gas line 2 to an SCR catalytic converter 5. Between the internal combustion engine 1 and the SCR catalytic converter 5, an additive supply device 3 is provided, which introduces an additive 4 in droplet form into the exhaust gas line 2. The additive supply device contains a nozzle 8 discharging the additive 4 into the exhaust gas flow, to which compressed air generated by a compressor 6 and the additive 4 stored in a reservoir 7 flows. Via a control unit (not shown), the compressor 6 is controlled so that a variation of the air volume flow is performed to the nozzle, so that the average droplet size of the additive 4 changes accordingly. The variably operable compressor 6 therefore enables optimum mixture formation with regard to the additive.

[0025] Bei einer erhöhten Abgastemperatur wird eine besonders gute Wirkungsweise der Stickstoffoxidkonversion nur bei Überschreiten einer bestimmten Additiv-Tröpfchengrösse erreicht. Bei niedrigeren Abgastemperaturen ist für eine besonders gute Wirkungsweise jedoch eine geringere Additiv-Tröpfchengrösse der Optimalzustand. Um eine besonders gute Wirkungsweise über einen grösseren Abgastemperaturbereich sicherzustellen, ist es vorteilhaft die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs zu verändern. Dabei wird durch einen Messfühler (nicht dargestellt) die Abgastemperatur gemessen und die Werte an die Steuereinheit gegeben. Diese entscheidet dann über den Luftvolumenstrom, den der Verdichter 6 in die Düse 8 einbringt. Es wird also über eine Variation der der Düse 8 zugeführten Druckluftmenge die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs in der Abgasleitung in Abhängigkeit von der Abgastemperatur geändert. At an elevated exhaust gas temperature, a particularly good mode of action of the conversion of nitrogen oxides is achieved only when a certain additive droplet size is exceeded. At lower exhaust gas temperatures, however, a smaller additive droplet size is the optimum state for a particularly good mode of action. To ensure a particularly good mode of action over a larger exhaust gas temperature range, it is advantageous to change the average droplet size of the additive. In this case, by a sensor (not shown), the exhaust gas temperature measured and given the values to the control unit. This then decides on the air volume flow, the compressor 6 introduces into the nozzle 8. It is therefore changed by a variation of the nozzle 8 supplied amount of compressed air, the average droplet size of the additive in the exhaust pipe as a function of the exhaust gas temperature.

[0026] Fig. 2 zeigt den beispielhaften Zusammenhang zwischen einem Luftvolumenstrom, der an eine Düse 8 geschickt wird, und der entsprechenden Grösse der durch die Düse 8 abgegebenen mittleren Tröpfchengrösse eines Additivs in Mikrometern. Die in der Abszisse der Grafik verwendeten Einheit Standard-Liter pro Minute (slpm) entspricht 16,8875 Millibar mal Liter geteilt durch Sekunde und ist ein Mass für die Molekülmenge, die pro Zeiteinheit und unter Normbedingungen (Standarddruck P = 101 325 Pascal und Standardtemperatur = 0 °C) durch einen Querschnitt fliesst. Die Abszisse stellt demnach ausgehend vom Ursprung einen ansteigenden Luftvolumenstrom dar. Die Ordinate der Grafik in Fig. 2 gibt eine Tröpfchengrösse eines mit der beispielhaften Düse in Tröpfchenform gebrachten Additivs an. Die Messung der Tröpfchengrösse erfolgte mittels Laserbeugungstechnik in einem Bereich zwischen Additiv-Zuführeinrichtung und dem SCR-Katalysator. Wie der Figur entnommen werden kann, zeigt sie den umgekehrt proportionalen Zusammenhang zwischen Luftvolumenstrom und Tröpfchengrösse. Das heisst, dass bei einem Ansteigen des zugeführten Luftvolumenstroms an die Düse, die mittlere Tröpfchengrösse abnimmt. Fig. 2 shows the exemplary relationship between an air volume flow, which is sent to a nozzle 8, and the corresponding size of the dispensed through the nozzle 8 average droplet size of an additive in microns. The unit of standard liters per minute (slpm) used in the abscissa of the graph corresponds to 16.8875 millibar times liter divided by second and is a measure of the amount of molecules per unit time and under standard conditions (standard pressure P = 101 325 Pascal and standard temperature = 0 ° C) flows through a cross section. The abscissa therefore represents an increasing air volume flow starting from the origin. The ordinate of the graph in FIG. 2 indicates a droplet size of an additive brought into droplet form with the exemplary nozzle. The measurement of the droplet size was carried out by means of laser diffraction technology in a range between the additive supply device and the SCR catalyst. As the figure can be seen, it shows the inversely proportional relationship between air flow volume and droplet size. This means that with an increase in the supplied air volume flow to the nozzle, the average droplet size decreases.

[0027] Fig. 3 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Abgastemperatur in Celsius gegenüber einem Luftvolumenstrom in einer beispielhaften Vorrichtung für eine Abgasnachbehandlung. Für das Verständnis der Fig. 2 ist wichtig zu wissen, dass an den Messpunkten jeweils maximale Stickstoffoxidkonvertierungsraten der beispielhaften Vorrichtung vorliegen. Für die Messpunkte bis 250 °C wird dem Abgas kein Additiv zugeführt, wodurch sich die konstante Form der Kurve für diesen Abgastemperaturbereich erklärt. Für grössere Temperaturwerte ergeben sich maximale NOx-Konvertierungsraten für stetig kleiner werdende Luftvolumenströme. So sinkt der Luftvolumenstrom, der bei einer Abgastemperatur von 300 °C noch bei ca. 8,0 slpm liegt, für die Abgastemperatur von 350 °C deutlich auf ca. 6.1 slpm. FIG. 3 shows a relationship between the exhaust gas temperature in Celsius and an air volume flow in an exemplary device for exhaust gas aftertreatment. For the understanding of FIG. 2, it is important to know that there are maximum nitrogen oxide conversion rates of the exemplary device at the measurement points. For the measuring points up to 250 ° C no additive is added to the exhaust gas, which explains the constant shape of the curve for this exhaust gas temperature range. For larger temperature values, maximum NOx conversion rates result for steadily decreasing air volume flows. The air volume flow, which is still around 8.0 slpm at an exhaust gas temperature of 300 ° C, drops significantly to approx. 6.1 slpm for the exhaust gas temperature of 350 ° C.

[0028] Fig. 3 lässt sich demnach entnehmen, dass nachdem ein bestimmter Schwellenwert der Abgastemperatur in der beispielhaften Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, hier 250 °C, überschritten ist, mit einem fallenden Luftvolumenstrom, die eine steigende mittleren Tröpfchengrösse des Additivs bedingt, optimale Stickstoffkonvertierungsraten erreicht werden. Accordingly, it can be seen that after a certain threshold value of the exhaust gas temperature in the exemplary device for exhaust aftertreatment, in this case 250 ° C., is exceeded, a falling air volume flow, which causes an increasing mean droplet size of the additive, achieves optimum nitrogen conversion rates become.

[0029] Dieser Zusammenhang wird auch in der Fig. 4 dargestellt, in der für die Abgastemperatur in Grad Celsius die Tröpfchengrösse in Mikrometern angegeben ist, bei der eine optimale Stickstoffkonvertierungsrate vorliegt. Auch der Fig. 4 ist zu entnehmen, dass nach Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts, hier 250 °C, mit weiter steigender Abgastemperatur optimale Stickstoffoxidkonvertierungsraten nur erreicht werden, wenn die Tröpfchengrösse ebenfalls ansteigt. This relationship is also shown in Fig. 4, in which the droplet size in microns is given for the exhaust gas temperature in degrees Celsius, in which there is an optimal nitrogen conversion rate. It can also be seen from FIG. 4 that, after exceeding a certain threshold value, here 250 ° C., with further increasing exhaust gas temperature, optimum nitrogen oxide conversion rates are only achieved if the droplet size also increases.

[0030] Die Aussagekraft der Fig. 2 bis Fig. 4 beschränkt sich nicht auf die beispielhafte Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, anhand der die der Fig. 2 bis Fig. 4 zugrundeliegenden Messwerte gewonnen wurden. Es versteht sich von selbst, dass die gewonnenen grundlegenden Zusammenhänge auch auf anders ausgestaltete Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung übertragen werden können. The explanatory power of FIGS. 2 to 4 is not limited to the exemplary device for exhaust-gas aftertreatment, on the basis of which the measured values on which the FIGS. 2 to 4 were based were obtained. It goes without saying that the fundamental relationships obtained can also be transferred to differently configured exhaust aftertreatment devices.

[0031] Dem Durchschnittsfachmann ist klar, dass es bei der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Wichtigkeit ist, mit welchem Mittel die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs 4 verändert werden kann. Daher ist für die Erfindung auch unerheblich, ob das Additiv 4 zuerst mit dem Luftvolumenstrom des Verdichters 6 gemischt wird und erst anschliessend in die Abgasleitung 2 eingebracht wird, oder ob der Luftvolumenstrom des Verdichters nach Einbringen des Additivs 4 in die Abgasleitung 2 dazu verwendet wird, die Additiv-Abgasmischung zu verwirbeln, um eine effektive Durchmischung des Abgases mit dem Additiv 4 bei einer gewünschten mittleren Teilchengrösse des Additivs sicherzustellen. It will be apparent to those skilled in the art that it is of minor importance in the present invention by which means the mean droplet size of the additive 4 can be varied. Therefore, for the invention is also irrelevant whether the additive 4 is first mixed with the air flow of the compressor 6 and only then introduced into the exhaust pipe 2, or whether the air flow of the compressor is used after introduction of the additive 4 in the exhaust pipe 2, to fluidize the additive exhaust gas mixture to ensure effective mixing of the exhaust gas with the additive 4 at a desired average particle size of the additive.

[0032] In einer weiteren Ausführungsform wird die mittlere Tröpfchengrösse des in die Abgasleitung einzubringenden Additivs in Abhängigkeit eines Zustands der Brennkraftmaschine oder der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verändert. So kann die Tröpfchengrösse des Additivs in Abhängigkeit einer Abgastemperatur, eines Abgasgegendrucks, einem NOx-Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom bestimmt werden. Das heisst, dass aufgrund der Momentanzustände mindestens eines der vorstehend genannten Parameter die optimale mittlere Tröpfchengrösse des in die Abgasleitung einzubringenden Additivs bestimmt wird. In a further embodiment, the average droplet size of the additive to be introduced into the exhaust gas line is changed as a function of a state of the internal combustion engine or of the device for exhaust gas aftertreatment. Thus, the droplet size of the additive can be determined as a function of an exhaust gas temperature, an exhaust gas back pressure, a NOx mass flow and / or an additive mass flow. This means that, based on the instantaneous states of at least one of the aforementioned parameters, the optimum average droplet size of the additive to be introduced into the exhaust gas line is determined.

[0033] Als weitere Zustände, die einen Einfluss auf die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs haben, also von der die Veränderung der mittleren Tröpfchengrösse ebenfalls abhängt und die zur Bestimmung der zu verwendenden mittleren Tröpfchengrösse des Additivs ebenfalls herangezogen werden können, ist zu nennen: der Drehzahl-Drehmomenten-Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, der Abgasmassenstrom, die Abgaszusammensetzung (insbesondere bezüglich Stickstoffmonoxid, NO, Stickstoffdioxid, NO2, Kohlendioxid, CO2, enthaltener Feinstaub und/oder enthaltene Feinstaubmenge), die Kraftstoffqualität, die Einsatzhöhe der erfindungsgemässen Vorrichtung über Meeresniveau, beziehungsweise den Umgebungsluftdruck, der Additiv-Zuführungsdruck, die Additivqualität, die Umgebungslufttemperatur, und/ oder die Umgebungsluftfeuchtigkeit. As further states which have an influence on the average droplet size of the additive, ie of which the change of the average droplet size also depends and which can also be used to determine the mean droplet size of the additive to be used, the following may be mentioned: the rotational speed Torque operating point of the internal combustion engine, the exhaust gas mass flow, the exhaust gas composition (in particular with respect to nitrogen monoxide, NO, nitrogen dioxide, NO2, carbon dioxide, CO2, particulate matter contained and / or contained particulate matter), the fuel quality, the level of use of the inventive device above sea level, or the ambient air pressure , the additive feed pressure, the additive quality, the ambient air temperature, and / or the ambient humidity.

[0034] Es ist demnach denkbar, mindestens einen der vorstehend genannten Zustände zur Bestimmung der optimalen Tröpfchengrösse des Additivs heranzuziehen. Dabei ist es nicht notwendig, dass die vorstehend genannten Parameter durch entsprechende Messvorrichtungen gemessen werden. Es ist denkbar, einige der Zustände innerhalb einer Software-Ländereinstellung zu hinterlegen, wie beispielsweise die Kraftstoffqualität, und beispielsweise die Einsatzhöhe vom Betreiber der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine von Hand in ein Steuergerät einzugeben. It is therefore conceivable to use at least one of the abovementioned states for determining the optimum droplet size of the additive. It is not necessary that the above parameters are measured by appropriate measuring devices. It is conceivable to deposit some of the states within a software country setting, such as the fuel quality, and, for example, enter the amount of operation by the operator of the device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine by hand in a control unit.

[0035] Dieses Steuergerät kann dann aufgrund der ihm zur Verfügung stehenden Zustandswerte das Additiv-Zuführmittel 3 derart steuern, dass die hierfür bestimmte optimale mittlere Teilchengrösse des Additivs 4 entsprechend geändert wird. On the basis of the state values available to it, this control unit can then control the additive supply means 3 in such a way that the optimum mean particle size of the additive 4 determined for this purpose is changed accordingly.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine (1), umfassend: eine Abgasleitung (2), die einen Auslass der Brennkraftmaschine (1) mit einem Einlass eines SCR-Katalysators (5) verbindet, und eine Additiv-Zuführeinrichtung (3), die dazu ausgelegt ist, zwischen dem Auslass der Brennkraftmaschine (1) und dem Einlass des SCR-Katalysators (5) der Abgasleitung (2) ein Additiv (4) in Tröpfchenform zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Additiv-Zuführeinrichtung (3) ferner dazu ausgelegt ist, eine mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) zu verändern.1. A device for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (1), comprising: an exhaust pipe (2) connecting an outlet of the internal combustion engine (1) to an inlet of an SCR catalyst (5), and an additive supply device (3) which is designed to supply an additive (4) in droplet form between the outlet of the internal combustion engine (1) and the inlet of the SCR catalytic converter (5) to the exhaust gas line (2), characterized in that the additive supply means (3) is further adapted to change an average droplet size of the additive (4). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Additiv-Zuführeinrichtung (3) ferner dazu ausgelegt ist, die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) in Abhängigkeit eines Zustands der Brennkraftmaschine (1) oder der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu verändern, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur, einem Abgasgegendruck, einem NOx-Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom.2. Device according to claim 1, wherein the additive supply device (3) is further adapted to change the mean droplet size of the additive (4) in dependence on a state of the internal combustion engine (1) or the device for exhaust aftertreatment, preferably in response to a Exhaust gas temperature, an exhaust back pressure, a NOx mass flow and / or an additive mass flow. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Additiv-Zuführeinrichtung (3) ferner dazu ausgelegt ist, die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) bei einem Ansteigen einer Abgastemperatur zu vergrössern.3. Device according to one of the preceding claims, wherein the additive supply means (3) is further adapted to increase the average droplet size of the additive (4) with an increase in exhaust gas temperature. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Additiv-Zuführeinrichtung (3) enthält: eine Zuleitung (71) für das Additiv (4), einen Verdichter (6) zur Erzeugung von Druckluft, eine mit dem Verdichter (6) verbundene Zuleitung (61) für die Druckluft, und eine mit der Zuleitung (71) für das Additiv (4) und der Zuleitung (61) für die Druckluft verbundene Düse (8), die dazu ausgelegt ist, das Additiv (4) in Tröpfchenform in die Abgasleitung (2) einzubringen.4. Device according to one of the preceding claims, wherein the additive supply device (3) contains: a feed line (71) for the additive (4), a compressor (6) for generating compressed air, a compressed air supply line (61) connected to the compressor (6), and a nozzle (8) connected to the supply line (71) for the additive (4) and the supply line (61) for the compressed air; to introduce the additive (4) in droplet form in the exhaust pipe (2). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein von dem Verdichter (6) erzeugter Luftvolumenstrom, der an die Düse (8) geleitet wird, veränderbar ist, so dass die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) sich entsprechend zu einer Veränderung des Luftvolumenstroms ändert.5. Apparatus according to claim 4, wherein an air flow generated by the compressor (6), which is directed to the nozzle (8), is variable, so that the average droplet size of the additive (4) changes in accordance with a change in the air volume flow. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Düse (8) ein bewegbares Element enthält, mit dem die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) veränderbar ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, wherein the nozzle (8) includes a movable element, with which the average droplet size of the additive (4) is variable. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv (4) eine wässrige Harnstofflösung ist, deren Harnstoffgehalt im Bereich von 31,8 bis 33,2 Gewichtsprozent, vorzugsweise bei 32,5 Gewichtsprozent, liegt.7. Device according to one of the preceding claims, wherein the additive (4) is an aqueous urea solution whose urea content is in the range of 31.8 to 33.2 weight percent, preferably 32.5 weight percent. 8. Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine (1), wobei in dem Verfahren: in einen Abgasstrom ein Additiv (4), vorzugsweise eine 32,5-prozentige wässrige Harnstofflösung, in Tröpfchenform eingebracht wird, und ein Abgas-Additivgemisch einem SCR-Katalysator (5) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) in dem Abgas-Additivgemisch veränderbar ist.8. A method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (1), wherein in the method: an additive (4), preferably a 32.5 percent aqueous urea solution, is introduced in droplet form into an exhaust gas stream, and an exhaust gas additive mixture is fed to an SCR catalytic converter (5), characterized in that the average droplet size of the additive (4) in the exhaust gas additive mixture is variable. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) in Abhängigkeit eines Zustands der Brennkraftmaschine (1) oder einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung verändert wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur, einem Abgasgegendruck, einem NOx-Massenstrom und/oder einem Additiv-Massenstrom.9. The method of claim 8, wherein the mean droplet size of the additive (4) is changed depending on a state of the internal combustion engine (1) or an apparatus for exhaust aftertreatment, preferably in dependence on an exhaust gas temperature, an exhaust back pressure, a NOx mass flow and / or an additive mass flow. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die mittlere Tröpfchengrösse des Additivs (4) bei einem Ansteigen einer Abgastemperatur vergrössert wird.10. The method according to any one of claims 8 and 9, wherein the average droplet size of the additive (4) is increased with an increase in exhaust gas temperature.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080092531A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Denso Corporation Exhaust purification device of engine
DE102008057258A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Albonair Gmbh Component carrier for a dosing system
DE102009009711A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Exhaust gas cleaning device for motor vehicles, has tank for liquid reducing agent, and nozzle for injecting reducing agent in exhaust gas stream
US20110232267A1 (en) * 2008-12-17 2011-09-29 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Method and device for the addition in droplet form of a liquid reducing agent into an exhaust gas line

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080092531A1 (en) * 2006-10-19 2008-04-24 Denso Corporation Exhaust purification device of engine
DE102008057258A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Albonair Gmbh Component carrier for a dosing system
US20110232267A1 (en) * 2008-12-17 2011-09-29 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Method and device for the addition in droplet form of a liquid reducing agent into an exhaust gas line
DE102009009711A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Exhaust gas cleaning device for motor vehicles, has tank for liquid reducing agent, and nozzle for injecting reducing agent in exhaust gas stream

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