CH712344B1 - Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine. - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine. Download PDF

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CH712344B1 CH00266/17A CH2662017A CH712344B1 CH 712344 B1 CH712344 B1 CH 712344B1 CH 00266/17 A CH00266/17 A CH 00266/17A CH 2662017 A CH2662017 A CH 2662017A CH 712344 B1 CH712344 B1 CH 712344B1
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Abstract

Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Katalysator (9), mit einer zum Katalysator (9) führenden Abgaszuleitung (8) und mit einer vom Katalysator (9) wegführenden Abgasableitung (11), wobei die Abgaszuleitung (8) mit einem stromabwärtigen Ende (15) in einen den Katalysator (9) aufnehmenden Reaktorraum (10) mündet, wobei mit diesem Ende (15) der Abgaszuleitung (8) ein Prallelement (19) zusammenwirkt, das relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) verlagerbar ist. Insbesondere ist der Katalysator ein SCR-Katalysator. Vorzugsweise ist das Abgasnachbehandlungssystem mit einer der Abgaszuleitung (8) zugeordneten Einbringeinrichtung (16) zum Einbringen eines Reduktionsmittels, insbesondere von Ammoniak oder einer Ammoniak-Vorläufersubstanz, in das Abgas, und mit einer von der Abgaszuleitung (8) stromabwärts der Einbringeinrichtung (16) bereitgestellten Mischstrecke (18) zum Mischen des Abgases mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators (9) ausgestattet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
[0002] Bei Verbrennungsprozessen in stationären Brennkraftmaschinen, die zum Beispiel in Kraftwerken zum Einsatz kommen, sowie bei Verbrennungsprozessen in nichtstationären Brennkraftmaschinen, die zum Beispiel auf Schiffen zum Einsatz kommen, entstehen Stickoxide, wobei diese Stickoxide typischerweise bei der Verbrennung schwefelhaltiger, fossiler Brennstoffe, wie Kohle, Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Schweröl oder Dieselkraftstoffen entstehen. Daher sind solchen Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme zugeordnet, die der Reinigung, insbesondere der Entstickung, des die Brennkraftmaschine verlassenden Abgases dienen.
[0003] Zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas kommen in aus der Praxis bekannten Abgasnachbehandlungssystemen in erster Linie sogenannte SCR-Katalysatoren zum Einsatz. In einem SCR-Katalysator erfolgt eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden, wobei für die Reduktion der Stickoxide Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel benötigt wird. Das Ammoniak bzw. eine Ammoniak-Vorläufersubstanz, wie zum Beispiel Urea, wird hierzu stromaufwärts des SCR-Katalysators in flüssiger Form in das Abgas eingebracht, wobei das Ammoniak bzw. die Ammoniak-Vorläufersubstanz stromaufwärts des SCR-Katalysators mit dem Abgas vermischt wird. Hierzu sind nach der Praxis Mischstrecken zwischen der Einbringung des Ammoniaks bzw. der Ammoniak-Vorläufersubstanz und dem SCR-Katalysator vorgesehen.
[0004] Obwohl mit aus der Praxis bekannten Abgasnachbehandlungssystemen, die einen SCR-Katalysator umfassen, bereits erfolgreich eine Abgasnachbehandlung, insbesondere eine Stickoxidreduzierung, erfolgen kann, besteht Bedarf daran, die Abgasnachbehandlungssysteme weiter zu verbessern. Insbesondere besteht Bedarf an einer kompakten Bauform solcher Abgasnachbehandlungssysteme.
[0005] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß mündet die Abgaszuleitung mit einem stromabwärtigen Ende in einen den Katalysator aufnehmenden Reaktorraum, wobei mit diesem Ende der Abgaszuleitung ein Prallelement zusammenwirkt, dass relativ zum stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung verlagerbar ist. Das Prallelement, welches an dem stromabwärtigen Ende der in den Reaktorraum mündenden Abgaszuleitung angeordnet ist, kann bei verkürzter Mischstrecke einerseits eine gute Vermischung des Abgases mit dem Reduktionsmittel und andererseits eine definierte Anströmung des SCR-Katalysators gewährleistet werden. Bei kompakter Bauform kann eine effektive Abgasnachbehandlung gewährleistet werden.
[0007] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Prallelement relativ zum stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung verlagerbar ist, um entweder die Abgaszuleitung am stromabwärtigen Ende abzusperren oder die Abgaszuleitung am stromabwärtigen Ende freizugeben, wobei bei freizugebener Abgaszuleitung die Relativposition des Prallelements relativ zum stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung vorzugsweise vom Abgasmassenstrom und/oder von der Abgastemperatur und/oder von der Menge des in den Abgasmassenstrom eingebrachten Reduktionsmittels abhängig ist. Hiermit ist bei kompakter Bauform des Abgasnachbehandlungssystems eine besonders effektive Abgasnachbehandlung möglich.
[0008] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weitet sich das stromabwärtige Ende der Abgaszuleitung unter Ausbildung eines Diffusors trichterförmig auf. Das Prallelement ist an einer dem stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung zugewandten Seite, auf die der Abgasstrom und das Reduktionsmittel trifft, unter Ausbildung einer Strömungsführungsfläche gewölbt, insbesondere glockenartig gewölbt, konturriet. Auch diese Details erlauben eine effektive Abgasnachbehandlung bei kurzer Mischstrecke infolge der definierten Strömungsführung im Bereich des Prallelements sowie dem demselben zugewandten stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung.
[0009] Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen die Abgaszuleitung und die Abgasableitung eine Bypassleitung zum SCR-Katalysator resp. zum Reaktorraum geschaltet, wobei in die Bypassleitung ein Absperrelement geschaltet ist, dessen Position von der Position des Prallelements relativ zum stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung abhängig ist. Über den Bypass kann überschüssiges Abgas am SCR-Katalysator vorbeigeführt werden, insbesondere dann, wenn nach einem Start der Brennkraftmaschine noch kalte Baugruppen im Bereich der Turbolader der Brennkraftmaschine zu erhitzen sind.
[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung trägt das Prallelement eine katalytische Beschichtung, zumindest an der dem stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung zugewandten Seite. Hiermit kann die Abgasnachbehandlung weiter verbessert werden.
[0011] Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist in Anspruch 13 definiert.
[0012] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1: eine schematisierte, perspektivische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem; Fig. 2: ein Detail des Abgasnachbehandlungssystems der Fig. 1; Fig. 3: ein Detail der Fig. 2; und Fig. 4: ein weiteres Detail des erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystems.
[0013] Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, so zum Beispiel einer stationären Brennkraftmaschine in einem Kraftwerk oder einer auf einem Schiff zum Einsatz kommenden, nichtstationären Brennkraftmaschine. Insbesondere kommt das Abgasnachbehandlungssystem an einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine zum Einsatz. Im Folgenden wird das Verfahren in Verbindung mit der SCR-Technologie genauer erklärt, es ist allerdings nicht darauf beschränkt, sondern kann auch bei CH4- und HCHO-Oxidationskatalysatoren, wie sie beispielsweise bei Gasmotoren eingesetzt werden, verwendet werden.
[0014] Fig. 1 zeigt eine Anordnung aus einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasturboaufladungssystem 2 und einem Abgasnachbehandlungssystem 3.
[0015] Bei der Brennkraftmaschine 1 kann es sich um instationäre oder stationäre Brennkraftmaschine handeln, insbesondere um eine instationär betriebene Schiffsbrennkraftmaschine. Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 verlässt, wird im Abgasaufladungssystem 2 genutzt, um aus der thermischen Energie des Abgases mechanische Energie zur Verdichtung von dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführender Ladeluft zu gewinnen.
[0016] So zeigt Fig. 1 eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasturboaufladungssystem 2, welches mehrere Abgasturbolader umfasst, nämlich einen ersten, hochdruckseitigen Abgasturbolader 4 und einen zweiten, niederdruckseitigen Abgasturbolader 5.
[0017] Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 verlässt, strömt zunächst über eine Hochdruckturbine 6 des ersten Abgasturboladers 1 und wird in derselben entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie in einem Hochdruckverdichter des ersten Abgasturboladers 4 genutzt wird, um Ladeluft zu verdichten.
[0018] In Strömungsrichtung des Abgases gesehen ist stromabwärts des ersten Abgasturboladers 4 der zweite Abgasturbolader 5 angeordnet, über welchen Abgas, welches bereits die Hochdruckturbine 6 des ersten Abgasturboladers 4 durchströmt hat, geführt wird, nämlich über eine Niederdruckturbine 7 des zweiten Abgasturboladers 5. In der Niederdruckturbine 7 des zweiten Abgasturboladers 5 wird das Abgas weiter entspannt und hierbei gewonnene Energie in einem Niederdruckverdichter des zweiten Abgasturboladers 5 genutzt, um ebenfalls die den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Ladeluft zu verdichten.
[0019] Das Verfahren ist nicht auf zweistufig aufgeladene Motoren beschränkt, sondern kann auch bei einstufig aufgeladenen Motoren angewendet werden, wobei das AGN-System dann vorteilhaft stromauf der Turbine angebracht ist.
[0020] Zusätzlich zu dem die beiden Abgasturbolader 4 und 5 aufweisenden Abgasaufladungssystem 2 umfasst die Brennkraftmaschine 1 das Abgasnachbehandlungssystem 3, bei welchem es sich um ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem handelt. Das SCR-Abgasnachbehandlungssystem 3 ist zwischen die Hochdruckturbine 6 des ersten Verdichters 5 und die Niederdruckturbine 7 des zweiten Abgasturboladers 5 geschaltet, sodass demnach Abgas, welches die Hochdruckturbine 6 des ersten Abgasturboladers 4 verlässt, zunächst über das SCR-Abgasnachbehandlungssystem 3 geführt werden kann, bevor dasselbe in den Bereich der Niederdruckturbine 7 des zweiten Abgasturboladers 5 gelangt. Fig. 1 zeigt eine Abgaszuleitung 8, über die Abgas, ausgehend von der Hochdruckturbine 6 des ersten Abgasturboladers 4 in Richtung auf einen SCR-Katalysator 9 geführt werden kann, der in einem Reaktorraum 10 angeordnet ist. Ferner zeigt Fig. 1 eine Abgasableitung 11, die der Ableitung des Abgases vom SCR-Katalysator 9 in Richtung auf die Niederdruckturbine 7 des zweiten Abgasturboladers 5 dient. Ausgehend von der Niederdruckturbine 7 strömt das Abgas über eine Leitung 26 insbesondere ins Freie.
[0021] Die zum Reaktorraum 10 und damit zu dem im Reaktorraum 10 positionierten SCR-Katalysator 9 führende Abgaszuleitung 8 sowie die vom Reaktorraum 10 und damit vom SCR-Katalysator 9 wegführende Abgasableitung 11 sind über eine Bypassleitung 12 gekoppelt, in die ein Absperrorgan 13 integriert ist. Bei geschlossenem Absperrorgan 13 ist die Bypassleitung 12 verschlossen, sodass über dieselbe kein Abgas strömen kann. Dann hingegen, wenn das Absperrorgan 13 geöffnet ist, kann über die Bypassleitung 12 Abgas strömen, und zwar vorbei am Reaktorraum 10 und demnach vorbei an dem im Reaktorraum 10 positionierten SCR-Katalysator 9.
[0022] Fig. 2 verdeutlicht mit Pfeilen 14 die Strömung des Abgases durch das Abgasnachbehandlungssystem 3 bei über das Absperrorgan 13 verschlossener Bypassleitung 12, wobei Fig. 2 entnommen werden kann, dass die Abgaszuleitung 8 in den Reaktorraum 10 mit einem stromabwärtigen Ende 15 mündet, wobei das Abgas im Bereich dieses Endes 15 der Abgaszuleitung 8 eine Strömungsumlenkung um in etwa 180° bzw. annähernd 180° erfährt, wobei das Abgas nach der Strömungsumlenkung über den SCR-Katalysator 9 geführt wird.
[0023] Der Abgaszuleitung 8 des Abgasnachbehandlungssystems 3 ist eine Einbringeinrichtung 16 zugeordnet, über die in den Abgasstrom ein Reduktionsmittel eingebracht werden kann, insbesondere Ammoniak oder eine Ammoniak-Vorläufersubstanz, die benötigt wird, um im Bereich des SCR-Katalysators 9 Stickoxide des Abgases definiert umzusetzen.
[0024] Bei dieser Einbringeinrichtung 16 des Abgasnachbehandlungssystems 3 handelt es sich vorzugsweise um eine Einspritzdüse, über welche das Ammoniak bzw. die Ammoniakvorläufersubstanz in den Abgasstrom innerhalb der Abgaszuführleitung 8 eingedüst wird. Fig. 2 verdeutlicht mit einem Kegel 17 die Eindüsung des Reduktionsmittels in den Abgasstrom im Bereich der Abgaszuleitung 8.
[0025] Die Strecke des Abgasnachbehandlungssystems 3, die in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Einbringeinrichtung 16 und stromaufwärts des SCR-Katalysators 9 liegt, wird als Mischstrecke bezeichnet. Insbesondere stellt die Abgaszuleitung 8 stromabwärts der Einbringeinrichtung 19 eine Mischstrecke 18 bereit, in welcher das Abgas mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators 9 gemischt werden kann.
[0026] Die Abgaszuleitung 8 mündet mit dem stromabwärtigen Ende 15 in den Reaktorraum 10. Diesem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 ist ein Prallelement 19 zugeordnet, welches relativ zum stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 verlagerbar ist.
[0027] Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Prallelement 19 relativ zum Ende 15 der Abgaszuleitung 8, welches in den Reaktorraum 10 mündet, in Richtung des Doppelpfeils 25 linear verlagerbar, insbesondere mit Hilfe eines pneumatischen Stellzylinders 20, der über eine Kolbenstange 21 am Prallelement 19 angreift und sich durch eine Wand 22 des Reaktorraums 10 erstreckt. Eine Dichtung 23 dichtet die Kolbenstange 21 des Pneumatikzylinders 20 dort ab, wo dieselbe die Wand 22 des Reaktorraums 10 durchdringt.
[0028] Das Prallelement 19 ist relativ zum stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 verlagerbar, um entweder die Abgaszuleitung 8 am stromabwärtigen Ende 15 abzusperren oder dieselbe am stromabwärtigen Ende 15 freizugeben. Dann, wenn das Prallelement 19 die Abgaszuleitung 8 am stromabwärtigen Ende 15 absperrt, ist vorzugsweise das Absperrorgan 13 der Bypassleitung 12 geöffnet, um das Abgas dann vollständig am SCR-Katalysator 9 bzw. an dem den SCR-Katalysator 9 aufnehmenden Reaktorraum 10 vorbeizuführen. Dann, wenn das Prallelement 19 das stromabwärtige Ende 15 der Abgaszuleitung 8 freigibt, kann das Absperrorgan 13 der Bypassleitung 12 entweder vollständig geschlossen oder auch zumindest teilweise geöffnet sein.
[0029] Dann, wenn das Prallelement 19 das stromabwärtige Ende 15 der Abgaszuleitung 8 freigibt, ist die Relativposition des Prallelements 19 relativ zum stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 insbesondere von dem Abgasmassenstrom durch die Abgaszuleitung 8 und/oder von der Abgastemperatur des Abgases in der Abgaszuleitung 8 und/oder von der Menge des über die Einbringeinrichtung 16 in den Abgasstrom eingebrachten Reduktionsmittels abhängig.
[0030] Über die Relativposition des Prallelements 19 zum stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 bei freigegebenem stromabwärtigen Ende 15 kann insbesondere festgelegt werden, ob das Abgas, welches im Bereich des stromabwärtigen Endes 15 der Abgaszuleitung 8 im Bereich des Prallelements 19 umgelenkt wird, stärker in Richtung auf radial innen positionierte Sektionen oder stärker in Richtung auf radial außen positionierte Sektionen des SCR-Katalysators 9 geleitet bzw. gelenkt wird.
[0031] Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Abgaszuleitung 8 im Bereich ihres stromabwärtigen Endes 15 unter Ausbildung eines Diffusors trichterförmig aufgeweitet. Hierdurch vergrößert sich der Strömungsquerschnitt der Abgaszuleitung 8 im Bereich des stromabwärtigen Endes 15, wobei, wie insbesondere Fig. 2 entnommen werden kann, vorgesehen sein kann, dass sich in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts des stromabwärtigen Endes 15 der Abgaszuleitung 8 der Strömungsquerschnitt derselben zunächst verringert. So zeigt Fig. 2, dass der Strömungsquerschnitt der Abgaszuleitung 8 in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Einbringeinrichtung 16 für das Reduktionsmittel zunächst in etwa konstant ist, sich dann zunächst allmählich verjüngt und schließlich im Bereich des stromabwärtigen Endes 15 erweitert. Diese Erweiterung des Strömungsquerschnitts am stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 erfolgt dabei vorzugwseise über einen kürzeren Abschnitt der Abgaszuleitung 8, als derjenige Abschnitt, über den sich die Abgaszuleitung 8 vor dem stromabwärtigen Ende 15 zunächst verjüngt.
[0032] Wie bereits ausgeführt, wirkt mit dem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 das Prallelement 19 zusammen, welches in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zumindest an einer dem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 zugewandten Seite unter Ausbildung einer Strömungsführung für das Abgas gewölbt ist, vorzugsweise glockenartig gewölbt. So kann insbesondere Fig. 3 und 4 entnommen werden, dass die Seite 24 des Prallelements 19, die dem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 zugewandt ist, an einem radial inneren Abschnitt des Prallelements 19 einen geringeren Abstand zum stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 aufweist als an einem radial äußeren Abschnitt derselben. Das Prallelement 19 ist demnach im Zentrum der Seite 24 in Richtung auf das stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingezogen bzw. gewölbt.
[0033] Dann, wenn das Prallelement 19 das stromabwärtige Ende 15 der Abgaszuleitung 8 freigibt, beträgt der Abstand zwischen dem Prallelement 19 und dem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 insbesondere mindestens 100 mm, um eine möglichst druckverlustarme Umlenkung der Abgasströmung im Bereich des Prallelements 19 zu gewährleisten, und zwar bei einem Druckverlust von weniger als 10 mbar.
[0034] Wie bereits ausgeführt, übernimmt das Prallelement 19 mehrere Aufgaben, und zwar bei versperrtem stromabwärtigem Ende 15 der Abgaszuleitung 8 eine Absperrfunktion und bei offenem stromabwärtigem Ende 15 der Abgaszuleitung 8 eine Strömungsführungsfunktion, und zwar abhängig von der Abgasströmung und/oder Abgastemperatur und/oder Reduktionsmittelmenge, die in die Abgasströmung eingebracht wurde. Eine weitere Funktion des Prallelements 19 bei freigegebenem, stromabwärtigem Ende 15 der Abgaszuleitung 8 besteht darin, dass ggf. im Abgasstrom vorhandene Tropfen flüssigen Reduktionsmittels auf die dem stromabwärtigem Ende 15 der Abgaszuleitung 8 zugewandte Seite 24 des Prallelements 19 gelangen und dort abgefangen und zerstäubt werden, um zu vermeiden, dass derartige Tropfen flüssigen Reduktionsmittels in den Bereich des SCR-Katalysators 9 gelangen. Desweiteren werden große Partikel, wie beispielsweise Rostpartikel, die bei der Korrosion der Abgasleitung entstehen, beim Aufschlag zerkleinert, so dass sie nicht mehr das AGN-System verstopfen können.
[0035] Das Prallelement 19 kann im Bereich der dem stromabwärtigen Ende 15 der Abgaszuleitung 8 zugewandten Seite 24 eine katalytische Beschichtung aufweisen, um die Abgasnachbehandlung zu verbessern.
[0036] Wie am besten Fig. 4 entnommen werden kann, erfolgt ist die Aufweitung des stromabwärtigen Endes 15 der Abgaszuleitung 8 und die glockenartige Konturierung der Seite 24 des Prallelements 19 vorzugsweise kontinuierlich bzw. stetig ausgebildet, also ohne Unstetigkeitsstellen.
[0037] Bei der Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 ist das Abgasnachbehandlungssystem 3 stehend oberhalb des Abgasaufladungssystems 2 positioniert. Der Zugang zu den Zylinder der Brennkraftmaschine 1 ist frei, die Zugänglichkeit der Abgasturbolader 4 und 5 ist jedoch eingeschränkt. Der Reaktorraum 10 kann jedoch bei notwendigen Wartungsarbeiten an den Abgasturboladern 4, 6 einfach demontiert werden.
[0038] Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten stehenden Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems 3 oberhalb des Abgasaufladungssystems 2 ist auch eine liegende, um 90° gekippte Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems 3 neben dem Abgasaufladungssystem 2 möglich, wobei jedoch bei einer solchen liegenden Anordnung die Länge der Anordnung wächst. Brennkraftmaschine 1 und Abgasaufladungssystem 2 stehen jedoch dann zu Wartungsarbeiten ohne Notwendigkeit der Demontage des Reaktorraums 10 uneingeschränkt zur Verfügung.
Bezugszeichenliste
[0039] 1 Brennkraftmaschine 2 Abgasaufladungssystem 3 Abgasnachbehandlungssystem 4 Abgasturbolader 5 Abgasturbolader 6 Hochdruckturbine 7 Niederdruckturbine 8 Abgaszuleitung 9 SCR-Katalysator 10 Reaktorraum 11 Abgasableitung 12 Bypassleitung 13 Absperrorgan 14 Abgasführung 15 Ende 16 Einbringeinrichtung 17 Einspritzkegel 18 Mischstrecke 19 Prallelement 20 Pneumatikzylinder 21 Kolbenstange 22 Wand 23 Dichtung 24 Seite 25 Verlagerungsrichtung 26 Leitung

Claims (15)

1. Abgasnachbehandlungssystem (3) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Katalysator (9), mit einer zum Katalysator (9) führenden Abgaszuleitung (8) und mit einer vom Katalysator (9) wegführenden Abgasableitung (11),dadurch gekennzeichnet,dassdie Abgaszuleitung (8) mit einem stromabwärtigen Ende (15) in einen den Katalysator (9) aufnehmenden Reaktorraum (10) mündet, wobei mit diesem Ende (15) der Abgaszuleitung (8) ein Prallelement (19) zusammenwirkt, das relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) verlagerbar ist.
2. Abgasnachbehandlungssystem (3) nach Anspruch 1, wobei der Katalysator ein SCR-Katalysator (9) ist, mit einer der Abgaszuleitung (8) zugeordneten Einbringeinrichtung (16) zum Einbringen eines Reduktionsmittels, insbesondere von Ammoniak oder einer Ammoniak-Vorläufersubstanz, in das Abgas, und mit einer von der Abgaszuleitung (8) stromabwärts der Einbringeinrichtung (16) bereitgestellten Mischstrecke (18) zum Mischen des Abgases mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators (9).
3. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) verlagerbar ist, um entweder die Abgaszuleitung (8) am stromabwärtigen Ende (15) abzusperren oder die Abgaszuleitung (8) am stromabwärtigen Ende (15) freizugeben.
4. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass es derartig ausgebildet ist,dassbei freizugebener Abgaszuleitung (8) die Relativposition des Prallelements (19) relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) vom Abgasmassenstrom und/oder von der Abgastemperatur und/oder von der Menge des in den Abgasmassenstrom eingebrachten Reduktionsmittels abhängig ist.
5. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurchgekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) linear verlagerbar ist.
6. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurchgekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) über einem pneumatischen Stellzylinder (20, 21) relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) verlagerbar ist.
7. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurchgekennzeichnet,dasssich das stromabwärtige Ende (15) der Abgaszuleitung (8) unter Ausbildung eines Diffusors trichterförmig aufweitet.
8. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurchgekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) an einer dem stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) zugewandten Seite (24), auf die im Betrieb der Abgasstrom und das Reduktionsmittel trifft, unter Ausbildung einer Strömungsführungsfläche gewölbt ist.
9. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) an der dem stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) zugewandten Seite (24) derart gewölbt ist, dass an einem radial inneren Abschnitt des Prallelements (19) der Abstand zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) kleiner ist als an einem radial äußeren Abschnitt des Prallelements (19).
10. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 8 oder 9,dadurch gekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) an der dem stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) zugewandten Seite (24) glockenartig gewölbt ist.
11. Abgasnachbehandlungssystem nacheinem der Ansprüche 1 bis 10,dadurchgekennzeichnet,dasszwischen die Abgaszuleitung (8) und die Abgasableitung (11) eine Bypassleitung (12) zum Reaktorraum (10) geschaltet ist, wobei in die Bypassleitung (12) ein Absperrelement (13) geschaltet ist, dessen Position von der Position des Prallelements (19) relativ zum stromabwärtigen Ende (15) der Abgaszuleitung (8) abhängig ist.
12. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11,dadurchgekennzeichnet,dassdas Prallelement (19) eine katalytische Beschichtung trägt.
13. Brennkraftmaschine (1), insbesondere mit einem Dieselkraftstoff oder mit einem Schwerölkraftstoff oder einem Gas betriebene Brennkraftmaschine, mit einem Abgasnachbehandlungssystem (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet,dassdieselbe ein mehrstufiges Abgasaufladungssystem (2) mit einem eine Hockdruckturbine (6) umfassenden ersten Abgasturbolader (4) und einem eine Niederdruckturbine (7) umfassenden zweiten Abgasturbolader (5) aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem (3) zwischen die Hockdruckturbine (6) und die Niederdruckturbine (7) geschaltet ist.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet,dassdieselbe ein einstufiges Abgasaufladungssystem (2) aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem (3) stromauf der Turbine geschaltet ist.
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