DE102007013867A1 - System zur Nachbehandlung von Motorabgasen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren in Fahrzeugen und stationären Dieselmotoren, das zwischen einer Eintrittsöffnung (12) und einer Austrittsöffnung (14) einen Rußpartikelfilter (16), einen Oxidationskatalysator (18), eine HC-Regeneration (20), einen Regenerationsbrenner (22) für den Rußpartikelfilter (16) und/oder eine Stickoxidreduktionseinrichtung (24) (SCR-System) aufweist. Um ein System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren zur Verfügung zu stellen, mit dem eine effiziente Abgasreinigung einfach erreicht werden kann, wird vorgeschlagen, dass das System dadurch varrierbar ist, dass der Rußpartikelfilter (16) je nach Anwendungsfall und Abgasqualität mit dem Oxidationskatalysator (18), der HC-Regeneration (20), dem Regenerationsbrenner (22) und/oder der Stickoxidreduktionseinrichtung (24) als Modul (10) frei kombinierbar ist. Außerdem wird ein System vorgeschlagen, bei dem mehrere, in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschaltete Module (10) an einem Sammelrohr der Motorabgase angeschlossen sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren in Fahrzeugen und stationären Dieselmotoren, das zwischen einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung einen Rußpartikelfilter, einen Oxidationskatalysator, eine HC-Regeneration, einen Regenerationsbrenner für den Rußpartikelfilter und/oder eine Stickoxidreduktionseinrichtung (SCR-System) aufweist.
  • Beim Betrieb von Dieselmotoren entstehen verschiedene Schadstoffe, beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Russpartikel (PM) und Stickoxide (NOx, d. h. NO und NO2). Zur Beseitigung der verschiedenen Schadstoffe sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren bekannt. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid werden z. B. mit einem Oxidationskatalysator umgewandelt. Für die Reduktion der Rußpartikel werden beispielsweise Dieselpartikelfilter eingesetzt, die in der Regel die emittierten Partikel um bis zu 99% zurückhalten, wobei die Reinigung (Regeneration) des Filters ein grundlegendes Problem darstellt. Stickoxide können mit einem NOx-Reduktionssystem beseitigt werden. Je nach geforderter NOx-Reduktionsrate kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, z. B. SCR-Systeme, Abgasrückführung, Wassereindüsung. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die verschiedenen Maßnahmen unterschiedliche Anforderungen an die Motorabgase, insbesondere die Temperatur der Motorabgase stellen. Beispielsweise ist eine HC-Regeneration in Kombination mit einem Oxidationskatalysator nur sinnvoll bei Temperaturen über 200°C. Jedoch kann es auch dabei zu einem sogenannten HC-Schlupf kommen, d. h. zu einem Ausstoß ungefilterter Kohlenwasserstoffe. Bei einer zu heißen Verbrennung kann es zur Bildung von Stickoxiden kommen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich der Dieselpartikelfilter, d. h. der Rußpartikelfilter umso schneller zusetzt, je niedriger die Abgastemperaturen sind. Bei einem zugesetzten Filter kann es zu einem vollständigen Verstopfen der Abgasführung und damit zu einem Ausfall des Motors kommen. Bei einem Nebenstromfilter kann das vollständige Verstopfen der Abgasführung zwar vermieden werden, jedoch entfällt bei einem zugesetzten Nebenfilter dessen Filterleistung. Zur Reinigung des Partikelfilters sind verschiedene Maßnahmen bekannt, bei denen die Rußpartikel abgebrannt werden. Dazu erfolgt beispielsweise das Senken der Zündtemperatur der Rußpartikel, damit diese leichter verbrennen können. Zum Senken der Zündtemperatur wird beispielsweise ein Additiv dem Kraftstoff beigemischt, so dass die Partikel auch bei niedrigeren Abgastemperaturen verbrennen. Eine andere Maßnahme sieht vor, die Abgastemperatur dadurch zu erhöhen, dass dem Motor möglichst viel Leistung abverlangt wird, beispielsweise durch das Aktivieren möglichst vieler Verbraucher wie Heizung oder Klimaanlage. Eine weitere Maßnahme ist das aktive Abbrennen mittels eines separaten Brenners, der die Russpartikel soweit erhitzt, dass diese abbrennen. Dies bedingt jedoch in der Regel einen möglichst geringen Volumenstrom, weshalb dieser Vorgang üblicherweise dann ausgeführt wird, wenn der Motor nicht in Betrieb ist. Normalerweise werden die verschiedenen Komponenten je nach Anwendungsfall eingesetzt, wobei in der Regel jeweils separate Konzepte der Abgasreinigungsanlage in Fahrzeuge oder entsprechende stationäre Vorrichtungen mit Dieselmotoren zu integrieren sind. Beispielsweise wird ein Stadtbus in Frankfurt am Main mit einem aktiven Brenner zur Regeneration des Rußpartikelfilters ausgerüstet, da es aufgrund der geographischen Situation in der Regel nicht zu erhöhten Abgastemperaturen kommt, um das Abbrennen der Partikel zu bewirken. Der gleiche Motor kann für den gleichen Bustyp aber auch für unterschiedliche Lastprofile eingesetzt werden. Für beispiels weise den Einsatz als Stadtbus in Stuttgart ist der aktive Brenner nicht erforderlich, da es aufgrund der Talkessellage der Innenstadt öfter zu ausreichend hohen Abgastemperaturen kommt. Eventuell kann der Motor zur Abgasreinigung zusätzlich mit einer Stickoxidreduktionseinrichtung versehen werden. Als weiteres Beispiel für unterschiedliche Anwendungsfälle seien Diesellokomotiven genannt, bei denen sich die Anforderungen für den Rangierbetrieb völlig von den Anforderungen für einen normalen Zugbetrieb unterschieden. Auch Dieselmotoren von Baumaschinen werden zwar mit Abgasreinigungsanlagen ausgerüstet, aufgrund unterschiedlicher Einsatzgebiete und Betriebsarten ist eine optimale Abgasreinigung jedoch nicht immer vorhanden. Da zur Anpassung der Abgasreinigung an das zu erwartende Einsetzgebiet eine individuelle Zusammenstellung der einzelnen Reinigungsvorrichtungen und Reinigungsstrategien erforderlich ist, bedeutet dies einen hohen Planungs- und Montageaufwand, sowie Mehrkosten aufgrund der erforderlichen Zulassungsverfahren. Es hat sich gezeigt, dass der Mehraufwand in der Regel dazu führt, dass seitens der Eigentümer oftmals auf eine effiziente Abgasreinigung verzichtet wird und die bei gleichen Fahrzeugtypen verwendeten Abgasreinigungsanlagen aufgrund unterschiedlicher Einsatzgebiete eine effiziente Abgasreinigung nicht immer gewährleisten können. Neben den bereits erwähnten Bussen, Lokomotiven und Baufahrzeugen gilt dies selbstverständlich auch für andere Einsatzgebiete von Dieselmotoren, und insbesondere Großdieselmotoren, z. B. in Lastkraftwagen und Schiffen, sowie für stationäre Dieselmotoren, z. B. in Notstromaggregaten oder Blockheizkraftwerken.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren zur Verfügung zu stellen, mit dem eine effiziente Abgasreinigung einfach erreicht werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch variierbar ist, dass der Rußpartikelfilter je nach Anwendungsfall und Abgasqualität mit dem Oxidationskatalysator, der HC-Regeneration, dem Regenerationsbrenner und/oder der Stickoxidreduktionseinrichtung als Modul frei kombinierbar ist.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass das System grundsätzlich die Möglichkeit bietet, auf verschiede Anwendungen reagieren zu können. Der Modulgedanke umfasst dabei, dass bereits im Vorfeld Vorkehrungen für den Einbau der verschiedenen Komponenten getroffen worden sind, so dass eine freie Kombinierbarkeit gewährleistet ist. Die individuelle Zusammenstellung des Moduls, d. h. eine für den Anwendungsfall angepasste Konfiguration, kann bei der Fahrzeugherstellung oder im Anlagenbau auf einfache Weise berücksichtigt werden. Auch die nachträgliche Umrüstung mit einem Modul ist einfach möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Modul ein Gehäuse auf, bei dem an der Eintrittsöffnung ein erster Flansch vorgesehen ist, an welchem der Oxidationskatalysator innerhalb des Gehäuses befestigbar ist, und Aufnahmemöglichkeiten für den Rußpartikelfilter und den Regenerationsbrenner innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind. Durch das Gehäuse wird das Volumen vorgegeben, das für den Einbau der verschiedenen Komponenten erforderlich ist. Dies erleichtert die Planung, da die äußeren Rahmenbedingungen für den Einbau innerhalb eines Fahrzeugs auch bei unterschiedlicher Kombination der Komponenten gleich sind.
  • Vorzugsweise ist an der Außenseite des ersten Flansches eine Anschlussleitung befestigt, die eine Muffe aufweist, an wel cher die HC-Regeneration anschließbar ist. Durch die Anordnung der HC-Regeneration vor den anderen Komponenten des Systems wird der HC-Schlupf weitestgehend ausgeschlossen.
  • Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Gehäuse eine Auslassöffnung mit einem zweiten Flansch aufweist und die Stickoxidreduktionseinrichtung stromabwärts an dem zweiten Flansch befestigbar ist. Dadurch kann das Gehäuse eine möglichst kompakte Bauform aufweisen, um es auch bei engen räumlichen Verhältnissen anwenden zu können.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist das Modul zur Überbrückung des Rußpartikelfilters eine Bypassleitung mit einem Bypassventil auf, dass die Bypassleitung beim Überschreiten eines Grenzdrucks freigibt. Dadurch ist das System in der Lage, die volle Funktionsfähigkeit des Motors auch bei einem zugesetzten Rußpartikelfilter, d. h. bei einer mangelhaften Filterleistung, zu gewährleisten. Dies ist insbesondere für die diejenigen Motoren von Bedeutung, bei denen ein Ausfall der Motorleistung beispielsweise aus Sicherheitsgründen unbedingt vermieden werden muss, z. B. bei Schiffen, deren Manövrierfähigkeit auf fließenden Gewässern stets gewährleistet sein muss, oder bei Notstromaggregaten von z. B. Krankenhäusern, Kraftwerken oder Produktionsanlagen, bei denen ein Ausfall fatale Folgen hat.
  • Um eine Schallbelästigung bei einem überbrückten Rußpartikelfilter auszuschließen, mündet die Bypassleitung vorzugsweise in einen Schalldämpfer, der innerhalb des Gehäuses vor der Auslassöffnung angeordnet ist. Der Schalldämpfer entspricht dabei in seiner schalldämpfenden Wirkung beispielsweise mindestens derjenigen des Rußpartikelfilters.
  • Vorzugsweise ist das Bypassventil stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen, um eine Beseitigung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids auch bei ausgefallenem Rußpartikelfilter zu gewährleisten.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Bypassventil durch eine Verschlussplatte ausgebildet, die bei Überschreiten eines bestimmten Drucks zerbricht. Ein derartiges Bypassventil ist einfach herzustellen und bedarf keiner zusätzlichen Drucküberwachung, beispielsweise durch elektronische Sensoren. Bei der Verschlussplatte handelt es sich um ein kostengünstiges Bauteil, das auch leicht ausgewechselt werden kann, wenn es aufgrund eines nicht richtig vorhergesehen Betriebs öfter zu einem Zusetzen des Rußpartikelfilters und damit zu einer Aktivierung des Bypassventils kommen sollte.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind an einem Motor mehrere Module angeschlossen, die in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschaltet sind. Dadurch kann das System für Motoren mit unterschiedlichen Leistungen verwendet werden, da sich über die Addition mehrerer Module eine Anpassung an die Motorleistung vornehmen lässt. Wenn beispielsweise ein Modul für 200 bis 400 Kilowatt Leistung ausgelegt wird, erfolgt bei einem Motor mit einer Leistung von z. B. 1100 Kilowatt eine Addition von fünf Modulen, die, wie bereits erwähnt, parallel geschaltet sind.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der ein Sammelrohr vorgesehen ist, an dem die mehreren, in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschaltete Module angeschlossen sind. Dadurch wird der Anschluss an den Motor vereinfacht, da von diesem in der Regel eine einzeige Abgasleitung wegführt, die dann an das Sammelrohr angeschlossen wird.
  • Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der zwischen dem Sammelrohr und den mehreren Modulen jeweils eine individuell regelbare Drosselklappe vorgesehen ist. Dadurch kann in Abhängigkeit vom zulässigen Abgasgegendruck eine optimale Auslastung der Reinigungsmodule erfolgen.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist während des Fahrzeugsbetriebs wenigstens ein Modul durch Schließen der jeweiligen Postklappe zur Regeneration des Rußpartikelfilters des jeweiligen Moduls vorübergehend von der Abgasreinigung abkoppelbar, um die Rußpartikelfilter auch während des laufenden Betriebs regenerieren zu können, beispielsweise durch Kraftstoffeinspritzung. Zur Regeneration erfolgt eine Verbrennung der gefilterten Partikel durch Erhitzung des Rußes auf dessen Zündtemperatur von ca. 600°C, wobei der Ruß zu ungiftigem CO2 oxidiert.
  • Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
  • 1 ein Modul des erfindungsgemäßen Systems zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren in einer perspektivischen Ansicht, mit einem Rußpartikelfilter und einer HC-Regeneration, einem Oxidationskatalysator, einem Regenerationsbrenner für den Rußpartikelfilter sowie einer Stickoxidreduktionseinrichtung;
  • 2 das Modul nach 1 in einer anderen Konfiguration, nämlich ohne die Stickoxidreduktionseinrichtung;
  • 3 das Modul nach 1 ohne die Stickoxidreduktionseinrichtung in einer Seitenansicht;
  • 4 das Modul nach 3 in einer perspektivischen Ansicht;
  • 5 das Modul nach 4 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie A in 7;
  • 6 das Modul nach 5 in einer weiteren Seitenansicht;
  • 7 das Modul nach 5 in einer Draufsicht;
  • 8 und 9 das Modul mit einem Rußpartikelfilter;
  • 10 bis 12 das Modul mit einem Rußpartikelfilter und einem Regenerationsbrenner für den Rußpartikelfilter;
  • 13 und 14 das Modul mit einem Rußpartikelfilter und einem Oxidationskatalysator;
  • 15 und 16 das Modul mit einem Rußpartikelfilter, einer HC-Regeneration und einem Oxidationskatalysator;
  • 17 und 18 das Modul mit einem Rußpartikelfilter, einem Oxidationskatalysator und einem Regenerationsbrenner für den Rußpartikelfilter; und
  • 19 eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit mehreren in Serie geschalteten Modulen des Systems nach 2.
  • In 1 ist ein System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren in Fahrzeugen und stationären Dieselmotoren gezeigt. Das System ist als Modul 10 aufgebaut, bei dem in 1 zwischen einer Eintrittsöffnung 12 und einer Austrittsöffnung 14 ein Rußpartikelfilter 16, ein Oxidationskatalysator 18, eine HC-Regeneration 20, ein Regenerationsbrenner 22 für den Rußpartikelfilter 16 und eine Stickoxidreduktionseinrichtung 24 gezeigt sind. Je nach Anwendungsfall und Abgasqualität kann der Rußpartikelfilter 16 mit dem Oxidationskatalysator 18, der HC-Regeneration 20, den Regenerationsbrenner 22 und/oder der Stickoxidreduktionseinrichtung 24 frei kombiniert werden.
  • Dazu weist das Modul 10 ein Gehäuse 26 auf, bei dem an der Eintrittsöffnung 12 ein erster Flansch 28 vorgesehen ist, an welchem der Oxidationskatalysator 19 innerhalb des Gehäuses 26 befestigt ist. An der Außenseite des ersten Flansches 28 ist eine Anschlussleitung 30 befestigt, die eine Muffe 32 aufweist, an welcher die HC-Regeneration 20 angeschlossen ist. Weiterhin sind innerhalb des Gehäuses 26 Aufnahmemöglichkeiten für den Rußpartikelfilter 16 und den Regenerationsbrenner 22 vorgesehen.
  • Das Gehäuse 26 weist weiter eine Auslassöffnung 34 mit einem zweiten Flansch 36 auf, an dem die Stickoxidreduktionseinrichtung 24 stromabwärts befestigt ist.
  • Da es während des Betriebs unter ungünstigen Umständen vorkommen kann, dass sich der Rußpartikelfilter 16 im Laufe der Zeit zusetzt, was zu einer Verstopfung des Systems führt, ist eine Bypassleitung 40 mit einem Bypassventil 42 vorgesehen, das beim Überschreiten eines Grenzdrucks die Bypassleitung 40 freigibt. Die Bypassleitung 40 ist in 1 und 2 als geschlossener Gehäusebereich ausgebildet. Die Bypassleitung 40 mündet in einen Schalldämpfer 43, der vor der Auslassöffnung 34 des Gehäuses 26 angeordnet ist. Durch den Schalldämpfer 43 wird eine Schalldämpfung des Moduls 10 auch bei verstopftem Rußpartikelfilter 16 gewährleistet. Das Bypassventil 42 ist stromabwärts des Oxidationskatalysators 18 vorgesehen, so dass sichergestellt ist, dass alle Abgase durch letzteren gereinigt werden. Um auf eine aufwändige und anfällige Mechanik verzichten zu können, ist das Bypassventil 42 im wesentlichen durch eine Verschlussplatte 44 ausgebildet, die bei Überschreiten eines bestimmten Drucks zerbricht. Der geschlossene Gehäusebereich ist oberhalb des Bypassventils 42 mit einer Revisionsklappe 45 versehen, um den Austausch der Verschlussplatte 44 zu erleichtern.
  • Das ungereinigte Abgas tritt durch die Eintrittsöffnung 12 in das System ein, wobei sich am Eingang ein Twister 46 befindet. Zu Beginn erfolgt die HC-Regeneration 20, beispielsweise durch Einsprühen von Kraftstoff, wozu an der HC-Regeneration 20 ein Anschluss 48 vorgesehen ist. Danach durchströmt das Abgas den Oxidationskatalysator 18, bei welchem es sich z. B. um ein mit offenen Kanälen strukturiertes Bauteil handelt, das beispielsweise aus plissierten Metallplatten, aus keramischen Vollextrudaten oder aus Metalldrahtgestrick hergestellt ist. Die Oberfläche ist mit Platin beschichtet, das mit dem vorbeiströmenden Abgas reagiert. Das Abgas tritt über den Oxidationskatalysator 18 in das Innere des Gehäuses 26 ein und strömt entlang des Rußfilters 16. Das Abgas strömt weiter durch den Rußpartikelfilter 16, bei dem es sich beispielsweise um einen Sintermetallfilter handelt, der den Vorteil aufweist, dass er im Vergleich zu sogenannten Wall-flow Filtern mehr Ruß und Asche speichern kann und der Druckanstieg beim Zusetzen flacher verläuft. Dadurch eignet sich der Filter besser für den Betrieb mit Treibstoffen, die einen hohen Schwefelgehalt haben, z. B. Marine Diesel Fuel, und für den Betrieb mit Biokraftstoffen. Mit einem Sintermetallfilter können außerdem längere Wartungsintervalle erreicht werden. Der Rußpartikelfilter 16 kann z. B. mit einer geeigneten Auffangwanne mittels Wasser oder mit einer geeigneten Absaugmöglichkeit auch mittels Druckluft gereinigt, d. h. vor allem von Asche befreit werden. Das Gehäuse 26 ist mit einer horizontal oberhalb des Rußfilters 16 verlaufenden Abdeckung 50 versehen, in der Öffnungen 52 vorgesehen sind, damit das Abgas 16 aus dem Rußfilter in den oberen Bereich des Gehäuses 26 gelangen kann. Anschließend tritt das Abgas aus der Austrittsöffnung 34 aus, wo es entweder zu einem Endrohr der Abgasanlage des Fahrzeugs geleitet wird, siehe 2, oder zur Stickoxidreduktionseinrichtung 24, wie in 1 gezeigt. Die Stickoxidreduktion erfolgt beispielsweise durch Einsprühen eines Additivs, z. B. Harnstofflösungen. Nach dem Passieren der Stickoxidreduktionseinrichtung 24 gelangt das gereinigte Abgas über die Austrittsöffnung 14 und das nicht gezeigte Endrohr der Abgasanlage des Fahrzeugs ins Freie.
  • In den folgenden Zeichnungen wird die freie Kombinierbarkeit des Systems anhand einiger beispielhafter Zusammenstellungen aufgezeigt.
  • In 3 bis 7 ist eine Konfiguration des Moduls nach 2 gezeigt, die mit allen Komponenten bestückt ist. Je nach Anwendungsfall können aber auch Komponenten weggelassen werden, die für die Erzielung bestimmter Abgaswerte nicht erforderlich sind oder bei bestimmten Kraftstoffen nicht eingesetzt werden dürfen. Die in den 3 bis 7 gezeigte Kombination zeichnet sich durch ein flexibles Lastprofil bei maxi maler Reinigungsmöglichkeit aus. Aufgrund der HC-Regeneration 20 und des Oxidationskatalysators 18 können Biokraftstoffe und Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt nicht verwendet werden.
  • Ein sogenanntes Standardsystem, bei dem das Modul 10 lediglich mit dem Rußpartikelfilter 16 ausgestattet ist, d. h. ohne Schalldämpfer, Bypass, Regenerationsbrenner, Oxidationskatalysator und HC-Regeneration, ist in den 8 und 9 dargestellt. Bei dieser Standardversion erfolgt im Verhältnis zu der in den 3 bis 7 gezeigten Variante eine weniger effiziente Reinigung. Die Standardversion erlaubt jedoch die Verwendung von Biokraftstoffen und Kraftstoffen mit hohem Schwefelgehalt. Die Reinigung des Rußpartikelfilters 16 erfolgt entweder manuell oder dadurch, dass die Abgastemperatur zumindest gelegentlich die Zündtemperatur der Rußpartikel erreicht.
  • In den 10 bis 13 ist eine weitere Variante gezeigt, bei welcher der Rußpartikelfilter 16 mit dem Regenerationsbrenner 22 kombiniert ist. Zusätzlich ist eine Volumenstromklappe 54 vorgesehen, die an dem ersten Flansch 28 des Gehäuses 26 befestigt ist. Da der Brenner 22 die Reinigung des Rußpartikelfilters 16 gewährleistet, eignet sich diese Kombination für Anwendungsfälle, in denen die Abgastemperaturen die Zündtemperatur nicht erreichen, d. h. für Fälle mit permanent niedrigen Abgastemperaturen. Ebenso wie die vorhergehende Kombination können Biokraftstoffe und Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt verwendet werden.
  • In 13 und 14 verfügt das Modul neben dem Rußpartikelfilter 16 zusätzlich über den Oxidationskatalysator 18. Diese passive Variante eignet sich für alle Anwendungsfälle, bei denen kontinuierlich eine hohe Abgastemperatur gewährleistet ist, damit es zu einer katalytischen Reinigung durch den Oxidationskatalysator 18 kommt. Aufgrund der hohen Abgastemperatur ist auch die Reinigung des Rußpartikelfilters 16 sichergestellt.
  • In der in 15 und 16 gezeigten Konfiguration sind die HC-Regeneration 20 und der Oxidationskatalysator 18 mit dem Rußpartikelfilter 16 kombiniert, so dass sich diese Variante dank der HC-Regeneration auch dann eignet, wenn hohe Abgastemperaturen nicht ununterbrochen gewährleistet werden können. Die Reinigung des Rußpartikelfilters erfolgt dadurch, dass die Abgastemperatur wenigstens gelegentlich die Zündtemperatur der Rußpartikel erreicht. Der Einsatz von Biokraftstoffen und Kraftstoffen mit hohem Schwefelgehalt ist jedoch ebenso wie in der vorhergehenden Kombination nicht möglich.
  • In den 17 und 18 ist die Konfiguration aus den 10 bis 12 mit dem Oxidationskatalysator 18 erweitert. Diese Variante ist für diejenigen Fälle gedacht, in denen die Abgastemperatur zwar für den Oxidationskatalysator 18 ausreichend hoch ist, jedoch die Zündtemperatur der Rußpartikel nicht erreicht. Die Reinigung des Rußpartikelfilters 16 erfolgt mittels des Regenerationsbrenners 22. Biokraftstoffe und Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt können nicht zum Einsatz kommen.
  • Aufgrund der freien Kombinierbarkeit des Systems kann die Abgasreinigung je nach Anwendungsfall und Abgasqualität individuell angepasst werden, um eine effiziente Abgasreinigung einfach zu erreichen. Dadurch kann vom Prinzip ein und derselbe Motortyp für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, einem Baufahrzeug sowie als Schiffsmotor oder auch in einem Notstromaggregat. Aufgrund der Variabilität des Systems kann der Motor darü berhinaus auch mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden, z. B. mit Diesel, Biokraftstoffen und Kraftstoffen mit hohem Schwefelgehalt wie beispielsweise Marine Diesel Fuel.
  • Ferner ist in 19 eine Ausführungsform des Systems gezeigt, bei der ein Sammelrohr 56 vorgesehen ist, an dem mehrere, in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschaltete Module 10 angeschlossen sind. Bei den Modulen 10 handelt es sich beispielsweise um eine der zuvor beschriebenen Kombinationsmöglichkeiten, wobei auch andere Varianten möglich sind. Zwischen dem Sammelrohr 56 und den mehreren Modulen 10 ist jeweils eine individuell regelbare Drosselklappe 58 vorgesehen, so dass durch Schließen der jeweiligen Drosselklappe 58 das jeweilige Modul 10 vorübergehend von der Abgasreinigung abgekoppelt werden kann, um die Regeneration des Rußpartikelfilters 16 durchzuführen, d. h. um den Regenerationsbrenner 22 zu aktivieren, was bei einem sehr geringen oder gar keinem Volumenstrom erfolgen sollte. Die aus den einzelnen Modulen 10 austretenden gereinigten Abgase können beispielsweise über ein weiteres Sammelrohr an ein Endrohr des Fahrzeugs geleitet werden, oder über einzelne Endrohre ins Freie gelangen. Selbstverständlich können die Module 10 auch ohne die Drosselklappen 58 an das Sammelrohr 56 angeschlossen werden, wenn die Regeneration des Rußpartikelfilters 16 außerhalb der Fahrzeugbetriebszeiten erfolgen kann.

Claims (12)

  1. System zur Nachbehandlung von Motorabgasen von Großdieselmotoren in Fahrzeugen und stationären Dieselmotoren, das zwischen einer Eintrittsöffnung (12) und einer Austrittsöffnung (14) einen Rußpartikelfilter (16), einen Oxidationskatalysator (18), eine HC-Regeneration (20), einen Regenerationsbrenner (22) für den Rußpartikelfilter (16) und/oder eine Stickoxidreduktionseinrichtung (24) (SCR-System) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System dadurch variierbar ist, dass der Rußpartikelfilter (16) je nach Anwendungsfall und Abgasqualität mit dem Oxidationskatalysator (18), der HC-Regeneration (20), dem Regenerationsbrenner (22) und/oder der Stickoxidreduktionseinrichtung (24) als Modul (10) frei kombinierbar ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (10) ein Gehäuse (26) aufweist, bei dem an der Eintrittsöffnung (12) ein erster Flansch (28) vorgesehen ist, an welchem der Oxidationskatalysator (18) innerhalb des Gehäuses (26) befestigbar ist, und Aufnahmemöglichkeiten für den Rußpartikelfilter (16) und den Regenerationsbrenner (22) innerhalb des Gehäuses (26) vorgesehen sind.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des ersten Flansches (18) eine Anschlussleitung (30) befestigt ist, die eine Muffe (32) aufweist, an welcher die HC-Regeneration (20) anschließbar ist.
  4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (26) eine Auslassöffnung (34) mit einem zweiten Flansch (36) aufweist und die Stickoxidreduktionseinrichtung (24) stromabwärts an dem zweiten Flansch (36) befestigbar ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (10) zur Überbrückung des Rußpartikelfilters (16) eine Bypassleitung (40) mit einem Bypassventil (42) aufweist, das die Bypassleitung (40) beim Überschreiten eines Grenzdrucks freigibt.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (40) in einen Schalldämpfer (43) mündet, der innerhalb des Gehäuses (26) vor der Auslassöffnung (34) angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (42) stromabwärts des Oxidationskatalysators (18) vorgesehen ist.
  8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (42) durch eine Verschlussplatte (44) ausgebildet ist, die bei Überschreiten eines bestimmten Drucks zerbricht.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Motor mehrere Module (10) angeschlossen sind, die in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschaltet sind.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelrohr (56) vorgesehen ist, an dem die mehre ren, in Strömungsrichtung der Abgase parallel geschalteten Module (10) angeschlossen sind.
  11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sammelrohr (56) und den mehreren Modulen (10) jeweils eine individuell regelbare Drosselklappe (58) vorgesehen ist.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Fahrzeugbetriebs wenigstens ein Modul (10) durch Schließen der jeweiligen Drosselklappe (58) zur Regeneration des Rußpartikelfilters (16) des jeweiligen Moduls (10) vorübergehend von der Abgasreinigung abkoppelbar ist.
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