DE102008040569A1 - Exhaust gas system i.e. DENOX system, for reducing nitrogen oxide in exhaust gas of diesel engine, has field generating device generating electrical and/or magnetic field for flat crystal growth of reducing agent crystals - Google Patents

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Abstract

The system (1) has a reducing agent supply device (12) for supplying reducing agent (10) to the system along a channel. A field generating device (18) generates electrical and/or magnetic field (20) in an area of a reducing agent channel (19) for flat crystal growth of reducing agent crystals (21) i.e. urea crystals. The field generation device is provided in an area of the reducing agent supply device. The electrical and/or magnetic field is generated in such a manner that the reducing agent crystals grow into seal zones (15) of the system and/or the reducing agent supply device. An independent claim is also included for a method for supplying reducing agent into an exhaust gas system of an internal-combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einer Reduktionsmittelzuführeinrichtung für ein in den Abgasstrang entlang eines Weges einzubringendes Reduktionsmittel sowie ein hierauf gerichtetes Verfahren.The The invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine a reducing agent supply device for a in the exhaust line along a path to be introduced reducing agent and a method based thereon.

Stand der TechnikState of the art

Zur Reduzierung von Stickoxyden im Abgas, insbesondere im Abgas von Dieselmotoren, werden sogenannte DENOX-Systeme verwendet, die über den Weg der reduktionskatalytischen Reaktion unter Zuführung einer wässrigen Harnstofflösung, sogenannte HWL, im Abgasstrang eine Einhaltung geforderter Abgasgrenzwerte ermöglichen. Diese Systeme weisen im Wesentlichen einen Tank für die Harnstofflösung HWL, ein Fördermodul, nämlich Filter- und Pumpeneinheit, ein Dosiermodul sowie ein elektronisches Steuergerät auf, wobei das Dosiermodul HWL in den Abgasstrang einbringt. HWL zeichnet sich durch seine sehr hohe Kriechfähigkeit aus, wodurch es in unerwünschter Weise zwischen gefügten Teilen und/oder in Dichtungsbereichen hindurch tritt. In sehr ungünstigen Fällen kann dies bis zum Ausfall der Einrichtung führen, weshalb mit verschiedenen Dichtungskonzepten versucht wird, ein solches Kriechen zu verhindern. Ein weiterer, unerwünschter Effekt der HWL-Zuführung ist die mögliche ungehinderte Kristallisation im Verlauf des Weges, in dem das Reduktionsmittel zugeführt wird, insbesondere im Dosierbereich im Abgasstrang. Ein ungehindertes Kristallwachstum kann bis zum Ausfall der Einrichtung führen, weshalb derzeit erheblicher Aufwand für ein entsprechendes Wärmemanagement dieses Bereiches betrieben wird.to Reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas, especially in the exhaust gas of Diesel engines, so-called DENOX systems are used, which over the Path of the reduction catalytic reaction under supply of a aqueous Urea solution, so-called HWL, compliance with required exhaust gas limits in the exhaust system enable. These systems essentially have a tank for the urea solution HWL, a conveyor module, namely Filter and pump unit, a dosing module and an electronic control unit on, wherein the dosing module introduces HWL in the exhaust system. HWL is characterized by its very high creep, which makes it in undesirable Way between joined parts and / or in sealing areas. In very unfavorable make This can lead to failure of the device, which is why with different sealing concepts trying to prevent such creep. Another, undesirable Effect of the HWL feeder is the possible unhindered crystallization in the course of the journey in which the reducing agent supplied is, especially in the metering in the exhaust system. Unimpeded crystal growth can lead to failure of the facility, which is why currently significant Effort for one appropriate heat management this area is operated.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine nach Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, in dem die genannten Probleme der HWL-Zuführung vermieden oder zumindest in betriebssicherer Weise minimiert werden. Ferner soll ein auf Dauer Betriebssicherheit gewährleistendes Verfahren zur Reduktionsmittelzuführung unter Vermeidung der genannten Probleme bereitgestellt werden.task The invention is an exhaust system of an internal combustion engine to provide according to the preamble of claim 1, in which said Problems of the HWL feeder be avoided or at least minimized in a reliable manner. Furthermore, a long-term operational safety guaranteeing process for Agent supplying be provided while avoiding the problems mentioned.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Hierzu wird ein Abgasstrang einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, mit einer Reduktionsmittelzuführeinrichtung für ein in den Abgasstrang entlang eines Weges einzubringendes Reduktionsmittel. Es ist vorgesehen, dass im Bereich des Weges des Reduktionsmittels ein elektrisches und/oder magnetisches Feld einer Felderzeugungseinrichtung für ein gerichtetes Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen ausgebildet ist. Der elektrochemisch-physikalische Prozess eines gerichteten Kristallwachstums bei bestimmten, eine entsprechende Polarisierung aufweisenden Kristallen, ist prinzipiell bekannt. Dieser Effekt wird durch Verwendung einer Felderzeugungseinrichtung im Bereich des Weges in einer solchen Weise ausgenutzt, dass ein gerichtetes Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen erfolgt. Anders also als im Stand der Technik wird das Kristallwachstum also in eine gewünschte Richtung gelegt, wobei diese gewünschte Richtung durch das elektrische oder magnetische Feld der Felderzeugungseinrichtung vorgegeben ist. Ein unkontrolliertes, zufälliges Wachsen von Reduktionsmittelkristallen entfällt.For this an exhaust system of an internal combustion engine is proposed, with a reducing agent supply device for a in the exhaust line along a path to be introduced reducing agent. It is envisaged that in the region of the route of the reducing agent an electric and / or magnetic field of a field generating device for a directed Crystal growth of reducing agent crystals is formed. The electrochemical-physical process of directional crystal growth for certain crystals having corresponding polarization, is known in principle. This effect is achieved by using a field generator exploited in the area of the way in such a way that a directed crystal growth of reducing agent crystals takes place. So unlike in the prior art, the crystal growth so in a desired Direction laid, with this desired Direction through the electric or magnetic field of the field generating device is predetermined. An uncontrolled, random growth of reducing agent crystals eliminated.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das elektrische und/oder magnetische Feld derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle in Dichtungszonen des Abgasstrangs und/oder der Reduktionsmittelzuführeinrichtung hineinwachsen. In dieser Ausführungsform wird das Kriechen der Harnstofflösung in Fügebereiche oder Dichtungszonen vermieden, das im Stand der Technik zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann. Dadurch nämlich, dass die Reduktionsmittelkristalle in diese Dichtungszonen hineinwachsen, wird im Bereich der Dichtungszonen eine Art Barriere oder Sperre durch erwünschtermaßen dort angeordnete Reduktionsmittelkristalle ausgebildet, so dass neu hinzutretendes Reduktionsmittel nicht in den Dichtungsbereich gelangen kann, sondern von der so ausgebildeten Sperre oder Barriere aufgehalten wird und an dieser kristallisiert. Flüssige Harnstofflösung wird demzufolge nicht mehr in die Dichtungszonen gelangen und kann diese folglich auch nicht unterkriechen.Prefers it is provided that the electric and / or magnetic field in such a way is formed, that the reducing agent crystals in sealing zones the exhaust line and / or the Reduktionsmittelzuführeinrichtung grow into. In this embodiment will creep the urea solution in joining areas or sealing zones avoided, which in the prior art to considerable difficulties to lead can. Because, that the reducing agent crystals grow into these sealing zones, becomes a kind of barrier or barrier in the area of the sealing zones by desirability there arranged reducing agent crystals formed so that newly added Reducing agent can not enter the sealing area, but is stopped by the thus formed barrier or barrier and crystallized at this. liquid urea solution will therefore no longer get into the sealing zones and can Consequently, they do not crawl under them.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elektrische und/oder magnetische Feld derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle zu ihrer Abschmelzung im Wesentlichen quer zur Abgasstromrichtung in dem Abgasstrang wachsen. Die Reduktionsmittelkristalle, insbesondere Harnstoffkristalle, schmelzen bei Temperaturen von über 140°C wieder ab. Bevorzugt wird das elektrische Feld und/oder magnetische Feld derart ausgebildet, dass die Reduktionsmittelkristalle eine solche Anordnung während des Auskristallisierens annehmen, dass sie in vom heißen Abgasstrom beaufschlagten Bereichen wachsen, insbesondere quer zur Abgasstromrichtung dergestalt, dass sie bereits möglichst früh im Betrieb der Brennkraftmaschine, unmittelbar nach Erreichen der entsprechenden Temperaturschwelle, wieder abschmelzen, bevor es zu einer Ausbildung von großvolumigen Kristallisationsbereichen kommt, die dann den Abgasstrom behindern oder die Reduktionsmittelzuführeinrichtung in unerwünschter Weise beeinflussen könnten. Es wird folglich stets eine solche Kristallisation in solchen Bereichen herbeigeführt, dass ein problemloses Abschmelzen im Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist, bevor unerwünschte Eigenschaften durch die Kristallisation zu Tage treten.In a further embodiment it is provided that the electrical and / or magnetic field is formed such that the reducing agent crystals grow to their melting substantially transversely to the exhaust gas flow direction in the exhaust gas line. The reducing agent crystals, in particular urea crystals, melt again at temperatures above 140.degree. Preferably, the electric field and / or magnetic field is formed in such a way that the reducing agent crystals assume such an arrangement during the crystallization that they grow in regions acted upon by the hot exhaust gas flow, in particular transversely to the exhaust gas flow direction in such a way that they start as early as possible during operation of the internal combustion engine. immediately after reaching the appropriate temperature threshold, melt again before it comes to a formation of large-volume crystallization areas, which then hinder the exhaust gas flow or could affect the reducing agent supply in an undesirable manner. Consequently, such crystallization is always brought about in such areas that problem-free melting in operation of the internal combustion engine is possible before undesirable properties come to light through crystallization.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elektrische und/oder magnetische Feld derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle entgegen einer Kriechrichtung des Reduktionsmittels wachsen. HWL hat ein besonders hohes Kriechvermögen, so dass in unerwünschter Weise ein Unterkriechen insbesondere in Fügebereichen und Dichtungsbereichen erfolgt. Das elektrische und/oder magnetische Feld wird nun so ausgebildet, dass sich entgegen dieser Kriechrichtung, in der sich eine unerwünschte Beeinträchtigung des Systems ergeben könnte, die Reduktionsmittelkristalle ausbilden. Ein Unterkriechen wird folglich dadurch vermieden, dass vor den Bereichen, die in unerwünschter Weise unterkrochen werden könnten, entgegen den dorthin gerichteten Kriechrichtung eine Kristallisation von Reduktionsmittel herbeigeführt wird. In Kriechrichtung auftreffendes Reduktionsmittel kann also nicht bis in die zu unterkriechenden Bereiche gelangen, weil bereits vor diesen eine Art Barriere aus Reduktionsmittel besteht, an der weiteres Reduktionsmittel auskristallisiert, bevor es die zu unterkriechenden Bereiche erreichen kann.In a further embodiment it is provided that the electric and / or magnetic field in such a way is formed, that the reducing agent crystals against a Creep direction of the reducing agent grow. HWL has a special high creep, so that in unwanted Undercrawl especially in joining areas and sealing areas he follows. The electric and / or magnetic field is now formed so that oppose this creeping direction, in which there is an undesirable impairment could result in the system form the reducing agent crystals. A crawl is Consequently, by avoiding the areas that are undesirable could be crawled, contrary to the direction of creep directed thereon a crystallization of Reducing agent brought about becomes. In the creeping incident reducing agent can so do not get into the areas too unterkriechenden because already before this a kind of barrier of reducing agent exists, at which crystallized out more reducing agent before the unterkriechenden Can reach areas.

Weiter wird ein Verfahren zur Reduktionsmittelzuführung in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei das Reduktionsmittel entlang eines Weges eingebracht wird. Dabei ist vorgesehen, dass im Bereich des Weges des Reduktionsmittels ein elektrisches und/oder magnetisches Feld für ein gerichtetes Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen erzeugt wird.Further is a method for reducing agent in the exhaust line of a Internal combustion engine proposed, wherein the reducing agent along a way is introduced. It is envisaged that in the area the path of the reducing agent is an electric and / or magnetic field for a directed crystal growth of reducing agent crystals generated becomes.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims and combinations thereof.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.The Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment without but limited to this to be.

Es zeigt dieIt show the

Figur eine Reduktionsmittelzuführeinrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine.figure a Reduktionsmittelzuführeinrichtung in Exhaust line of an internal combustion engine.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention

Die Figur zeigt in schematisierter Darstellung einen Abgasstrang 1 einer Brennkraftmaschine 2, nämlich eines Dieselmotors 3. Der Abgasstrang 1 weist einen Reduktionskatalysator 4 auf, in dem Stickoxid NOx aus Abgas 5 der Brennkraftmaschine 2 reduziert werden soll (sogenannter DENOX-Katalysator). Zur Durchführung der reduktionskatalytischen Reaktion (DENOX) wird über eine in den Abgasstrang 1 einmündende Reduktionsmittelzuführeinrichtung, die eine in den Abgasstrang 1 mündende Einspritzdüse 6, ein Dosierventil 7, eine Fördereinrichtung 8 sowie ein Vorratsgefäß 9 für Reduktionsmittel 10 aufweist, das Reduktionsmittel 10 zugeführt. Das Reduktionsmittel 10 ist wässrige Harnstofflösung (HWL) 11. Im Eintrittsbereich 13 der Reduktionsmittelzuführeinrichtung 12 in den Abgasstrang 1 ist zur Verhinderung des Austritts von Abgas 5 und/oder von HWL 11 eine Dichtung 14 unter Ausbildung einer Dichtungszone 15 eingebracht. Der Abgasstrang 1 besteht aus mehreren Rohren 16, die ineinander gesteckt, insbesondere gefügt sind, wobei jeweils ein Fügebereich 17 ausgebildet wird. Im Bereich der Reduktionsmittelzuführeinrichtung 12 ist eine Felderzeugungseinrichtung 18 vorgesehen, die im Bereich eines Weges 19 des Reduktionsmittels 10 im Abgasstrang 1 ein elektrisches Feld und/oder ein magnetisches Feld 20 aufbaut, das zu einem gezielten Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen 21 führt. Hierdurch wird, insbesondere in Fügbeereichen 17 und in Dichtungszonen 15, die Ausbildung von Reduktionsmittelkristallen 21 bewirkt, die verhindern, dass HWL 11, nämlich Reduktionsmittel 10, in die Fügebereiche 17 oder in die Dichtungszonen 15 einkriecht und zu Undichtigkeiten führt, die unerwünscht sind. Weiter wird durch den Abgasstrom des Abgases 5 im Bereich der Reduktionsmittelzuführeinrichtung, insbesondere im Bereich der Einspritzdüse 6, ein solches Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristall 21 bewirkt, dass diese Reduktionsmittelkristalle 21 in den heißen Strom von Abgas 5, der von der Brennkraftmaschine 2 zugeführt wird, hineinragen, insbesondere in etwa quer zur Strömungsrichtung von Abgas 5, und hierbei bei Temperaturen von über 140°C abschmelzen, so dass eine unerwünscht große Ansammlung von Reduktionsmittelkristallen 21 gar nicht auftreten kann und Betriebsstörungen aufgrund von Kristallisationseffekten von Reduktionsmittelkristallen 21 an unerwünschten Stellen nicht auftreten. Die Felderzeugungseinrichtung 18 kann insbesondere auch mehrfach vorgesehen sein, so dass jeweils an verschiedenen Stellen im Abgasstrang 1 die Ausbildung von elektrischen Feldern und/oder magnetische Felder 20 bewirkt wird, die zu einer entsprechend gerichteten und lokal gesteuerten Kristallisation von Reduktionsmittel 10 führen.The figure shows a schematic representation of an exhaust system 1 an internal combustion engine 2 namely a diesel engine 3 , The exhaust system 1 has a reduction catalyst 4 on, in the nitrogen oxide NO x from exhaust gas 5 the internal combustion engine 2 should be reduced (so-called DENOX catalyst). To carry out the reduction catalytic reaction (DENOX) is via a into the exhaust line 1 opening reducing agent supply, the one in the exhaust system 1 opening injection nozzle 6 , a dosing valve 7 , a conveyor 8th and a storage vessel 9 for reducing agents 10 comprising, the reducing agent 10 fed. The reducing agent 10 is aqueous urea solution (HWL) 11 , In the entrance area 13 the Reduktionsmittelzuführeinrichtung 12 in the exhaust system 1 is to prevent the leakage of exhaust gas 5 and / or HWL 11 a seal 14 forming a sealing zone 15 brought in. The exhaust system 1 consists of several tubes 16 , which are inserted into each other, in particular joined, each with a joining area 17 is trained. In the area of the reducing agent supply device 12 is a field generation facility 18 provided in the area of a path 19 of the reducing agent 10 in the exhaust system 1 an electric field and / or a magnetic field 20 This leads to a targeted crystal growth of reducing agent crystals 21 leads. This will, especially in joining areas 17 and in sealing zones 15 , the formation of reducing agent crystals 21 causes, which prevent HWL 11 , namely reducing agents 10 , in the joining areas 17 or in the sealing zones 15 creeps in and leads to leaks that are undesirable. Next is the exhaust gas flow of the exhaust gas 5 in the area of the reducing agent supply device, in particular in the region of the injection nozzle 6 , such crystal growth of reducing agent crystal 21 causes these reducing agent crystals 21 in the hot stream of exhaust 5 that of the internal combustion engine 2 is supplied, protrude, in particular approximately transversely to the flow direction of exhaust gas 5 , and thereby melt at temperatures above 140 ° C, so that an undesirably large accumulation of reducing agent crystals 21 can not occur at all and malfunctions due to crystallization effects of reducing agent crystals 21 do not occur in unwanted places. The field generating device 18 In particular, it can also be provided several times, so that in each case at different locations in the exhaust gas system 1 the training of electric fields and / or magnetic fields 20 which leads to a correspondingly directed and locally controlled crystallization of reducing agent 10 to lead.

Claims (5)

Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einer Reduktionsmittelzuführeinrichtung für ein in den Abgasstrang entlang eines Weges einzubringendes Reduktionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Weges (19) des Reduktionsmittels (10) ein elektrisches und/oder magnetisches Feld (20) einer Felderzeugungseinrichtung (18) für ein gerichtetes Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen (21) ausgebildet ist.Exhaust line of an internal combustion engine having a reducing agent supply device for a reducing agent to be introduced into the exhaust gas line along a path, characterized in that in the region of the path ( 19 ) of the reducing agent ( 10 ) an electric and / or magnetic field ( 20 ) a field generating device ( 18 ) for directed crystal growth of reducing agent crystals ( 21 ) is trained. Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische und/oder magnetische Feld (20) derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle (21) in Dichtungszonen (15) des Abgasstranges (1) und/oder der Reduktionsmittelzuführeinrichtung (12) hineinwachsen.Exhaust tract according to claim 1, characterized in that the electric and / or magnetic field ( 20 ) is formed such that the reducing agent crystals ( 21 ) in sealing zones ( 15 ) of the exhaust line ( 1 ) and / or the reducing agent supply device ( 12 ) grow into it. Abgasstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische und/oder magnetische Feld (20) derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle (21) zu ihrer Abschmelzung im Wesentlichen quer zur Abgasstromrichtung in dem Abgasstrang (1) wachsen.Exhaust line according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical and / or magnetic field ( 20 ) is formed such that the reducing agent crystals ( 21 ) to its melting substantially transversely to the exhaust gas flow direction in the exhaust line ( 1 ) to grow. Abgasstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische und/oder magnetische Feld (20) derart ausgebildet wird, dass die Reduktionsmittelkristalle (21) entgegen einer Kriechrichtung des Reduktionsmittels (10) wachsen.Exhaust line according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical and / or magnetic field ( 20 ) is formed such that the reducing agent crystals ( 21 ) against a creep direction of the reducing agent ( 10 ) to grow. Verfahren zur Reduktionsmittelzuführung in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei das Reduktionsmittel entlang eines Weges eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Weges das Reduktionsmittel ein elektrisches und/oder magnetisches Feld für ein gerichtetes Kristallwachstum von Reduktionsmittelkristallen erzeugt wird.Method for reducing agent supply into the exhaust gas line of a Internal combustion engine, wherein the reducing agent along a path is introduced, characterized in that in the region of the path the reducing agent is an electric and / or magnetic field for a directed crystal growth of reducing agent crystals generated becomes.
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