DE102012017312A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (10), insbesondere mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einer zumindest einstufigen Abgasturboaufladung und mit einer Abgasreinigung, wobei in der Abgasreinigung eine Entstickung und eine Entschwefelung des Abgases erfolgen, wobei die Entstickung und Entschwefelung in einer kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung (14) erfolgen, in welcher die Entstickung und die Entschwefelung eines Abgasstroms kombiniert erfolgen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9.
- Bei mit Schweröl betriebenen Brennkraftmaschinen besteht die Besonderheit, dass der verwendete Kraftstoff, also das Schweröl, einen hohen Schwefelgehalt aufweist. Schwefeloxide können mit anderen Bestandteilen des Abgases reagieren und zu Ablagerungen führen, welche die Effektivität der Abgasreinigung beeinträchtigen. Dies ist von Nachteil. Es besteht daher Bedarf an einer Brennkraftmaschine, die auch bei Betrieb mit Schweröl eine effektive Abgasreinigung aufweist, bei welcher insbesondere eine effektive Entschwefelung und Entstickung sowie gegebenenfalls Entstaubung des Abgases der Brennkraftmaschine möglich ist.
- Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach erfolgen die Entstickung und die Entschwefelung in einer kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung, in welcher die Entstickung und die Entschwefelung eines Abgasstroms kombiniert erfolgen.
- Mit dem ersten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Entstickung und die Entschwefelung kombiniert in einer kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung durchgeführt werden. Hiermit kann eine effektive Entstickung und Entschwefelung ohne die Notwendigkeit eines SCR-Katalysators erfolgen.
- Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 gelöst. Hiernach erfolgt die Entschwefelung in einer DeSOx-Einrichtung und die Entstickung separat in einem SCR-Katalysator, wobei in einer Bypassleitung, die zumindest um die DeSOx-Einrichtung herumgeführt ist, eine Ammoniakdosiereinrichtung und eine Hydrolysekatalysator positioniert sind.
- Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgen die Entstickung und die Entschwefelung separat, nämlich die Entschwefelung in einer DeSOx-Einrichtung und die Entstickung in einem SCR-Katalysator. Dabei ist zumindest die DeSOx-Einrichtung in einem Zweig positioniert, der von der Bypassleitung, in welcher die Ammoniakdosiereinrichtung und der Hydrolysekatalysator positioniert sind, überbrückt ist. Auch hiermit ist eine effektive Entstickung und Entschwefelung möglich.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1a eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung; -
1b eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1c eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem dritten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1d eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem vierten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1e eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem fünften Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1f eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem sechsten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1g eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem siebten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
1h eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem achten Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung; -
2a eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts der Erfindung; und -
2b eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung. - Die Erfindung betrifft eine mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine, insbesondere eine mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschinen verfügen über die Besonderheit, dass der von denselben verwendete Kraftstoff, nämlich das Schweröl, einen relativ hohen Schwefelgehalt aufweist. Unerwünschte Reaktionen von Schwefeloxiden mit anderen Abgaskomponenten können zu Ablagerungen führen, welche die Effektivität der Abgasreinigung beeinträchtigen. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vermieden werden.
-
1a bis1b zeigen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung. -
1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer mit Schweröl betriebenen Brennkraftmaschine10 nach dem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung, wobei die Brennkraftmaschine10 eine zumindest einstufige Abgasturboaufladung umfasst. - Bei einer Abgasturboaufladung wird die Brennkraftmaschine verlassendes Abgas in mindestens einer Turbinestufe entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie dazu verwendet wird, um der Brennkraftmaschine
10 zuzuführende Ladeluft in mindestens eines Verdichterstufe zu verdichten. In1a ist eine Turbinenstufe11 einer solchen Brennkraftmaschine10 mit Abgasturboaufladung schematisiert gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Abgasturboaufladung auch mehrstufig ausgeführt sein kann. - Ferner zeigt
1a ein sogenanntes Wastgate12 , welches in einer Bypassleitung13 positioniert ist, wobei über die Bypassleitung13 Abgas an der oder jeder Turbinenstufe11 der Abgasturboaufladung vorbeigeführt werden kann, nämlich dann, wenn der von der Brennkraftmaschine10 bereitgestellte Abgasstrom größer ist, als derjenige Abgasstrom, der in der Abgasturboaufladung benötigt wird. - Abgas, welches entweder über die oder jede Turbinenstufe
11 der Abgasturboaufladung oder an der oder jeder Turbinenstufe11 vorbei über das Wastgate12 bzw. die Bypassleitung13 geführt wird, wird einer Abgasreinigung unterzogen, wobei die Abgasreinigung zumindest eine Entstickung und eine Entschwefelung des Abgases vornimmt. - Nach dem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung erfolgen die Entstickung und Entschwefelung in einer kombinierten DESOXNOX-Einrichtung
14 , in welcher demnach die Entstickung und die Entschwefelung des Abgases kombiniert bzw. integriert erfolgen. - In den Ausführungsbeispielen der
1a ,1b ,1c und1d sind der Abgasbypassleitung13 , die über das Wastgate12 geöffnet und geschlossen werden kann, weiterhin ein Ammoniakgenerator15 , eine Ammoniakdosiereinrichtung16 sowie ein Hydrolysekatalysator17 zugeordnet, wobei über den Ammoniakgenerator15 Ammoniak bereitgestellt wird, welches über die Ammoniakdosiereinrichtung16 in den über die Bypassleitung13 geführten Abgasteilstrom eingedüst wird, wobei anschließend dieser Abgasteilstrom über den Hydrolysekatalysator17 geführt wird. Dieser über den Hydrolysekatalysator17 geführte Abgasteilstrom wird in einem Mischer18 mit demjenigen Abgasteilstrom, der über die Turbinenstufe11 geführt wird, gemischt, wobei dieser gemischte Abgasstrom dann der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung14 zur kombinierten Entschwefelung und Entstickung zugeführt wird. Mit Hilfe des Ammoniakgenerators15 , der Ammoniakdosiereinrichtung16 sowie des Hydrolysekatalysators17 kann die Entstickung des Abgases optimiert werden. Mit dem Ammoniakgenerator15 wird Ammoniak extern erzeugt und über die Ammoniakdosiereinrichtung16 in das über die Bypassleitung13 geführte Abgas eingedüst. -
1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung, wobei sich das Ausführungsbeispiel der1b von dem Ausführungsbeispiel der1a dadurch unterscheidet, dass stromabwärts der gezeigten Turbinenstufe11 und stromaufwärts des Mischers18 ein Oxidationskatalysator19 positioniert ist, über den demnach ausschließlich das über die oder jede Turbinenstufe11 geführte Abgas geführt werden kann. Der Abgasteilstrom, der abhängig von der Stellung des Wastgates12 über die Bypassleitung13 geführt wird, wird hingegen am Oxidationskatalysator19 vorbeigeführt. Im Oxidationskatalysator19 folgt eine Umwandlung von Stickstoffoxid in Stickstoffdioxid, wodurch die Entstickung des Abgases verbessert werden kann. -
1c zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel nach dem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung, wobei sich das Ausführungsbeispiel der1c vom Ausführungsbeispiel der1a dadurch unterscheidet, dass stromabwärts des Mischers18 und stromaufwärts der DeSOxNOx-Einrichtung14 eine Aufladeeinrichtung20 positioniert ist, um Abgaspartikel, insbesondere Ruß und Asche, des Abgasstrom, der über die DeSOxNOx-Einrichtung14 geführt wird, elektrotatisch aufzuladen, sodass die Abgaspartikel zur Entstaubung des Abgases in der DeSOxNOx-Einrichtung14 abgeschieden werden könnnen. Eine Elektrode der Aufladeeinrichtung20 zur elektrostatischen Aufladung der Abgaspartikel ist dabei unmittelbar vor dem Einlass oder im Einlass der DeSOxNOx-Einrichtung14 positioniert. -
1d zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der hier vorliegenden Erfindung, wobei das Ausführungsbeispiel der1d die Merkmale der Ausführungsbeispiele der1b und1c miteinander kombiniert, wobei demnach in1d sowohl stromaufwärts des Mischers18 ein Oxidationskatalysator19 und stromabwärts des Mischers18 eine Aufladeeinrichtung20 positioniert sind. - Weitere Ausführungsbeispiele des ersten Aspekts der hier vorliegenden Erfindung zeigen
1e bis1h , wobei sich die Ausführungsbeispiele der1e bis1h von den Ausführungsbeispielen der1a bis1d dadurch unterscheiden, dass in den Ausführungsbeispielen der1e bis1h auf einen Ammoniakgenerator15 , eine Ammoniakdosiereinrichtung16 und einen Hydrolysekatalysator17 in der Bypassleitung13 verzichtet wird. - Vielmehr ist in den Ausführungsbeispielen der
1e bis1h der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung14 eine Einrichtung21 zur Eindüsung und Verdampfung von Harnstoff in den Abgasstrom vorgelagert, wobei demnach sowohl das Abgas, welches über die oder jene Turbinenstufe11 geführt wird, als auch dasjenige Abgas, welches über die Bypassleitung13 geführt wird, über die Einrichtung21 zur Eindüsung und Verdampfung des Harnstoffs in den Abgasstrom gefördert wird. - Im Ausführungsbeispiel der
1f ist dieser Einrichtung21 zur Eindüsung und Verdampfung des Harnstoffs in dem Abgasstrom ein Oxidationskatalysator19 vorgelagert, der wiederum der Umwandlung von Stickstoffoxid in Stickstoffdioxid und damit der Verbesserung der Entstickung des Abgases dient. - In
1g ist der Einrichtung21 zur Eindüsung und Verdampfung von Harnstoff eine Aufladeeinrichtung20 zur elektrostatischen Aufladung von Abgaspartikeln des Abgasstroms nachgeordnet, wobei diese Aufladeeinrichtung20 wiederum der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung14 vorgelagert ist. Eine Elektrode der Aufladeeinrichtung20 ist wiederum unmittelbar vor dem Einlass oder im Einlass der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung positioniert, um Ruß und Asche und sonstige Abgaspartikel elektrostatisch aufzuladen und abzuscheiden und so für eine Entstaubung des Abgases zu sorgen. - Im Ausführungsbeispiel der
1h sind wiederum die Merkmale der Ausführungsbeispiele der1f und1g miteinander kombiniert, sodass demnach die Brennkraftmaschine der1h sowohl den Oxidationskatalysator19 als auch die Aufladeeinrichtung20 umfasst. - Den Ausführungsbeispielen der
1a bis1h ist demnach gemeinsam, dass eine Entstickung und Entschwefelung in einer kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung14 erfolgen, in welcher demnach die Entstickung und die Entschwefelung des Abgases kombiniert bzw. integriert erfolgen. Hiermit ist eine effektive Entstickung und Entschwefelung auch ohne SCR-Katalysator möglich. - Die Entstickung kann durch Verwendung eines Oxidationskatalysators
19 verbessert werden. Eine Entstaubung des Abgases kann über die Integration einer Aufladeeinrichtung20 in die Abgasaufbereitung unmittelbar stromaufwärts der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung14 realisiert werden. - Bei der kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung
14 handelt es sich vorzugsweise um einen Festbettadsorber, in welchem als Adsorbes insbesondere Aktivkohle zum Einsatz kommt. -
2a und2b zeigen Ausführungsbeispiele eines zweiten Aspekts der hier vorliegenden Erfindung, wobei in den Ausführungsbeispielen der2a und2b wiederum eine mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine110 mit einer zumindest einstufigen Abgasturboaufladung und einer Abgasreinigung gezeigt ist. Von der Abgasturboaufladung ist zumindest eine Turbinenstufe111 gezeigt, wobei über eine Wastgate112 sowie eine Bypassleitung113 Abgas an der oder jeder Turbinenstufe111 vorbeigeführt werden kann. - Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt die Entschwefelung in einer DeSOx-Einrichtung
114 und die Entstickung in einem separaten SCR-Katalysator115 , sodass demnach im Unterschied zum ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung die Entstickung und die Entschwefelung nicht kombiniert, sondern vielmehr separat, erfolgen. Gemäß den Ausführungsbeispielen der2a und2b des zweiten Aspekts der Erfindung ist der Bypassleitung113 , die zumindest um die DeSOx-Einrichtung114 herumgeführt ist, ein Ammoniakgenerator116 , eine Ammoniakdosiereinrichtung117 sowie ein Hydrolysekatalysator118 zugeordnet. - Über die Bypassleitung
113 geführtes Abgas wird demnach sowohl an der oder jeder Turbinenstufe111 als auch an der DeSOx-Einrichtung114 vorbeigeführt. Stromabwärts der DeSOx-Einrichtung114 erfolgt in einem Mischer119 die Mischung des über den Hydrolysekatalysators118 geführten Abgasteilstroms mit dem über die DeSOx-Einrichtung114 geführten Abgasteilstrom, wobei anschließend die gemischten Teilströme über den SCR-Katalysator115 geführt werden. - In Variante der
2b ist zusätzlich eine Aufladeeinrichtung120 vorhanden, die der DeSOx-Einrichtung114 vorgelagert ist, nämlich derart, dass eine Elektrode der Aufladeeinrichtung120 zur elektrostatischen Aufladung von Abgaspartikeln unmittelbar vor dem Einlass oder im Einlass der DeSOx-Einrichtung114 positioniert ist. Hiermit ist es möglich, zur Entstaubung des Abgases Ruß und Asche elektrisch aufzuladen und im Bereich der DeSOx-Einrichtung114 abzuscheiden. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Brennkraftmaschine
- 11
- Turbinenstufe
- 12
- Wastegate
- 13
- Bypassleitung
- 14
- DeSOxNOx-Einrichtung
- 15
- Ammoniakgenerator
- 16
- Ammoniakdosiereinrichtung
- 17
- Hydrolysekatalysator
- 18
- Mischer
- 19
- Oxidationskatalysator
- 20
- Aufladeeinrichtung
- 21
- Einrichtung
- 110
- Brennkraftmaschine
- 111
- Turbinenstufe
- 112
- Wastegate
- 113
- Bypassleitung
- 114
- DeSOx-Einrichtung
- 115
- SCR Katalysator
- 116
- Ammoniakgenerator
- 117
- Ammoniakdosiereinrichtung
- 118
- Hydrolysekatalysator
- 119
- Mischer
- 120
- Aufladeeinrichtung
Claims (11)
- Brennkraftmaschine, insbesondere mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einer zumindest einstufigen Abgasturboaufladung und mit einer Abgasreinigung, wobei in der Abgasreinigung eine Entstickung und eine Entschwefelung des Abgases erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstickung und Entschwefelung in einer kombinierten DeSOxNOx-Einrichtung (
14 ) erfolgen, in welcher die Entstickung und die Entschwefelung eines Abgasstroms kombiniert erfolgen. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aufladeeinrichtung (
20 ) zur elektrostatischen Aufladung von Abgaspartikeln des Abgasstroms unmittelbar stromaufwärts der kombinierten Entstickung und Entschwefelung, wobei eine Elektrode der Aufladeeinrichtung (20 ) zur elektrostatischen Aufladung der Abgaspartikeln unmittelbar vor einem Einlass oder im Einlass der DeSOxNOx-Einrichtung (14 ) positioniert ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (
21 ) zur Eindüsung und Verdampfung von Harnstoff in den Abgasstrom, die stromaufwärts der DeSOxNOx-Einrichtung (14 ) positioniert ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (
21 ) zur Eindüsung und Verdampfung von Harnstoff in den Abgasstrom ein Oxidationskatalysator (19 ) vorgelagert ist, der Stickstoffoxid in Stickstoffdioxid umwandelt. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (
21 ) zur Eindüsung und Verdampfung von Harnstoff stromaufwärts der Aufladereinrichtung (20 ) positioniert ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ammoniakdosiereinrichtung (
16 ) und einen Hydrolysekatalysator (17 ), die in einer Bypassleitung (13 ) positioniert sind, die zumindest um eine Turbinenstufe (11 ) der Abgasturboaufladung herumgeführt ist, wobei ein über die Bypassleitung (13 ) geführter Abgasteilstrom stromaufwärts der DeSOxNOx-Einrichtung (14 ) mit dem über die jeweilige Turbinenstufe (11 ) geführten Abgasteilstrom in einem Mischer (18 ) mischbar ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (
18 ) stromaufwärts der Aufladereinrichtung (20 ) positioniert ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mischer (
18 ) ein Oxidationskatalysator (19 ) vorgelagert ist, der Stickstoffoxid in Stickstoffdioxid umwandelt. - Brennkraftmaschine, insbesondere mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einer zumindest einstufigen Abgasturboaufladung und mit einer Abgasreinigung, wobei in der Abgasreinigung eine Entstickung und eine Entschwefelung des Abgases erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschwefelung in einer DeSOx-Einrichtung (
114 ) und die Entstickung in einem SCR-Katalysator (115 ) separat erfolgen, wobei in einer Bypassleitung (113 ), die zumindest um die DeSOx-Einrichtung (114 ) herumgeführt ist, eine Ammoniakdosiereinrichtung (117 ) und ein Hydrolysekatalysator (118 ) positioniert sind. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (
113 ) auch um zumindest um eine Turbinenstufe (111 ) der Abgasturboaufladung herumgeführt ist. - Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Aufladeeinrichtung (
120 ) zur elektrostatischen Aufladung von Abgaspartikeln des Abgasstroms unmittelbar stromaufwärts der DeSOx-Einrichtung (114 ), wobei eine Elektrode der Aufladeeinrichtung (120 ) zur elektrostatischen Aufladung der Abgaspartikeln unmittelbar vor einem Einlass oder im Einlass der DeSOx-Einrichtung (114 ) positioniert ist.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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