DE102012019947A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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Petra Steffe
Klaus Strobl
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MAN Diesel and Turbo SE
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Abstract

Brennkraftmaschine (10), insbesondere mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einer Abgasturboaufladung und mit einer Abgasreinigung, wobei die Abgasturboaufladung einen oder mehrere Abgasturbolader (11) umfasst, und wobei in der Abgasreinigung einen SCR Katalysator (14) umfasst, wobei der SCR Katalysator mindestens zwei SCR Katalysatorstufen (15, 16) umfasst, wobei eine erste SCR Katalysatorstufe (15) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts einer Turbine (12) eines Abgasturboladers (11) und eine zweite SCR Katalysatorstufe (16) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Turbine (12) des Abgasturboladers (11) positioniert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9.
  • Aus der DE 10 2004 027 593 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasturboaufladung und einer Abgasreinigung bekannt. Die Abgasturboaufladung ist nach diesem Stand der Technik entweder als einstufige oder als zweistufige Abgasturboaufladung mit einem Abgasturbolader oder mit zwei Abgasturboladern ausgeführt. Die Abgasreinigung umfasst einen SCR-Katalysator, der bei der einstufigen Abgasturboaufladung entweder, in Strömungsrichtung des Abgases, stromabwärts der Turbine des Abgasturboladers oder stromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers positioniert ist. Bei einer zweistufigen Abgasturboaufladung mit einem Hochdruck-Abgasturbolader und einem Niederdruck-Abgasturbolader ist der SCR-Katalysator zwischen der Hochdruckturbine des Hochdruck-Abgasturboladers und der Niederdruckturbine des Niederdruck-Abgasturboladers positioniert.
  • Hievon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird nach durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach umfasst der SCR Katalysator mindestens zwei SCR Katalysatorstufen, wobei eine erste SCR Katalysatorstufe in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts einer Turbine eines Abgasturboladers und eine zweite SCR Katalysatorstufe in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Turbine des Abgasturboladers positioniert ist.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, dass der SCR Katalysator mehrere SCR Katalysatorstufen umfasst. Die erste SCR Katalysatorstufe ist dabei, in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, stromaufwärts einer Turbine eines Abgasturboladers und die zweite SCR Katalysatorstufe ist, in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, stromabwärts dieser Turbine dieses Abgasturboladers positioniert. Hiermit kann die Effektivität der Abgasreinigung einer Brennkraftmaschine mit einem SCR Katalysator erhöht werden. Insbesondere mit Hilfe der zweiten SCR Katalysatorstufe kann ein sogenannter Reduktionsmittelschlupf des in das Abgas eingebrachten Reduktionsmittels, welches für eine selektive katalytische Reduktion (SCR) erforderlich ist, minimiert werden.
  • Dann, wenn die Abgasturboaufladung einstufig ausgebildet ist und einen einzigen Abgasturbolader umfasst, ist die erste SCR Katalysatorstufe stromaufwärts der Turbine des einzigen Abgasturboladers und die zweite SCR Katalysatorstufe stromabwärts der Turbine des einzigen Abgasturboladers positioniert.
  • Dann, wenn die Abgasturboaufladung zweistufig ausgebildet ist und einen Hochdruckabgasturbolader einen Niederdruckabgasturbolader umfasst, ist die erste SCR Katalysatorstufe stromaufwärts der Niederdruckdruckturbine des Niederdruckabgasturboladers und die zweite SCR Katalysatorstufe stromabwärts der Niederdruckdruckturbine des Niederdruckabgasturboladers positioniert ist.
  • Vorzugsweise ist für beide SCR Katalysatorstufen eine gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung vorgesehen. Durch die Verwendung der gemeinsamen Eindüsung kann eine Mischstrecke für das Reduktionsmittel entfallen. Die Durchmischung erfolgt in einer Turbine eines Abgasturboladers. Hierdurch durch kann eine optimale Durchmischung für das Reduktionsmittel realisiert werden. Letztendlich kann der Verbrauch an Reduktionsmitteln reduziert werden, ebenso wie der sogenannte Reduktionsmittelschlupf.
  • 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:
  • 1 eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 2 eine schematisierte Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine mit Schweröl betriebene Schiffsdiesel-Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10 mit einer einstufigen Abgasturboaufladung, die demnach einen einzigen Abgasturbolader 11 umfasst. Abgas, welches die Brennkraftmaschine verlässt, kann zur Entspannung einer Turbine 12 des Abgasturboladers 11 zugeführt werden, wobei hierbei gewonnene Energie genutzt wird, um einen Verdichter 13 des Abgasturboladers 11 anzutreiben und um der Brennkraftmaschine 10 zuzuführende Ladeluft zu verdichten.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine verfügt über einen SCR Katalysator 14 mit mindestens zwei SCR Katalysatorstufen 15, 16.
  • Eine erste SCR Katalysatorstufe 15 ist in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts der Turbine 12 des Abgasturboladers 11 positioniert, wobei eine zweite SCR Katalysatorstufe 16 in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Turbine 12 des Abgasturboladers 11 positioniert ist.
  • Für beide SCR Katalysatorstufen 15, 16 des SCR Katalysators 14 ist eine gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung 17 vorhanden, wobei die gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung 17 Reduktionsmittel stromaufwärts der ersten SCR Katalysatorstufe 15 in das Abgas eindüst. 1 zeigt eine Einrichtung 18, die Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak, bereitstellt bzw. generiert.
  • Durch die Trennung des SCR Katalysators 14 in die beiden SCR Katalysatorstufen 15 und 16, wobei die erste SCR Katalysatorstufe 15 stromaufwärts der Turbine 12 des Abgasturboladers 11 und die zweite SCR Katalysatorstufe 16 stromabwärts der Turbine 12 des Abgasturboladers 11 positioniert ist, kann das sogenannte Ansprechverhalten verbessert werden. Durch die Positionierung der gemeinsamen Eindüsung 17 in Strömungsrichtung vor dem Abgasturbolader 11 und vor der ersten Katalysatorstufe 15 wird wegen der hohen Abgastemperatur im Abgaskrümmer die Verdampfungsaffinität des Reduktionsmittels für eine erste NOx-Umsetzung in der Katalysatorstufe 15 erhöht. Nicht umgesetztes Ammoniak wird später in der Turbine 12 sauber vermischt und reduziert die Stickoxide in der zweiten Katalysatorstufe 16.
  • Hierdurch kann der benötigte Bauraum für die Brennkraftmaschine 10 reduziert werden. Durch die Durchmischung des Abgases mit dem Reduktionsmittel im Abgasturbolader 11, nämlich in der Turbine 12 desselben, kann eine optimale Durchmischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas realisiert und dadurch ein Verbrauch des Reduktionsmittels und ein sogenannter Schlupf desselben minimiert werden. Die erste SCR Katalysatorstufe 15, die stromaufwärts der Turbine 12 des Abgasturboladers 11 angeordnet ist, kann schnell auf Betriebstemperatur gebracht werden, sodass die erste SCR Katalysatorstufe 15 des SCR Katalysators 14 über ein gutes Ansprechverhalten verfügt. Insbesondere im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 10 kann eine optimale Abgasreinigung über den mehrstufigen SCR Katalysator 14 realisiert werden.
  • In ein Gehäuse der ersten SCR Katalysatorstufe 15 des SCR Katalysators 14 kann ein Oxidationskatalysator und/oder ein Partikelfilter der Abgasreinigung integriert werden.
  • 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine 10 mit einer zweistufigen Abgasturboaufladung, die demnach zwei Abgasturbolader 11a und 11b umfasst, nämlich einem Hochdruckabgasturbolader 11a und einen Niederdruckabgasturbolader 11b. Der Hochdruckabgasturbolader 11a umfasst eine Hochdruckturbine 12a und einen Hochdruckverdichter 13a. Der Niederdruckabgasturbolader 11b umfasst eine Niederdruckturbine 12b und einen Niederdruckverdichter 13b.
  • Auch die Brennkraftmaschine 10 der 2 mit der zweistufigen Abgasturboaufladung verfügt über einen mehrstufigen SCR Katalysator 14 mit der ersten SCR Katalysatorstufe 15 und der zweiten SCR Katalysatorstufe 16, wobei gemäß 2 die erste SCR Katalysatorstufe 15 stromaufwärts der Niederdruckturbine 12b des Niederdruckabgasturboladers 11b und die zweite SCR Katalysatorstufe 16 stromabwärts der Niederdruckturbine 12b des Niederdruckabgasturboladers 11b positioniert ist.
  • In 2 ist dabei die erste SCR Katalysatorstufe 15 des SCR Katalysators 14 stromabwärts der Hochdruckturbine 12a des Hochdruckabgasturboladers 11a positioniert, also zwischen die beiden Turbinen 12a und 12b der beiden Abgasturbolader 11a und 11b geschaltet.
  • Auch im Ausführungsbeispiel der 2 ist wiederum für beide SCR Katalysatorstufen 15 und 16 eine gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung 17 vorhanden, wobei das Reduktionsmittel von der Einrichtung 18 bereitgestellt bzw. generiert wird.
  • In den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 wird das Reduktionsmittel über die gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung 17 jeweils unmittelbar stromaufwärts der ersten SCR Katalysatorstufe 15 in das Abgas eindüst.
  • Die Eindüsung des Reduktionsmittels in das Abgas erfolgt jeweils bezogen auf die erste SCR Katalysatorstufe 15 des SCR Katalysators 14 überstöchiometrisch.
  • Obwohl nicht in einer separaten Figur gezeigt, ist es auch möglich, die erste SCR Katalysatorstufe 15 stromaufwärts zur Hochdruckturbine 12a des Hochdruckabgasturboladers 11a zu positionieren. In diesem Fall kann dann die zweite SCR Katalysatorstufe 16 des SCR Katalysators 14, wie in 2 gezeigt, stromabwärts der Niederdruckturbine 12 des Niederdruckabgasturboladers 11 positioniert sein, oder alternativ zwischen die beiden Turbinen 12a und 12b der beiden Abgasturbolader 11a und 11b geschaltet sein.
  • Ebenso ist es möglich, dass im Ausführungsbeispiel der 2 drei SCR Katalysatorstufen vorhanden sind, und zwar zusätzlich zu den beiden SCR Katalysatorstufen 15 und 16 eine weitere, nicht gezeigte SCR Katalysatorstufe, die stromaufwärts der Hochdruckturbine 12a angeordnet ist, wobei dann die gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung 17 stromaufwärts dieser zusätzlichen, nicht gezeigten SCR Katalysatorstufe erfolgt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine können in allen Ausführungsvarianten verschiedene Vorteile erzielt werden. Durch die gemeinsame Eindüsung des Reduktionsmittels kann auf eine separate Mischstrecke für die zweite Katalysatorstufe verzichtet werden, sodass Bauraum reduziert werden kann. Über die Durchmischung des Reduktionsmittels und des Abgases in einer Turbine eines Abgasturboladers wird eine optimale Durchmischung von Reduktionsmittel und Abgas realisiert, wodurch der Verbrauch und Schlupf an Reduktionsmittel reduziert werden kann. Insbesondere die erste SCR Katalysatorstufe verfügt über ein gutes Ansprechverhalten, da dieselbe mittels Reduktionsmittel schnell auf Betriebstemperatur gebracht werden kann. Auf separate Aufheizeinrichtungen zur Vorheizung des SCR Katalysators kann verzichtet werden. Das Bauvolumen des SCR Katalysators kann insgesamt verringert werden. Durch das hohe Druckniveau in der ersten SCR Katalysatorstufe steigt die Effektivität des SCR Katalysators.
  • In ein Gehäuse der ersten SCR Katalysatorstufe 15 kann in beiden Ausführungsvarianten sowohl ein Oxidationskatalysator als auch ein Partikelfilter integriert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Brennkraftmaschine
    11
    Abgasturbolader
    11a
    Abgasturbolader
    11b
    Abgasturbolader
    12
    Turbine
    12a
    Turbine
    12b
    Turbine
    13
    Verdichter
    13a
    Verdichter
    13b
    Verdichter
    14
    SCR Katalysator
    15
    SCR Katalysatorstufe
    16
    SCR Katalysatorstufe
    17
    Reduktionsmitteleindüsung
    18
    Einrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004027593 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Brennkraftmaschine, insbesondere mit Schweröl betriebene Schiffsdieselbrennkraftmaschine, mit einer Abgasturboaufladung und mit einer Abgasreinigung, wobei die Abgasturboaufladung einen oder mehrere Abgasturbolader (11, 11a, 11b) umfasst, und wobei in der Abgasreinigung einen SCR Katalysator (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR Katalysator (14) mindestens zwei SCR Katalysatorstufen (15, 16) umfasst, wobei eine erste SCR Katalysatorstufe (15) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts einer Turbine (12, 12b) eines Abgasturboladers (11, 11b) und eine zweite SCR Katalysatorstufe (16) in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Turbine (12, 12b) des Abgasturboladers (11, 11b) positioniert ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturboaufladung einstufig ausgebildet ist und einen einzigen Abgasturbolader (11) umfasst, wobei die erste SCR Katalysatorstufe (15) stromaufwärts der Turbine (12) des Abgasturboladers (11) und die zweite SCR Katalysatorstufe (16) stromabwärts der Turbine (12) des Abgasturboladers (11) positioniert ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturboaufladung zweistufig ausgebildet ist und einen Hochdruckabgasturbolader (11a) einen Niederdruckabgasturbolader (11b) umfasst, wobei die erste SCR Katalysatorstufe (15) stromaufwärts der Niederdruckdruckturbine (12b) des Niederdruckabgasturboladers (11b) und die zweite SCR Katalysatorstufe (16) stromabwärts der Niederdruckdruckturbine (12b) des Niederdruckabgasturboladers (11b) positioniert ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste SCR Katalysatorstufe (15) stromabwärts der Hochdruckturbine (12a) des Hochdruckabgasturboladers (11a) positioniert ist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für beide SCR Katalysatorstufen (15, 16) eine gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung (17) vorgesehen ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung (17) Reduktionsmittel stromaufwärts der ersten SCR Katalysatorstufe (15) in das Abgas eindüst.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Reduktionsmitteleindüsung (17) Reduktionsmittel bezogen auf die erste SCR Katalysatorstufe (15) überstöchiometrisch in das Abgas eindüst.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3029289A1 (de) * 2014-12-03 2016-06-08 MAN Truck & Bus AG Abgasnachbehandlungssystem für ein mit einer brennkraftmaschine betriebenes fahrzeug, insbesondere für ein wasserfahrzeug
US20160290218A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with two-stage supercharging capability and with exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating an internal combustion engine of said type
DE102016003740A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016205327A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016003742A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102016112336A1 (de) * 2016-07-06 2018-01-11 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016113389A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Man Diesel & Turbo Se Mischvorrichtung für ein Abgasnachbehandlungssystem, Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016113396A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
US11441502B2 (en) 2017-12-29 2022-09-13 Volvo Truck Corporation Start-up method for a vehicle with a hybrid propulsion system
US11492946B2 (en) 2018-11-26 2022-11-08 Volvo Truck Corporation Aftertreatment system
DE102022119570A1 (de) 2022-08-04 2024-02-15 Man Energy Solutions Se Brennkraftmaschine

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016003743A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016003741A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102016003739A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
CN108894861A (zh) * 2018-09-06 2018-11-27 广西玉柴机器股份有限公司 发动机的两级催化装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3721572A1 (de) * 1986-07-30 1988-02-11 Jenbacher Werke Ag Verfahren zur katalysator-steuerung und -regelung
DE19956671A1 (de) * 1999-11-25 2001-05-31 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Verbesserung von Oxidationsreaktionen im Abgas von aufgeladenen Brennkraftmaschinen durch Pulsbeaufschlagung von Katalysatoren
EP1321641A1 (de) * 2001-12-13 2003-06-25 Isuzu Motors Limited Abgasemissionsreinigungssystem für eine Diesel Brennkraftmaschine
DE102004027593A1 (de) 2004-06-05 2005-12-29 Man B & W Diesel Ag Motorenanlage mit Abgasturboaufladung und Betrieb eines SCR-Katalysators
DE102009038835A1 (de) * 2009-08-25 2011-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102010005814A1 (de) * 2010-01-27 2011-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007028493A1 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine mit zweistufiger Turboaufladung und Oxidationskatalysator
JP4811366B2 (ja) * 2007-07-20 2011-11-09 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気制御装置
US8371108B2 (en) * 2009-07-29 2013-02-12 Ford Global Technologies, Llc Twin turbo diesel aftertreatment system
JP5582854B2 (ja) * 2010-04-13 2014-09-03 日立造船株式会社 排気ガス浄化装置
JP5709100B2 (ja) * 2010-08-11 2015-04-30 独立行政法人海上技術安全研究所 内燃機関用脱硝装置及び船舶
SE535773C2 (sv) * 2010-08-13 2012-12-11 Scania Cv Ab Arrangemang för att spruta in ett reduktionsmedel i en avgasledning hos en förbränningsmotor
US20120216529A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Cummins Intellectual Property, Inc. Engine exhaust aftertreatment system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3721572A1 (de) * 1986-07-30 1988-02-11 Jenbacher Werke Ag Verfahren zur katalysator-steuerung und -regelung
DE19956671A1 (de) * 1999-11-25 2001-05-31 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Verbesserung von Oxidationsreaktionen im Abgas von aufgeladenen Brennkraftmaschinen durch Pulsbeaufschlagung von Katalysatoren
EP1321641A1 (de) * 2001-12-13 2003-06-25 Isuzu Motors Limited Abgasemissionsreinigungssystem für eine Diesel Brennkraftmaschine
DE102004027593A1 (de) 2004-06-05 2005-12-29 Man B & W Diesel Ag Motorenanlage mit Abgasturboaufladung und Betrieb eines SCR-Katalysators
DE102009038835A1 (de) * 2009-08-25 2011-03-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102010005814A1 (de) * 2010-01-27 2011-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3029289A1 (de) * 2014-12-03 2016-06-08 MAN Truck & Bus AG Abgasnachbehandlungssystem für ein mit einer brennkraftmaschine betriebenes fahrzeug, insbesondere für ein wasserfahrzeug
US20160290218A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with two-stage supercharging capability and with exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating an internal combustion engine of said type
US9903268B2 (en) * 2015-04-02 2018-02-27 Ford Global Technologies, Llc Internal combustion engine with two-stage supercharging capability and with exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating an internal combustion engine
DE102016003740A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016205327A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016003742A1 (de) * 2016-03-31 2017-10-05 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102016112336A1 (de) * 2016-07-06 2018-01-11 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016113389A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Man Diesel & Turbo Se Mischvorrichtung für ein Abgasnachbehandlungssystem, Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
DE102016113396A1 (de) * 2016-07-20 2018-01-25 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
US11441502B2 (en) 2017-12-29 2022-09-13 Volvo Truck Corporation Start-up method for a vehicle with a hybrid propulsion system
US11492946B2 (en) 2018-11-26 2022-11-08 Volvo Truck Corporation Aftertreatment system
DE102022119570A1 (de) 2022-08-04 2024-02-15 Man Energy Solutions Se Brennkraftmaschine

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Publication number Publication date
FI20136009L (fi) 2014-04-12
KR102052755B1 (ko) 2019-12-05
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