DE102013015602A1 - Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Es wird Abgasnachbehandlungssystem (1) für eine Brennkraftmaschine (95), insbesondere einen Großmotor mit einem Gehäuse (3), das eine Mehrzahl von Kammern umfasst, die miteinander in Fluidverbindung stehen und entlang eines vorherbestimmten Strömungspfads für Abgas fluidisch in Reihe angeordnet sind, wobei das Gehäuse (3) bei bestimmungsgemäßer Montage eine Oberseite (5) und eine Unterseite (7) aufweist, vorgeschlagen. Das Abgasnachbehandlungssystem (1) zeichnet sich dadurch aus, dass eine Einströmkammer (9) an der Unterseite (7) des Gehäuses (3) angeordnet ist, wobei eine Abgaseintrittsöffnung (13) in einem Boden (11) des Gehäuses (3) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Insbesondere zur Schalldämpfung und zur Einhaltung von gesetzlichen Emissionsgrenzwerten ist es bekannt, das Abgas von Brennkraftmaschinen mithilfe von Abgasnachbehandlungssystemen nachzubehandeln. Dabei ergibt sich stets die Forderung, ein Abgasnachbehandlungssystem günstig relativ zu der Brennkraftmaschine anzuordnen. Insbesondere in Zusammenhang mit Großmotoren, wie sie beispielsweise zum Betrieb großer Luft-, Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise zum Antrieb von Schiffen und U-Booten, eingesetzt werden, ergibt sich das Problem, dass die Abgasnachbehandlungssysteme sehr groß und schwer sind, wobei sie auf separaten Tragstrukturen befestigt werden. Sie weisen dabei einen erheblichen Bauraumbedarf auf, was insbesondere bei Bauraumbeschränkungen, beispielsweise in U-Booten, problematisch ist. Hinzu kommt, dass derartige Abgasnachbehandlungssysteme nur in kleiner Stückzahl hergestellt werden und im Allgemeinen auf die spezifischen Anforderungen der Brennkraftmaschine, in Zusammenhang mit der sie eingesetzt werden, abgestimmt sind. Es besteht daher weitestgehend keinerlei Standardisierung, was einen erheblichen logistischen Aufwand sowie hohe fertigungsbedingte Kosten bedeutet.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 017 684 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem bekannt, welches gekapselt und modular aufgebaut ist. Es ist möglich, das Abgasnachbehandlungssystem auf einer Brennkraftmaschine anzuordnen. Es zeigt sich allerdings, dass eine Abgaseintrittsöffnung und eine Abgasaustrittsöffnung stirnseitig an dem Abgasnachbehandlungssystem angeordnet sind, wodurch sich die Notwendigkeit einer relativ langen Verrohrung zur Verbindung mit einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine ergibt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Flexibilität eines Einsatzes des Abgasnachbehandlungssystems, sowie auf dessen Bauraumbedarf und die verschiedenen Möglichkeiten, es relativ zu der Brennkraftmaschine anzuordnen, aus.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abgasnachbehandlungssystem und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll dabei das Abgasnachbehandlungssystem bauraumsparend ausgestaltet und flexibel mit der Brennkraftmaschine – insbesondere ohne eine lange Verrohrung – verbindbar sein. Auch soll bevorzugt eine gewisse Standardisierung in Hinblick auf das Abgasnachbehandlungssystem möglich sein, sodass logistische Kosten und Fertigungskosten eingespart werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Abgasnachbehandlungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses weist ein Gehäuse auf, das eine Mehrzahl von Kammern umfasst, die untereinander in Fluidverbindung stehen, wobei sie entlang eines vorherbestimmten Strömungspfads für Abgas fluidisch in Reihe angeordnet sind. Das Abgas durchströmt die Kammern also in einer vorherbestimmten Reihenfolge nacheinander. Das Merkmal, dass die Kammern „fluidisch in Reihe” angeordnet sind, spricht an, dass diese nicht zwingend räumlich-geometrisch linear hintereinander angeordnet sind, sondern dass sie derart miteinander fluidverbunden sind, dass sie strömungstechnisch eine Reihenschaltung realisieren. Das Gehäuse weist bei bestimmungsgemäßer Montage eine Oberseite und eine Unterseite auf. Dies spricht an, dass das Gehäuse nicht in beliebiger Lage relativ zu der Brennkraftmaschine – in vertikaler Richtung gesehen – montierbar ist, sondern dass es eine definierte Ausrichtung entlang einer Hochachse, mithin in vertikaler Richtung, aufweist, was insbesondere bei Abgasnachbehandlungssystemen für Großmotoren üblich und allein schon aufgrund des Gewichts derselben konstruktiv erforderlich ist. Das Abgasnachbehandlungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass eine Einströmkammer an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, und dass eine Abgaseintrittsöffnung in einem Boden des Gehäuses ausgebildet ist. Die Einströmkammer ist die erste Kammer – in Strömungsrichtung gesehen –, in welche Abgas in das Gehäuse einströmt. Die Abgaseintrittsöffnung steht mit der Einströmkammer in Fluidverbindung, sodass das Abgas durch die Abgaseintrittsöffnung in die Einströmkammer einströmt. Dadurch, dass die Einströmkammer an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Abgaseintrittsöffnung in dem Boden des Gehäuses ausgebildet ist, ist es möglich, das Abgasnachbehandlungssystem unmittelbar auf einer Brennkraftmaschine zu befestigen und einen Abgasaustritt der Brennkraftmaschine ohne eine lange Verrohrung mit der Abgaseintrittsöffnung zu verbinden. Insbesondere ist es möglich, dass die Abgaseintrittsöffnung direkt über der Abgasaustrittsöffnung der Brennkraftmaschine angeordnet wird, sodass es keiner Verrohrung beziehungsweise gegebenenfalls lediglich eines kurzen Kompensators bedarf, um möglicherweise noch auftretende Relativbewegungen zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem und der Brennkraftmaschine auszugleichen. Der für das Abgasnachbehandlungssystem benötigte Bauraum wird bereits dadurch reduziert, dass die Verrohrung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Abgasnachbehandlungssystem stark verkleinert werden und vorzugsweise ganz entfallen kann. Es ist so auch möglich, das Abgasnachbehandlungssystem unmittelbar an der Brennkraftmaschine zu befestigen, sodass es keiner separaten Tragstruktur bedarf. Gegebenenfalls noch vorhandene Leitungen zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem und der Brennkraftmaschine sind kurz und können ab Werk komplett montiert sein.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem ist insbesondere zur Verwendung bei einem Großmotor ausgebildet. Dabei wird unter einem Großmotor insbesondere eine Brennkraftmaschine verstanden, die für stationäre Anwendungen, beispielsweise in einem Gaskraftwerk, einem Blockheizkraftwerk, zum Betrieb von Nebenaggregaten wie beispielsweise Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, oder zum Antrieb schwerer Land-, Luft- und/oder Wasserfahrzeugen vorgesehen ist. Dabei weist ein solcher Großmotor vorzugsweise eine Leistung im Bereich von mindestens 1200 kW, vorzugsweise von mehr als 1200 kW, besonders bevorzugt von mindestens 1200 kW bis höchstens 3700 kW auf. Selbstverständlich sind auch höhere Leistungen möglich, wobei der Leistung prinzipiell nach oben keine Grenze gesetzt ist.
  • Es wird ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Einströmkammer die Unterseite nahezu vollständig übergreift. Insbesondere übergreift sie die Unterseite bis auf höchstens zwei Randbereiche derselben. Bei dieser Ausgestaltung kann die Anordnung der Abgaseintrittsöffnung an der Unterseite beziehungsweise in dem Boden des Gehäuses weitestgehend frei gewählt werden, sodass sie auf die konkrete Brennkraftmaschine, für welche das Abgasnachbehandlungssystem bestimmt ist, flexibel abgestimmt werden kann. Es ist daher möglich, ein weitestgehend standardisiertes Abgasnachbehandlungssystem mit einem konstruktiv gleichen Gehäuse durch Bestimmen der konkreten Position der Abgaseintrittsöffnung an der Unterseite in dem Boden an die konkrete Brennkraftmaschine anzupassen. Auf eine Verrohrung kann dabei verzichtet werden, weil die Position der Abgaseintrittsöffnung im Bereich der Unterseite genau an die Position der Abgasaustrittsöffnung der Brennkraftmaschine gelegt werden kann. Insoweit ist es möglich, bei weitestgehender Beibehaltung der Konstruktionsmerkmale des Abgasnachbehandlungssystems, mithin einer weitreichenden Standardisierung, für verschiedene Brennkraftmaschinen eine versatzfreie Abgasübergabe durch entsprechende Festlegung der Position der Abgaseintrittsöffnung zu gewährleisten. Hierdurch wird das Abgasnachbehandlungssystem sehr flexibel einsetzbar, wobei zugleich logistische Kosten und Herstellungskosten gesenkt werden. Es ist nicht mehr nötig, für verschiedene Brennkraftmaschinen völlig verschiedene, individuell zugeschnittene Abgasnachbehandlungssysteme bereitzustellen, sondern es kann vielmehr ein weitestgehend standardisiertes Abgasnachbehandlungssystem lediglich durch Anpassung der Position der Abgaseintrittsöffnung auf eine konkrete Anwendung abgestimmt werden.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Gehäuse an einer Stirnseite eine Abgasauntrittsöffnung aufweist, die eine stirnseitige Stirnwand durchsetzt. Dabei steht die Abgasaustrittsöffnung mit einer von der Stirnwand begrenzten Ausströmkammer in Fluidverbindung. Die Ausströmkammer ist dabei die letzte Kammer – in Strömungsrichtung gesehen –, welche das Abgas durchströmt, bevor es über die Abgasaustrittsöffnung aus dem Gehäuse ausströmt. Die Stirnseite ist im Wesentlichen senkrecht zu der Unterseite orientiert, wobei sie bevorzugt auf einer Längsachse des Gehäuses im Wesentlichen senkrecht steht. Das Gehäuse weist also eine Längserstreckung beziehungsweise eine Längsachse auf, wobei diese Längsachse im Wesentlichen parallel zu der Unterseite orientiert ist. Die Stirnseite erstreckt sich dabei ausgehend von der Unterseite im Wesentlichen senkrecht nach oben, wobei durchaus eine Winkelabweichung von der Senkrechten möglich ist. Insbesondere ist es möglich, dass die Stirnwand schräg orientiert ist. Dabei stehen die Stirnseite und die Stirnwand im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse, wobei auch hier eine Abweichung von der Senkrechten und insbesondere eine gewisse schräge Orientierung möglich sind. Indem die Abgasaustrittsöffnung die Stirnwand durchsetzt, ist hier die Strömungsrichtung des Abgases im Wesentlichen senkrecht zu der Strömungsrichtung im Bereich der Abgaseintrittsöffnung ausgebildet. Das Abgas wird also nicht nach oben aus dem Gehäuse herausgeführt, sondern stirnseitig in Längsrichtung. Dies hat Bauraumvorteile in Hinblick auf einen Einbau des Abgasnachbehandlungssystems, wobei insbesondere die Bauhöhe des Abgasnachbehandlungssystems und der Brennkraftmaschine als gemeinsame Anordnung reduziert ist. Dabei ist es möglich, das Gehäuse relativ zu der Brennkraftmaschine derart zu orientieren, dass die Abgasaustrittsöffnung auf einer Kraftseite oder auf einer Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Anordnung kann flexibel und insbesondere abhängig von den Einsatzbedingungen der Brennkraftmaschine sowie dem zur Verfügung stehenden Bauraum gewählt werden.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass – entlang des Strömungspfads gesehen – zwischen der Einströmkammer und der Ausströmkammer mindestens eine Mittelkammer vorgesehen ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems weist genau drei Kammern auf, nämlich die Einströmkammer, genau eine Mittelkammer, und die Ausströmkammer. Dabei sind Einrichtungen für die eigentliche Abgasnachbehandlung, die über eine reine Strömungsführung des Abgases hinausgehen, im Bereich der Mittelkammer oder im Bereich eines Übergangs zwischen der Einströmkammer und der Mittelkammer einerseits und/oder der Mittelkammer und der Ausströmkammer andererseits, vorgesehen.
  • Es wird auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass sich die Ausströmkammer ausgehend von der Stirnseite zumindest bereichsweise – entlang der Längsachse des Gehäuses gesehen – erstreckt. Dabei erstreckt sie sich bevorzugt bis zu einer gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses. Vorzugsweise übergreift die Ausströmkammer im Bereich der Stirnseite einen gesamten Querschnitt des Gehäuses, wobei auch ein Randbereich der Unterseite die Ausströmkammer begrenzt. An einem der Stirnseite abgewandten Ende des Randbereichs weist die Ausströmkammer allerdings einen Querschnittssprung auf, wobei sie sich hier – in vertikaler Richtung gesehen – nicht mehr bis zu der Unterseite erstreckt, und wobei jedenfalls die Einströmkammer unterhalb der Ausströmkammer angeordnet ist. Bevorzugt ist auch die Mittelkammer bereichsweise unterhalb der Ausströmkammer angeordnet. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Ausströmkammer – entlang der Längsachse gesehen – bereichsweise innerhalb der Mittelkammer, wobei sie durch eine Wandung von dieser abgegrenzt ist. Bevorzugt ist das Gehäuse zumindest insoweit bezüglich einer Spiegelebene, auf welcher die Längsachse senkrecht steht, symmetrisch ausgebildet, dass auch im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses ein Randbereich vorgesehen ist, wobei die Ausströmkammer auch in diesem Randbereich einen gesamten Querschnitt des Gehäuses übergreift, sodass der Randbereich der Unterseite die Ausströmkammer auch hier begrenzt. In diesem Fall weist die Ausströmkammer auch an einem der gegenüberliegenden Stirnseite abgewandten Ende des Randbereichs einen Querschnittsprung auf. Insgesamt übergreift demnach die Einströmkammer bei diesem Ausführungsbeispiel die Unterseite nahezu vollständig mit Ausnahme der beiden sich – in Längsrichtung gesehen – gegenüberliegenden Randbereiche.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse derart aufgebaut, dass sich die Einströmkammer in einem Überleitbereich von dem Boden des Gehäuses zu einer Deckenwandung desselben erstreckt, wobei die Mittelkammer zu der Unterseite und zu dem Überleitbereich hin durch die Einströmkammer begrenzt ist. Die Ausströmkammer wiederum durchsetzt vorzugsweise die Mittelkammer. Das Abgas strömt bevorzugt aus der Einströmkammer über den Überleitbereich in die Mittelkammer.
  • Es ist möglich, dass die Einströmkammer – im Querschnitt gesehen – L-förmig ausgebildet ist, wobei die Mittelkammer in einem von der L-förmigen Geometrie begrenzten Raum angeordnet ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems ist allerdings in Bezug auf eine Ebene, welche die Längsachse umfasst und auf der Unterseite senkrecht steht, spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei die Einströmkammer – im Querschnitt gesehen – T-förmig ausgebildet ist. Auch hierbei ergeben sich linksseitig und rechtsseitig der Spiegelebene aufgrund der T-Form der Einströmkammer fokal L-förmige Geometrien, wobei die Mittelkammer bevorzugt zwei Teil-Mittelkammern aufweist, die von den L-förmigen Teilen der Einströmkammer begrenzt sind. Da die beiden Teil-Mittelkammern bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt keine Fluidverbindung zueinander aufweisen, ist es hier auch möglich, diese als voneinander separate Mittelkammern anzusehen, sodass dieses Ausführungsbeispiel zwei – fluidisch parallel zueinander geschaltete – Mittelkammern aufweist. Die Ausströmkammer weist bei diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt zwei sich ausgehend von einem stirnseitigen Sammelraum – entlang der Längsachse gesehen – erstreckende Teil-Ausströmkammern auf, die in den Teil-Mittelkammern oder in den separaten Mittelkammern angeordnet sind. Die beiden Teil-Ausströmkammern erstrecken sich bevorzugt ausgehend von dem stirnseitigen Sammelraum bis in einen Sammelraum, der im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist.
  • Es zeigt sich, dass es möglich ist, die verschiedenen Kammern des Abgasnachbehandlungssystems sehr kompakt und bauraumsparend miteinander zu verschachteln.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Gehäuse an einer Längsseite, die im Wesentlichen senkrecht auf der Unterseite steht, mindestens eine Modulaufnahme aufweist, in der ein Abgasnachbehandlungsmodul auswechselbar aufgenommen ist. Die Längsseite ist dabei eine Seite, die sich in Richtung der Längsachse erstreckt, wobei sie im Wesentlichen senkrecht auf der Unterseite steht. Dabei ist eine eventuelle Abweichung von der genau senkrechten Anordnung, mithin eine gewisse Schrägstellung, möglich. Das Gehäuse umfasst folgende Seiten: Die den Boden aufweisende Unterseite, der – in vertikaler Richtung gesehen – eine Oberseite gegenüberliegend angeordnet ist, welche die Deckenwandung des Gehäuses aufweist, eine erste Stirnseite, die im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse steht und die Abgasaustrittsöffnung aufweist, eine dieser – in Längsrichtung gesehen – gegenüber angeordnete, zweite Stirnseite, sowie zwei Längsseiten, die sich entlang einer auf der Längsachse und auf der vertikalen Achse senkrecht stehenden Querachse gegenüberliegen und somit das Gehäuse in Querrichtung begrenzen.
  • An zumindest einer der Längsseiten des Gehäuses ist nun mindestens eine Modulaufnahme vorgesehen, in der mindestens ein Abgasnachbehandlungsmodul auswechselbar aufgenommen ist. Dabei umfasst das Abgasnachbehandlungsmodul mindestens ein Abgasnachbehandlungselement. Eine erste Fluidverbindung zwischen der Einströmkammer und der Mittelkammer ist über das mindestens eine Abgasnachbehandlungsmodul gegeben. Dies bedeutet, dass das Abgas von der Einströmkammer durch das Abgasnachbehandlungsmodul in die Mittelkammer strömt. Auch eine zweite Fluidverbindung zwischen der Mittelkammer und der Ausströmkammer ist über das mindestens eine Abgasnachbehandlungsmodul gegeben. Dies bedeutet, dass das Abgas von der Mittelkammer über das Abgasnachbehandlungsmodul in die Ausströmkammer strömt. Es zeigt sich somit, dass die eigentliche Abgasnachbehandlung bevorzugt in einem Übergangsbereich von der Einströmkammer in die Mittelkammer einerseits und/oder von der Mittelkammer in die Ausströmkammer andererseits in dem Abgasnachbehandlungsmodul erfolgt.
  • Durch das auswechselbare Abgasnachbehandlungsmodul ist es möglich, das Abgasnachbehandlungssystem bedarfsgerecht und flexibel mit einer variablen Funktionalität zu bestücken. Je nach konkreter Anwendung des Abgasnachbehandlungssystems können verschiedene Abgasnachbehandlungsmodule in der mindestens einen Modulaufnahme angeordnet werden, um verschiedene Aufgaben in Hinblick auf die Abgasnachbehandlung zu übernehmen. Das Abgasnachbehandlungssystem kann im Übrigen weitestgehend standardisiert ausgebildet sein, sodass eine spezifische Anpassung an den konkreten Anwendungsfall sowie an die konkrete Brennkraftmaschine, in Zusammenhang mit der das Abgasnachbehandlungssystem verwendet werden soll, durch einfaches Bestücken des Abgasnachbehandlungssystems mit spezifisch ausgewählten, geeigneten Abgasnachbehandlungsmodulen erfolgt. Hierdurch werden logistische Kosten und Fertigungskosten gesenkt.
  • Auch eine Umrüstung des Abgasnachbehandlungssystems auf eine andere Brennkraftmaschine oder eine andere Anwendung ist ohne Weiteres möglich, indem einfach das mindestens eine Abgasnachbehandlungsmodul ausgewechselt und insbesondere gegen ein anderes, spezifisch geeignetes Abgasnachbehandlungsmodul getauscht wird. Es bedarf dann keines kompletten Austauschs des Abgasnachbehandlungssystems mehr. Auch wenn ein Abgasnachbehandlungselement in einem Abgasnachbehandlungsmodul defekt oder durch Alterung unbrauchbar geworden ist oder aus anderen Gründen gewechselt werden soll, ist dies durch einfachen Austausch des Abgasnachbehandlungsmoduls möglich.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das mindestens eine Abgasnachbehandlungsmodul seitlich in das Gehäuse hinein, wobei es – ausgehend von der Längsseite – die Mittelkammer und die in der Mittelkammer angeordnete Ausströmkammer beziehungsweise Teil-Ausströmkammer durchgreift, wobei es in den Überleitbereich der Einströmkammer eingreift. Auf diese Weise ist es in konstruktiv günstiger und bauraumsparender Weise möglich, die erste Fluidverbindung und die zweite Fluidverbindung jeweils über das Abgasnachbehandlungsmodul herzustellen.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das von dem Abgasnachbehandlungsmodul umfasste mindestens eine Abgasnachbehandlungselement ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Strömungsleitelement, einem Oxidationskatalysator, insbesondere einem Dieseloxidationskatalysator, einem Partikelfilter, insbesondere einem Dieselpartikelfilter, einem Katalysator für eine selektive katalytische Reduktion, nämlich einem sogenannten SCR-Katalysator, einer Dosiereinrichtung für ein Reduktionsmittel und/oder einen Brennstoff zur Partikelfilterregeneration, und einem Schalldämpfer. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es außerdem auch möglich, dass das Abgasnachbehandlungselement als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist.
  • Ist das Abgasnachbehandlungselement als Strömungsleitelement ausgebildet, ist mit diesem eine Abgasströmung durch das Abgasnachbehandlungsmodul beeinflussbar. Dabei wird mindestens ein Strömungsleitelement vorzugsweise dazu genutzt, die Abgasströmung in Übergangsbereichen zwischen dem Abgasnachbehandlungsmodul und den Kammern des Abgasnachbehandlungssystems zu lenken.
  • Ein Oxidationskatalysator wird bevorzugt verwendet, um reaktive Abgasbestandteile zu inerten Abgasbestandteilen aufzuoxidieren, wobei es insbesondere bei einem Dieseloxidationskatalysator auch möglich ist, diesen alternativ oder zusätzlich zur Temperaturerhöhung im Abgasstrom einzusetzen, insbesondere um die Abgastemperatur in Hinblick auf eine nachfolgende Abgasbehandlung, beispielsweise die Aktivierung eines Reduktionsmittels oder für eine Partikelfilter-Regeneration, zu erhöhen.
  • Ein Partikelfilter wird vorzugsweise eingesetzt, um von dem Abgas umfasste Partikel aus dem Abgasstrom zu filtern.
  • Ein Katalysator für eine selektive katalytische Reduktion wird eingesetzt, um einen Stickoxidanteil des Abgases zu verringern. Hierzu wird bevorzugt mithilfe einer Dosiereinrichtung ein Reduktionsmittel in den Abgasstrom eindosiert, welches in dem SCR-Katalysator mit den vom Abgas umfassten Stickoxiden zu Stickstoff und bevorzugt Wasser reagiert. Als Reduktionsmittel wird bevorzugt eine Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrom eingedüst, wobei der Harnstoff in dem heißen Abgasstrom zu Ammoniak zersetzt wird. Dieses reagiert in dem SCR-Katalysator mit Stickstoffmonoxid und/oder Stickstoffdioxid zu Stickstoff und Wasser.
  • Es ist auch möglich, dass ein Abgasnachbehandlungselement als Dieselpartikelfilter mit selektiver katalytischer Beschichtung ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Funktionalität eines SCR-Katalysators und eines Partikelfilters miteinander kombiniert werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, mithilfe einer Dosiereinrichtung einen Brennstoff zur Partikelfilter-Regeneration in den Abgasstrom einzubringen. Dabei wird der Brennstoff bevorzugt stromaufwärts des Oxidationskatalysators eingebracht, wobei er unter starker Wärmeentwicklung in dem Oxidationskatalysator oxidiert wird. Es ist allerdings auch möglich, den Brennstoff stromabwärts des Oxidationskatalysators einzubringen, wobei er in dem heißen Abgasstrom unter Wärmeentwicklung umgesetzt wird. Die durch den eingedüsten Brennstoff erhöhte Abgastemperatur sorgt in dem stromabwärts der Dosiereinrichtung angeordneten Partikelfilter dafür, dass dort angelagerte Rußpartikel verbrannt werden.
  • Schließlich wird ein Schalldämpfer bevorzugt eingesetzt, um über die Abgasverrohrung emittierte Geräuschemissionen der Brennkraftmaschine zu verringern.
  • Es zeigt sich, dass verschiedene Abgasnachbehandlungselemente in einem Abgasnachbehandlungsmodul miteinander kombiniert vorgesehen sein können. Es ist also nicht nur möglich, dass ein Abgasnachbehandlungsmodul ein einziges Abgasnachbehandlungselement umfasst, sondern das Abgasnachbehandlungsmodul umfasst bevorzugt eine Mehrzahl von Abgasnachbehandlungselementen, die in für die konkrete Anwendung geeigneter Weise zusammengestellt sind. Beispielsweise ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem ein Abgasnachbehandlungsmodul einen Dieseloxidationskatalysator, ein Strömungsleitelement, einen SCR-Katalysator und einen Partikelfilter umfasst.
  • Dabei werden die verschiedenen Abgasnachbehandlungselemente eines Abgasnachbehandlungsmoduls vorzugsweise nacheinander durchströmt, sind also fluidisch in Reihe angeordnet.
  • Letztlich zeigt sich, dass das Abgasnachbehandlungsmodul in seiner funktionalen Bestückung mit Abgasnachbehandlungselementen frei konfigurierbar ist, wobei die Abgasnachbehandlungselemente beliebig miteinander kombinierbar sind. Hierdurch erlangt das Abgasnachbehandlungssystem eine große Flexibilität und kann – basierend auf Standardkomponenten – ohne Weiteres bedarfsgerecht auf eine konkrete Anwendung hin ausgestaltet werden.
  • Bevorzugt wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem, bei welchem eine Dosiereinrichtung für ein Reduktionsmittel und/oder einen Brennstoff zur Partikelfilter-Regeneration in einer Wandung der Mittelkammer vorgesehen ist, wobei die Dosiereinrichtung derart ausgerichtet ist, dass das Reduktionsmittel und/oder der Brennstoff zur Partikelfilter-Regeneration in die Mittelkammer eindosiert wird/werden. Besonders bevorzugt ist die Dosiereinrichtung im Bereich der Deckenwandung des Abgasnachbehandlungssystems angeordnet, wobei der einzudosierende Stoff, also das Reduktionsmittel und/oder der Brennstoff zur Partikelfilter-Regeneration, von oben in die Mittelkammer eindosiert wird/werden.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Mehrzahl von Abgasnachbehandlungsmodulen vorgesehen ist. Dabei sind die Abgasnachbehandlungsmodule – entlang des Strömungspfades gesehen – fluidisch parallel zueinander angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, eine Abgasnachbehandlungskapazität des Abgasnachbehandlungssystems durch Auswahl einer konkreten Anzahl von Abgasnachbehandlungsmodulen festzulegen. Es ist offensichtlich, dass ein pro Zeiteinheit nachbehandelbarer Abgasstrom mit der Anzahl der parallel geschalteten Abgasnachbehandlungsmodule steigt. Bevorzugt sind die verschiedenen Abgasnachbehandlungsmodule – in Längsrichtung gesehen – nebeneinander angeordnet. Besonders bevorzugt variiert dabei eine Länge des Gehäuses mit der Anzahl der bestimmungsgemäß in dem Gehäuse eingesetzten Abgasnachbehandlungsmodule. Alternativ oder zusätzlich sind die verschiedenen Abgasnachbehandlungsmodule bei einem Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems zumindest teilweise untereinander angeordnet. Insbesondere ist es möglich, dass mehr als eine Reihe – in Längsrichtung gesehen – nebeneinander angeordneter Abgasnachbehandlungsmodule untereinander angeordnet sind, wobei eine versetzte Anordnung möglich ist, um Bauhöhe einzusparen. Die Länge des Gehäuses kann nahezu halbiert werden, wenn statt einer Reihe zwei Reihen von Abgasnachbehandlungsmodulen vorgesehen sind, wobei eine zweite Reihe unterhalb einer ersten Reihe angeordnet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei Reihen von Abgasnachbehandlungsmodulen vorzusehen, insbesondere wenn die Länge des Gehäuses bei gleicher Nachbehandlungsleistung weiter reduziert werden soll.
  • Es wird auch ein Abgasnachbehandlungssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die mindestens eine Modulaufnahme als vorzugsweise zylindrische Einschubröhre ausgebildet ist. Diese Einschubröhre erstreckt sich vorzugsweise durch die Mittelkammer und die Ausströmkammer sowie in den Überleitbereich der Einströmkammer hinein. Dabei weist sie bevorzugt eine axiale Öffnung zu dem Überleitbereich – bezogen auf eine Längsachse der Modulaufnahme gesehen – sowie eine Mehrzahl radialer Bohrungen auf, wobei die Einschubröhre über die axiale Öffnung mit dem Überleitbereich der Einströmkammer und über die radialen Bohrungen mit der Mittelkammer einerseits und der Ausströmkammer andererseits in Fluidverbindung steht. Das Abgasnachbehandlungsmodul ist bevorzugt in die Einschubröhre einschiebbar, sodass es von dieser gehalten wird. Es ist vorzugsweise eine Befestigungseinrichtung vorgesehen, durch welche das Abgasnachbehandlungsmodul in der Modulaufnahme festlegbar ist. Die Befestigungseinrichtung kann als Bajonettverschluss oder als V-Bundschellenverschluss ausgebildet sein. Zum Auswechseln eines Abgasnachbehandlungsmoduls muss lediglich der Verschluss gelöst und das Abgasnachbehandlungsmodul aus der Einschubröhre entnommen werden. Ein neues Abgasnachbehandlungsmodul wird in die Einschubröhre eingeschoben, und der Verschluss wird wiederum verschlossen.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems ist eine Außenwandung des Gehäuses doppelwandig ausgebildet. Dadurch ist es möglich, einen Hohlraum innerhalb der Doppelwandung mit einem Kühlmittel zu beschicken und so das Abgasnachbehandlungssystem im Betrieb zu kühlen.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 geschaffen wird. Die Brennkraftmaschine weist eine Unterseite auf, an welcher eine Kurbelwelle vorgesehen ist. Sie weist außerdem eine Oberseite mit einem Zylinderkopf auf. Wie bereits das Abgasnachbehandlungssystem umfasst also auch die Brennkraftmaschine eine definierte, vorherbestimmte vertikale Orientierung, wobei die Kurbelwelle bestimmungsgemäß unten und der Zylinderkopf oben angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass an der Oberseite ein Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist. Wie bereits in Zusammenhang mit dem Abgasnachbehandlungssystem erläutert, ist es ohne Weiteres möglich, dieses an der Oberseite der Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich des Zylinderkopfs, anzuordnen, wobei es durch die an der Unterseite angeordnete Einströmkammer und die in dem Boden vorgesehene Abgaseintrittsöffnung ohne lange Verrohrung flexibel mit der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Somit ergeben sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden.
  • Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Großmotor ausgebildet. Insbesondere ist sie vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
  • Die als Großmotor ausgebildete Brennkraftmaschine weist bevorzugt eine Leistung von mindestens 1000 kW bis höchstens 4000 kW, besonders bevorzugt von mindestens 1200 kW bis höchstens 3700 kW auf. Auch höhere Leistungen sind möglich. Es ist offensichtlich, dass bei Brennkraftmaschinen dieser Leistungskategorie keine beliebige Ausrichtung möglich ist, sondern dass diese eine definierte vertikale Achse mit einer Oberseite und einer Unterseite aufweisen. Entsprechend ist auch das Abgasnachbehandlungssystem, welches für einen solchen Großmotor eingesetzt wird, bestimmungsgemäß nur in einer Orientierung verwendbar, sodass auch hier eine Oberseite und eine Unterseite festgelegt sind.
  • Es wird eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem an der Oberseite der Brennkraftmaschine befestigt ist. Es bedarf in diesem Fall keiner separaten Tragstruktur für das Abgasnachbehandlungssystem, sondern dieses wird von der Brennkraftmaschine selbst getragen und gehalten. Insbesondere ist das Abgasnachbehandlungssystem direkt mit der Brennkraftmaschine verbunden. Es kann somit insbesondere zusammen mit der Brennkraftmaschine in einem Werk montiert und gemeinsam mit dieser transportiert werden. Hierdurch fallen geringere Transportkosten an, als wenn das Abgasnachbehandlungssystem separat transportiert wird. Die Brennkraftmaschine ist einfacher und schneller in Betrieb zu nehmen. Es zeigt sich weiterhin, dass es beispielsweise im Bahnbereich einer separaten Qualifizierung in Hinblick auf die Einhaltung von Normen bedarf, wenn das Abgasnachbehandlungssystem separat von der Brennkraftmaschine auf einer eigenen Tragstruktur gehalten wird. Ist dagegen – wie hier vorgeschlagen – das Abgasnachbehandlungssystem unmittelbar mit der Brennkraftmaschine verbunden und wird von dieser gehalten, ist es Teil der Brennkraftmaschine, sodass es keiner separaten Qualifizierung bedarf. Hierdurch ist ein solches Abgasnachbehandlungssystem einfacher, schneller und kostengünstiger in Betrieb zu nehmen.
  • Bevorzugt ist das Abgasnachbehandlungssystem an dem Zylinderkopf schwenkbar oder verschiebbar befestigt. Sollen Wartungsarbeiten an der Brennkraftmaschine vorgenommen werden, kann das Abgasnachbehandlungssystem einfach weggeschwenkt oder verschoben werden, sodass zuvor von dem Abgasnachbehandlungssystem überdeckte Bereiche der Brennkraftmaschine zugänglich werden.
  • Ist das Abgasnachbehandlungssystem schwenkbar an der Brennkraftmaschine angelenkt, ist es vorzugsweise in mindestens einem Dreh-, Gabel- oder Kugelgelenk gelagert. Für ein schwenkbares Abgasnachbehandlungssystem kommen auch Drei-Seiten-Kipper als Gelenkelemente in Frage. Die Verschwenkung kann beispielsweise mithilfe eines Wagenhebers, insbesondere eines Scherenwagenhebers, durchgeführt werden.
  • Eine Schwenkachse verläuft bevorzugt parallel zu der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, deren Verlauf zugleich die Längsrichtung des Abgasnachbehandlungssystems und der Brennkraftmaschine angibt. Bevorzugt ist das Abgasnachbehandlungssystem auf zwei sich senkrecht zu der Längsachse gegenüberliegenden Seiten schwenkbar befestigt, wobei nur auf der Seite, auf der die Schwenkachse tatsächlich angeordnet sein soll, Achsstifte in die Gelenke eingesetzt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Gelenke auf beiden Seiten funktionstüchtig auszugestalten, wobei dann auf der Seite, auf der die Schwenkachse nicht angeordnet sein soll, die Schwenk- und Befestigungsmittel, beispielsweise Achsstifte, entfernt werden, sodass das Abgasnachbehandlungssystem um die auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Schwenkachse verschwenkt werden kann. Eine solche Ausgestaltung ist hoch flexibel, wobei erst bei der tatsächlichen Vornahme der Wartungsarbeiten an der Brennkraftmaschine entschieden werden muss, in welche Richtung das Abgasnachbehandlungssystem verschwenkt wird. Es bedarf demnach auch keiner Ausführungsvarianten abhängig von einem konkret zur Verfügung stehenden Bauraum, beispielsweise in einem Unterseeboot.
  • Ist das Abgasnachbehandlungssystem verschiebbar an dem Zylinderkopf befestigt, weist dieser vorzugsweise Schienen auf, auf denen das Abgasnachbehandlungssystem gelagert ist. Dabei kann bereits eine Verlagerung von 600 mm genügen, um die Brennkraftmaschine für Wartungsarbeiten zugänglich zu machen.
  • Dadurch, dass das Abgasnachbehandlungssystem direkt an dem Zylinderkopf befestigt ist, ergibt sich höchstens eine äußerst geringe Relativbewegung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Abgasnachbehandlungssystem. Es kann daher ein sehr kurzer Kompensator vorgesehen sein, oder es kann sogar ganz auf einen Kompensator zwischen einer Abgasaustrittsöffnung der Brennkraftmaschine und der Abgaseintrittsöffnung des Abgasnachbehandlungssystems verzichtet werden.
  • Soll das Abgasnachbehandlungssystem insbesondere für Wartungsarbeiten an der Brennkraftmaschine verschwenkt oder verschoben werden, ist bevorzugt eine Verbindung zwischen einer Abgasaustrittsöffnung der Brennkraftmaschine und der Abgaseintrittsöffnung des Abgasnachbehandlungssystems, sowie auch eine Verbindung zwischen der Abgasaustrittsöffnung des Abgasnachbehandlungssystems und einer Abgasverrohrung, in welche das Abgas nach Austreten aus dem Gehäuse des Abgasnachbehandlungssystems mündet, rasch lösbar. Besonders bevorzugt ist hierfür eine ohne Werkzeug lösbare Verbindung vorgesehen, wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 010 232 A1 hervorgeht.
  • Es wird auch eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Unterseite des Abgasnachbehandlungssystems auf eine Ausdehnung der Oberseite der Brennkraftmaschine abgestimmt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die Unterseite des Abgasnachbehandlungssystems und damit bevorzugt auch die Gesamt-Abmessungen desselben, auf eine Flächenprojektion der Brennkraftmaschine, die auch als Fußabdruck oder Footprint bezeichnet wird, derart abgestimmt ist, dass das Abgasnachbehandlungssystem passgenau auf der Brennkraftmaschine positioniert werden kann. Die Flächenerstreckung des Abgasnachbehandlungssystems – in horizontaler Richtung gesehen – stimmt demnach bevorzugt zumindest im Wesentlichen mit der Flächenerstreckung der Brennkraftmaschine überein. Vorzugsweise weist das Abgasnachbehandlungssystem höchstens eine gleich große Flächenerstreckung wie die Brennkraftmaschine auf und ist besonders bevorzugt etwas kleiner ausgebildet. Hierdurch werden die Baubreite und die Baulänge der Brennkraftmaschine nicht durch das Abgasnachbehandlungssystem vergrößert. Dadurch wird eine sehr bauraumsparende Lösung bereitgestellt. Zugleich zeigt sich, dass das Volumen des Abgasnachbehandlungssystems – bei festgehaltener Höhe – mit der Flächenausdehnung und insbesondere der Länge der Brennkraftmaschine skaliert. Auf diese Weise wird die Abgasnachbehandlungsleistung des Abgasnachbehandlungssystems unmittelbar auf die Größe der Brennkraftmaschine und die mit dieser skalierende Abgasmenge angepasst beziehungsweise abgestimmt.
  • In diesem Zusammenhang wird insbesondere eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Länge des Gehäuses mit einer Länge der Brennkraftmaschine – in Richtung der Kurbelwelle gesehen – im Wesentlichen übereinstimmt. Somit skaliert insbesondere die Länge des Gehäuses mit der Länge der Brennkraftmaschine, für die das Abgasnachbehandlungssystem konkret eingesetzt wird. Dabei ist eine Anzahl von Modulaufnahmen und/oder Abgasnachbehandlungsmodulen vorzugsweise abhängig von der Länge der Brennkraftmaschine gewählt. Da die Modulaufnahmen und somit zugleich die Abgasnachbehandlungsmodule vorzugsweise – in Längsrichtung gesehen – nebeneinander angeordnet sind, kann deren Zahl ohne Weiteres mit der Länge der Brennkraftmaschine skalieren. Weiterhin ist es möglich, dass Modulaufnahmen in Reihen untereinander angeordnet sind, wodurch entweder bei gleichbleibender Länge des Gehäuses mehr Abgasnachbehandlungsmodule vorgesehen sein können, oder wobei das Gehäuse bei gleichbleibender Zahl der Modulaufnahmen beziehungsweise Abgasnachbehandlungsmodule kürzer ausgebildet sein kann. Wie zuvor bereits ausgeführt, steigt die Kapazität oder Leistung des Abgasnachbehandlungssystems für die Abgasnachbehandlung mit der Zahl der von ihr umfassten Abgasnachbehandlungsmodule. Es ist daher offensichtlich, dass die Abgasnachbehandlungskapazität gerade auch mit der Länge der Brennkraftmaschine skaliert. Bevorzugt skaliert die Gehäuselänge des Abgasnachbehandlungssystems abhängig von einer Zylinderzahl der Brennkraftmaschine im gleichen Zylindersprung, um verschiedene Leistungen abzudecken. Hierdurch ist ein hoher Gleichteileanteil in der Produktion des Gehäuses möglich, wobei dieses abhängig von der konkreten Brennkraftmaschine, für die es vorgesehen ist, in Hinblick auf seine Länge und somit zugleich bevorzugt auch in Hinblick auf die Anzahl der Abgasnachbehandlungsmodule, die eingesetzt werden, variiert.
  • Es wird auch eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die stirnseitige Abgasaustrittsöffnung an einer Kraftseite der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dabei spricht die Kraftseite der Brennkraftmaschine diejenige Seite an, an der ein mit der Kurbelwelle drehfest verbundenes Schwungrad befestigt ist, und/oder an der ein Abtrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Alternativ ist es möglich, dass die stirnseitige Abgasaustrittsöffnung an einer Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dies ist die dem Schwungrad oder dem Abtrieb – in Richtung der Kurbelwelle gesehen – gegenüberliegende Seite der Brennkraftmaschine. Jedenfalls weist die Abgasaustrittsöffnung bevorzugt in Längsrichtung des Gehäuses beziehungsweise in Richtung der Kurbelwelle, wodurch sie besonders bauraumsparend angeordnet ist. Es ist dabei möglich, die Abgasaustrittsöffnung flexibel in Hinblick auf die konkrete Anwendung und insbesondere auf den konkret zur Verfügung stehenden Bauraum entweder an der Kraftseite oder an der Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine anzuordnen. Dabei wird die Abgasaustrittsöffnung bevorzugt mit einer Abgasverrohrung verbunden, durch welche das Abgas weiter vorzugsweise zu einer Auspuffeinrichtung strömt. Dabei ist bevorzugt zwischen der Abgasverrohrung und der Abgasaustrittsöffnung ein Kompensator vorgesehen, insbesondere um Relativbewegungen zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem und der Abgasverrohrung auszugleichen. Weist das Abgasnachbehandlungssystem bereits mindestens einen Schalldämpfer als Abgasnachbehandlungselement auf, bedarf es keiner nachgeschalteten Schalldämpfer in der Abgasverrohrung mehr, was ebenfalls Bauraum und Kosten spart. Im Übrigen bietet das Abgasnachbehandlungssystem bereits aufgrund der Ausgestaltung des Gehäuses eine Grundschalldämpfung, sodass es gegebenenfalls auch ohne weitere Schalldämpfer in dem Abgasnachbehandlungssystem keiner zusätzlichen Schalldämpfer in der Abgasverrohrung mehr bedarf.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem und die Brennkraftmaschine lösen einen technischen Widerspruch zwischen einer guten Zugänglichkeit der Brennkraftmaschine von oben sowie einem geringen Bauraumbedarf für die Anordnung aus der Brennkraftmaschine und dem Abgasnachbehandlungssystem. Dies wird insbesondere durch die kompakte Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems auf der Brennkraftmaschine einerseits, und die schwenk- oder verschiebbare Anordnung desselben andererseits bewirkt.
  • Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als V-Motor ausgebildet. Dieser weist bevorzugt zwei Zylinderbänke mit zwei Zylinderköpfen auf. Dabei ist das Abgasnachbehandlungssystem vorzugsweise oberhalb der V-förmigen Zylinderbankanordnung und an den Zylinderbänken, insbesondere an den Zylinderköpfen der Zylinderbänke, befestigt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Teil-Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Abgasnachbehandlungssystems;
  • 2 eine schematische Teil-Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 1;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine;
  • 4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Abgasnachbehandlungssystems, und
  • 5 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 4.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasnachbehandlungssystems 1 im Teil-Querschnitt. Das Abgasnachbehandlungssystem 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das eine Oberseite 5 und eine Unterseite 7 aufweist. Demnach ist das Gehäuse 3 in 1 in seiner bestimmungsgemäßen vertikalen Orientierung dargestellt, wobei die Oberseite 5 in 1 oben und die Unterseite 7 entsprechend unten angeordnet ist.
  • Der Betrachter blickt auf den Querschnitt gemäß 1 entlang einer in 1 schematisch angedeuteten Längsachse L. Durch eine strichpunktierte Linie ist eine Spiegelebene E angedeutet, bezüglich derer das Gehäuse 3 und bevorzugt das Abgasnachbehandlungssystem 1 spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Es weist demnach einen nicht dargestellten, bezüglich der Spiegelebene E linken Teilbereich auf, der bevorzugt spiegelsymmetrisch ausgebildet ist zu dem in 1 dargestellten Teilbereich rechts der Spiegelebene E. Der gesamte Querschnitt des Abgasnachbehandlungssystems 1 ergibt sich demnach durch Spiegelung des in 1 dargestellten Teils an der Spiegelebene E, die senkrecht auf der Bildebene von 1 steht.
  • An der Unterseite 7 des Gehäuses 3 ist eine Einströmkammer 9 angeordnet, welche die Unterseite 7 – im Querschnitt gesehen – bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig übergreift. Anhand von 2 wird erläutert, dass die Einströmkammer 9 die Unterseite – in Längsrichtung gesehen – bis auf einen Randbereich 85 übergreift. In einem Boden 11 des Gehäuses 3 ist eine Abgaseintrittsöffnung 13 ausgebildet, wobei hier zur Fluidverbindung mit einer Abgasaustrittsöffnung einer Brennkraftmaschine ein Flansch 15 vorgesehen ist.
  • Aus der Spiegelsymmetrie des Abgasnachbehandlungssystems 1 bezüglich der Spiegelebene E ergibt sich, dass das hier dargestellte Ausführungsbeispiel zwei Abgaseintrittsöffnungen 13 und dementsprechend auch zwei Flansche 15 aufweist. Diese Ausgestaltung wird bevorzugt für eine Verwendung in Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine, die als V-Motor ausgebildet ist, wobei zwei Zylinderbänke V-förmig relativ zueinander angeordnet sind, und wobei jeder Zylinderbank eine eigene Abgasführung zugeordnet ist. Entsprechend ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 1 jeder Abgasaustrittsöffnung der Zylinderbänke jeweils eine Abgaseintrittsöffnung 13 mit jeweils einem Flansch 15 zugeordnet.
  • Die Abgaseintrittsöffnung 13, vorzugsweise beide Abgaseintrittsöffnungen 13, münden in die Einströmkammer 9.
  • Es ist offensichtlich, dass die Abgaseintrittsöffnung 13 sehr flexibel und weitestgehend frei an der Unterseite 7 vorgesehen sein kann, weil die Einströmkammer 9 diese nahezu vollständig übergreift. Dabei kann die konkrete Position der Abgaseintrittsöffnung 13 und damit auch des Flanschs 15 ohne Weiteres flexibel auf den konkreten Anwendungsfall, insbesondere auf eine konkrete Brennkraftmaschine, mit der das Abgasnachbehandlungssystem 1 zusammenwirken soll, abgestimmt werden. Dabei sind insbesondere auch Einsatzbedingungen für die Brennkraftmaschine, insbesondere Bauraumbedingungen, berücksichtigbar.
  • Das Gehäuse 3 umfasst auch eine Ausströmkammer 17, von der hier nur eine Teil-Ausströmkammer 19 dargestellt ist. Die Teil-Ausströmkammer 19 erstreckt sich senkrecht zu der Bildebene von 1, mithin entlang der Längsachse L in dem Gehäuse 3 und mündet stirnseitig in einen Sammelraum 21, der in 2 dargestellt ist. Aus der Symmetrie des Abgasnachbehandlungssystems 1 ergibt sich, dass in dem Gehäuse 3 zwei Teil-Ausströmkammern 19 vorgesehen sind, die beide in den Sammelraum 21 münden. Dabei erstrecken sich die beiden Teil-Ausströmkammern 19 bevorzugt beide ausgehend von dem Sammelraum 21 bis zu einer – in Längsrichtung gesehen – gegenüberliegenden Stirnseite.
  • Das Gehäuse 3 umfasst außerdem eine Mittelkammer 23, die – entlang eines Strömungspfads des Abgases gesehen – zwischen der Einströmkammer 9 und der Ausströmkammer 17 angeordnet ist. Aus der Symmetrie des Abgasnachbehandlungssystems 1 ergibt sich wiederum, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Teil-Mittelkammern vorgesehen sind, von denen in 1 nur eine Teil-Mittelkammer 25 dargestellt ist. Die Mittelkammer 23 beziehungsweise die Teil-Mittelkammern 25 erstrecken sich – entlang der Längsachse L gesehen – bevorzugt von einer in 2 dargestellten ersten Wandung 27, welche die Mittelkammer 23 und vorzugsweise auch die Einströmkammer 9 von dem Sammelraum 21 abgrenzt, bis zu einer gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 3. Dabei sind die Teil-Mittelkammern 25 bevorzugt nicht untereinander fluidverbunden, weisen also keinen gemeinsamen Raum auf. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen sind die beiden Teil-Mittelkammern 25 parallel zueinander angeordnet.
  • Es zeigt sich, dass die Einströmkammer 9 in 1 – im Querschnitt gesehen – L-förmig dargestellt und unter Berücksichtigung der Symmetrie des Abgasnachbehandlungssystems 1 insgesamt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel T-förmig ausgebildet ist. Dabei sind die Teil-Mittelkammern 25 jeweils in einem von den Schenkeln des T begrenzten Raum angeordnet. Die Ausströmkammer 17 beziehungsweise die Teil-Ausströmkammern 19 sind bereichsweise – abgesehen von dem Sammelraum 21 – in der Mittelkammer 23 beziehungsweise in den Teil-Mittelkammern 25 angeordnet. Dabei ist die Einströmkammer 9 gegenüber der Mittelkammer 23 durch eine zweite Wandung 29 abgegrenzt. Die Ausströmkammer 17 ist gegenüber der Mittelkammer 23 durch eine dritte Wandung 31 abgegrenzt.
  • Die Einströmkammer 9 weist in einem zentralen Bereich um die Spiegelebene E herum einen Überleitbereich 33 auf, der sich – in Hochrichtung, also in 1 in vertikaler Richtung gesehen – von dem Boden 11 bis zu einer Deckenwandung 35, mithin von der Unterseite 7 bis zu der Oberseite 5 des Abgasnachbehandlungssystems 1 erstreckt. Dieser Überleitbereich 33 erstreckt sich – in Richtung der Längsachse L gesehen – vorzugsweise ausgehend von dem Sammelraum 21, durch welchen er bevorzugt durch erste Wandung 27 getrennt ist, bis zu einer gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 3.
  • Das Gehäuse 3 weist eine Längsseite 37 auf, die hier senkrecht auf der Unterseite 7 und senkrecht auf der Bildebene von 1 steht, wobei sie sich in Richtung der Längsachse L erstreckt. An dieser Längsseite ist eine Modulaufnahme 39 vorgesehen, in der ein Abgasnachbehandlungsmodul 41 auswechselbar aufgenommen ist. Dabei ist die Modulaufnahme 39 hier als zylindrische Einschubröhre 43 ausgebildet, die sich ausgehend von der Längsseite 37 durch die Mittelkammer 23 und die Ausströmkammer 17 in den Überleitbereich 33 hinein erstreckt. Das Abgasnachbehandlungsmodul 41 ist entsprechend als zylindrische Einschubbatterie 45 ausgebildet, die in die Einschubröhre 43 eingeschoben und in dieser aufgenommen und geführt wird. Es ist ein Verschluss 47 vorgesehen, mit dem das Abgasnachbehandlungsmodul 41 verriegelnd an der Modulaufnahme 39 befestigt werden kann. Dabei ist der Verschluss 47 bevorzugt als V-Bundschellenverschluss ausgebildet.
  • Es ist auf einfache Weise möglich, das Abgasnachbehandlungsmodul 41 auszuwechseln, indem der Verschluss 47 gelöst und das vorhandene Abgasnachbehandlungsmodul 41 aus der Modulaufnahme 39 herausgezogen wird. Anschließend kann ein neues Abgasnachbehandlungsmodul 41 in die Modulaufnahme 39 eingeschoben und mit dem Verschluss 47 gesichert werden. Ebenso leicht ist es möglich, in einer noch nicht bestückten Modulaufnahme 39 ein Abgasnachbehandlungsmodul 41 anzuordnen. Es ist auch möglich, die Modulaufnahme 39 frei zu lassen, mithin kein Abgasnachbehandlungsmodul 41 in ihr anzuordnen. In diesem Fall wird die Modulaufnahme 39 vorzugsweise durch einen Blinddeckel verschlossen, der ebenfalls mithilfe des Verschlusses 47 an der Modulaufnahme 39 angeordnet werden kann.
  • Das Abgasnachbehandlungsmodul 41 ist vorzugsweise mit mindestens einem Abgasnachbehandlungselement 49 bestückt. Bei dem dargestellten Abgasnachbehandlungsmodul 41 sind vier Abgasnachbehandlungselemente 49 vorgesehen, nämlich ein Dieseloxidationskatalysator 51, ein Strömungsleitelement 53 in Form von Umlenkpyramiden, ein SCR-Katalysator 55 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden, und ein Dieselpartikelfilter 57. Das Abgasnachbehandlungsmodul 41 ist individuell und bedarfsgerecht bestückbar, beziehungsweise es können in die Modulaufnahme 39 bedarfsgerecht bestückte Abgasnachbehandlungsmodule 41 eingesetzt werden, um das Abgasnachbehandlungssystem 1 auf eine konkrete Abgasnachbehandlungsaufgabe beziehungsweise konkrete Einsatzbedingungen abzustimmen.
  • Eine erste, hier durch Pfeile symbolisierte Fluidverbindung 59 zwischen der Einströmkammer 9 und der Mittelkammer 23, und auch eine zweite, ebenfalls durch Pfeile symbolisierte Fluidverbindung 61 zwischen der Mittelkammer 23 und der Ausströmkammer 17 sind über das Abgasnachbehandlungsmodul 41 gegeben. Hierzu weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Einschubröhre 43 – in Bezug auf ihre Längsachse L' – eine stirnseitige Öffnung 63 sowie Bohrungen 65 in einer sich durch die Kammern 23, 17, 9 erstreckenden, äußeren Umfangswandung 67 auf. Entsprechend weist auch das Abgasnachbehandlungsmodul 41 eine – in Bezug auf seine Längsachse, die mit der Längsachse L' der Einschubröhre 43 zusammenfällt und senkrecht auf der Längsachse des Gehäuses 3 steht – stirnseitige Öffnung 69 sowie Bohrungen 71 in einer äußeren Umfangswandung 73 auf. Die Bohrungen 65, 71 können oval, eckig, kreisrund oder mit einer beliebigen anderen Geometrie ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist ein Durchmesser oder eine lichte Weite der Bohrungen so groß wie möglich gewählt, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand für das Abgas im Bereich der Bohrungen 65, 71 zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine möglichst große Zahl von Bohrungen 65, 71 vorzusehen.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Dosiereinrichtung 75 für ein Reduktionsmittel 77 vorgesehen, wobei hier die Dosiereinrichtung 75 in der Deckenwandung 35 des Gehäuses 3 derart angeordnet ist, dass das Reduktionsmittel 77 in die Mittelkammer 23 eindosierbar ist. Alternativ ist es möglich, dass die Dosiereinrichtung 75 als Abgasnachbehandlungselement 49 von dem Abgasnachbehandlungsmodul 41 umfasst ist, wobei in diesem Fall das Reduktionsmittel 77 bevorzugt in das Abgasnachbehandlungsmodul 41 eindosierbar ist. Als Reduktionsmittel wird in an sich bekannter Weise bevorzugt eine Harnstoff-Wasser-Lösung in die Abgasströmung eindosiert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Gehäuse 3 im Bereich eines äußeren Umfangs 79 doppelwandig ausgebildet, wobei in einer Doppelwandung 81 ein Hohlraum 83 angeordnet ist, der vorzugsweise zur thermischen Isolation und/oder zur Kühlung des Gehäuses 3 beziehungsweise des Abgasnachbehandlungssystems 1 verwendet wird. Hierzu ist in dem Hohlraum 83 bevorzugt ein Isolierungselement, insbesondere ein Feststoff, angeordnet, oder der Hohlraum 83 ist durch ein Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, durchströmt.
  • Der Strömungspfad des Abgases durch das Abgasnachbehandlungssystem 1 ist folgender: Wie durch Pfeile P dargestellt, tritt das Abgas zunächst im Bereich der Unterseite 7 durch den Flansch 15 und die Abgaseintrittsöffnung 13 in die Einströmkammer 9 ein. Von dort gelangt es in den Überleitbereich 33, wo es entlang der ersten Fluidverbindung 59 zunächst durch die stirnseitigen Öffnungen 63, 69 und den Dieseloxidationskatalysator 51 in das Abgasnachbehandlungsmodul 41 einströmt. Dabei werden Bestandteile des Abgases durch den Dieseloxidationskatalysator 51 oxidiert, wodurch diese Bestandteile inertisiert werden, und wodurch Wärme freigesetzt, der Abgasstrom mithin geheizt wird. Entlang der ersten Fluidverbindung 59 strömt das Abgas – umgelenkt durch das Strömungsleitelement 53 – durch die Bohrungen 71, 65 in die Mittelkammer 23 ein.
  • Dort wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Dosiereinrichtung 75 Reduktionsmittel 77 zudosiert. Dieses wird im weiteren Verlauf der Abgasströmung mit dem Abgas vermischt und bevorzugt insbesondere thermisch umgesetzt. Besonders bevorzugt wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung umgesetzt, indem der Harnstoff thermisch zu Ammoniak und Kohlendioxid hydrolysiert wird.
  • Entlang der zweiten Fluidverbindung 61 gelangt das Abgas wiederum durch die Bohrungen 65, 71 in das Abgasnachbehandlungsmodul 41, wo es zunächst den SCR-Katalysator 55 durchströmt, der eine selektive katalytische Beschichtung aufweist, durch welche das Reduktionsmittel 77 mit von dem Abgas umfassten Stickoxiden bevorzugt zu Stickstoff und Wasser umgesetzt wird.
  • Stromabwärts des SCR-Katalysators 55 ist hier ein Dieselpartikelfilter 57 vorgesehen. Es ist möglich, dass der Dieselpartikelfilter 57 mit einer selektiven katalytischen Beschichtung versehen ist, sodass Ammoniak mit von dem Abgas umfassten Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden kann. Jedenfalls werden aber von dem Abgas umfasste Partikel durch den Dieselpartikelfilter 57 zurückgehalten und in diesem gesammelt. Es ist möglich, mithilfe der Dosiereinrichtung 75 oder durch eine weitere, nicht dargestellte Dosiereinrichtung, die in der Deckenwandung 35 oder als Abgasnachbehandlungselement 49 in dem Abgasnachbehandlungsmodul 41 vorgesehen sein kann, in vorherbestimmten zeitlichen Abständen oder auch abhängig von einem sensorisch erfassten Beladungsgrad des Dieselpartikelfilters 57 einen Brennstoff einzudüsen, mit dessen Hilfe die Abgastemperatur erhöht wird, sodass der von dem Dieselpartikelfilter 57 aufgesammelte Ruß abgebrannt werden kann, wodurch der Dieselpartikelfilter 57 gereinigt wird. Weist der Dieselpartikelfilter 57 eine selektive katalytische Beschichtung auf, ist es gegebenenfalls möglich, auf den separaten SCR-Katalysator 55 zu verzichten.
  • Stromabwärts gelangt das Abgas entlang der zweiten Fluidverbindung 61 wiederum über die Bohrungen 65, 71 in die Ausströmkammer 17, hier konkret in die Teil-Ausströmkammer 19, durch welche das Abgas schließlich in den Sammelraum 21 gelangt.
  • Es ist möglich, dass der Dieseloxidationskatalysator 51 im Wesentlichen zur Temperaturerhöhung vorgesehen ist, wobei die erhöhte Abgastemperatur benötigt wird, um das Reduktionsmittel in geeigneter Weise für die selektive katalytische Reduktion umzusetzen.
  • Ein Vorteil in Hinblick auf die Eindosierung des Reduktionsmittels durch die Dosiereinrichtung 75 – über die Deckenwandung 35 oder als Abgasnachbehandlungselement 49 in dem Abgasnachbehandlungsmodul 41 – besteht darin, dass die von dem Gehäuse 3 eingeschlossenen Volumina im Betrieb stets vollständig von durch das Abgas aufgeheizten, warmen Wänden umgeben sind. Hierdurch wird die Umwandlung des Reduktionsmittels zur selektiven katalytischen Reduktion, insbesondere die Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid in besonders geeigneter Weise gefördert beziehungsweise unterstützt.
  • Es ist möglich, dass in der Deckenwandung 35 stets eine Öffnung zur Anbringung der Dosiereinrichtung 75 vorgesehen ist. In diesem Fall kann das Gehäuse 3 im Bereich dieser Öffnung einfach mit einem Blinddeckel verschlossen werden, wenn keine Dosiereinrichtung 75 vorgesehen sein soll. Alternativ ist es auch möglich, die Öffnung zum Anbringen der Dosiereinrichtung 75 nur dann vorzusehen, wenn tatsächlich auch eine Dosiereinrichtung 75 von dem Abgasnachbehandlungssystem 1 umfasst sein soll.
  • 2 zeigt eine schematische Teil-Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels des Abgasnachbehandlungssystems gemäß 1 in der dort definierten Schnittebene A-A. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Anhand von 2 wird deutlich, dass sich die Einströmkammer 9 – in Richtung der in 2 horizontal orientierten Längsachse L gesehen – bis auf den Randbereich 85 und gegebenenfalls einen hier nicht dargestellten – in Längsrichtung gesehen gegenüberliegenden – Randbereich über die gesamte Unterseite 7 erstreckt. In dem Randbereich 85 ist der Sammelraum 21 ausgebildet, der Teil der Ausströmkammer 17 ist, und in den die Teil-Ausströmkammern 19 münden. In vertikaler Richtung zeigt sich, dass außerhalb des Randbereichs 85 die Einströmkammer 9 im Bereich der Unterseite 7 angeordnet ist, wobei die Mittelkammer 23 über der Einströmkammer 9 angeordnet ist. Die Ausströmkammer 17 beziehungsweise die Teil-Ausströmkammer 19 ist in der in 2 dargestellten Schnittebene über der Mittelkammer 23 angeordnet.
  • Der Randbereich 85 erstreckt sich von der ihn begrenzenden, ersten Wandung 27 – in Längsrichtung gesehen – bis zu einer ersten Stirnseite 87, die hier senkrecht zu der Unterseite 7 orientiert ist, wobei sie auch auf der Längsachse L senkrecht steht. Die Stirnseite 87 weist eine Abgasaustrittsöffnung 89 auf, welche eine stirnseitige Stirnwand 91 durchsetzt. Die Ausströmkammer 17 wird durch die Stirnwand 91 begrenzt. Die Abgasaustrittsöffnung 89 steht mit der Ausströmkammer 17 in Fluidverbindung. Auch im Bereich der Abgasaustrittsöffnung 89 ist ein Flansch 93 vorgesehen, der einer Verbindung zu einer Abgasverrohrung in für sich genommen bekannter Weise dient. Der gegenüberliegende Randbereich ist vorzugsweise identisch oder spiegelbildlich zu dem Randbereich 85 ausgebildet und umfasst insoweit ebenfalls einen Sammelraum. Es ist daher ohne weiteres möglich, die Austrittsöffnung 89 flexibel entweder an der Stirnseite 87 oder an der gegenüberliegenden Stirnseite zu positionieren. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem auf beiden Stirnseiten jeweils mindestens eine Abgasaustrittsöffnung vorgesehen ist.
  • Die Längsachse L fällt in bestimmungsgemäß montiertem Zustand des Abgasnachbehandlungssystems 1 vorzugsweise mit einer Längsachse einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Längsachse von deren Kurbelwelle, zusammen, sodass die stirnseitig angeordnete Abgasaustrittsöffnung 89 entweder auf einer Kraftseite oder auf einer Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann. Dabei kann die Orientierung des Abgasnachbehandlungssystems 1 und damit die Anordnung der Abgasaustrittsöffnung 89 flexibel abhängig von den jeweiligen Anforderungen und insbesondere Bauraumbedingungen, entweder auf der Kraftseite oder auf der Kraftgegenseite gewählt werden.
  • Da sich der Sammelraum 21 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die komplette Höhe des Gehäuses 3 erstreckt, kann auch eine vertikale Position der Abgasaustrittsöffnung 89 im Bereich der Stirnseite 87 flexibel und frei gewählt werden. Weiterhin erstreckt sich der Sammelraum 21 bevorzugt über eine gesamte Breite des Gehäuses 3, wobei die Breite senkrecht zu der Höhe und senkrecht zu der Längsachse L bestimmt wird und mithin in 1 horizontal verläuft. Somit steht letztlich die gesamte Stirnwand 91 zur flexibel konfigurierbaren Anordnung der Abgasaustrittsöffnung 89 zur Verfügung, die so insbesondere auf eine konkret vorliegende Position einer Abgasverrohrung spezifisch angepasst werden kann.
  • In 2 ist auch dargestellt, dass das Gehäuse 3 eine Mehrzahl von Modulaufnahmen 39 aufweist, wobei aufgrund der abgebrochenen Darstellung von 2 hier nur drei Modulaufnahmen 39 dargestellt sind. Die Länge des Gehäuses 3 – in Richtung der Längsachse L gemessen – skaliert bevorzugt mit einer Länge einer Brennkraftmaschine, mit der das Abgasnachbehandlungssystem 1 zusammenwirkt. Dementsprechend kann abhängig von der Länge der Brennkraftmaschine und somit insbesondere abhängig von einer Zylinderzahl derselben, eine verschiedene Anzahl von Modulaufnahmen 39 vorgesehen sein, wobei die Abgasnachbehandlungskapazität des Abgasnachbehandlungssystems 1 mit der Anzahl der Modulaufnahmen 39 beziehungsweise der darin angeordneten Abgasnachbehandlungsmodule 41 skaliert.
  • Aus den Darstellungen gemäß 1 und 2 wird klar, dass die verschiedenen Abgasnachbehandlungsmodule 41 fluidisch parallel zueinander angeordnet sind. Die Abgasströmung wird in dem Überleitbereich 33 aufgeteilt auf die verschiedenen Abgasnachbehandlungsmodule 41, wobei jedes von einem Teilstrom des Abgases durchsetzt wird. Es ist daher offensichtlich, dass eine größere Abgasmenge pro Zeiteinheit nachbehandelt werden kann, wenn eine größere Zahl von Abgasnachbehandlungsmodulen 41 vorgesehen ist.
  • Der Strömungspfad des Abgases in 2 wird wiederum durch Pfeile P dargestellt. Dabei strömt das Abgas im Bereich des Flanschs 15 beziehungsweise der Abgaseintrittsöffnung 13 in die Einströmkammer 9 ein, folgt dann dem in Zusammenhang mit 1 erläuterten Strömungspfad und tritt schließlich aus dem Sammelraum 21 über die Abgasaustrittsöffnung 89 und den Flansch 93 aus dem Abgasnachbehandlungssystem 1 aus.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 95. Diese weist eine Unterseite 97 mit einer Kurbelwelle 99 und eine Oberseite 101 mit einem Zylinderblock 103 auf. An der Oberseite 101 ist hier das Abgasnachbehandlungssystem 1 angeordnet.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem 1 ist insbesondere an der Oberseite 101 der Brennkraftmaschine 95 befestigt, wobei es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Befestigungselemente 105 schwenkbar an dem Zylinderkopf 103 befestigt ist.
  • Die Brennkraftmaschine 95 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 als V-Motor ausgebildet, der zwei Zylinderbänke 107, 107' umfasst, die relativ zueinander V-förmig angeordnet sind. Die Längsachse L des Abgasnachbehandlungssystems 1 erstreckt sich senkrecht zu der Bildebene von 3 und parallel zu der Kurbelwelle 99, wobei das Abgasnachbehandlungssystem 1 beidseitig jeweils an den Zylinderbänken 107, 107' bevorzugt mit den gleichen Befestigungselementen 105 befestigt ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist mindestens ein elastisches Element, vorzugsweise ein Gummielement oder ein Federelement, zur Schwingungsdämpfung in dem Bereich der Befestigungselemente 105 zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem 1 und der Brennkraftmaschine 95 angeordnet. Es ist auch möglich, dass zusätzlich oder alternativ ein elastisches Element zur Kompensation einer Wärmeausdehnung im Bereich der Befestigungselemente 105 vorgesehen ist.
  • Die unmittelbare Befestigung des Abgasnachbehandlungssystems 1 an dem Zylinderkopf 103 ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung an der Brennkraftmaschine 95. Dabei können Sensorikelemente und Leitungen im Werk an dem Verbund aus der Brennkraftmaschine 95 und dem Abgasnachbehandlungssystem 1 vorbestückt und vorkonfiguriert werden.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem 1 ist vorzugsweise – wie in 3 dargestellt – oberhalb eines von dem durch die Zylinderbänke 107, 107' gebildeten V angeordnet. Dies lässt innerhalb des von den V-förmig angeordneten Zylinderbänken 107, 107' eingeschlossenen Volumens Platz für andere Elemente, die dort typischerweise angeordnet werden, beispielsweise für ein Motorsteuergerät.
  • Anstelle einer Befestigung des Abgasnachbehandlungssystems 1 an dem Zylinderkopf 103 ist bei einem Ausführungsbeispiel auch eine Befestigung an einem Kurbelgehäuse 109 möglich.
  • Die Befestigungselemente 105 sind vorzugsweise als Drei-Seiten-Kipper oder Gelenke, insbesondere als Kugelgelenke oder Gabelgelenkköpfe, ausgebildet. Bevorzugt ist die Befestigung auf beiden Seiten der Zylinderbänke 107, 107' gleich ausgestaltet. Um das Abgasnachbehandlungssystem 1 zu verschwenken, wird die Befestigung einseitig gelöst, und das Abgasnachbehandlungssystem 1 wird – wie in 3 durch einen Doppelpfeil P' angedeutet – um eine durch die nicht gelösten Befestigungselemente 105 definierte Schwenkachse hochgeschwenkt. Dies kann beispielsweise mit einem Wagenheber, insbesondere einem Scherenwagenheber, durchgeführt werden. Das entsprechend hochgeschwenkte Abgasnachbehandlungssystem 1 ist in 3 strichliert dargestellt. Hierdurch wird die Oberseite 101 der Brennkraftmaschine 95 für Wartungsarbeiten zugänglich. Somit löst das hier vorgeschlagene Abgasnachbehandlungssystem 1 einen Konflikt, der sich in Hinblick auf eine möglichst kompakte Anordnung der Brennkraftmaschine 95 im Verbund mit dem Abgasnachbehandlungssystem 1 einerseits und eine gute Zugänglichkeit der Brennkraftmaschine 95 für Wartungsarbeiten andererseits ergibt.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass das Abgasnachbehandlungssystem 1 auf Schienen verschiebbar gelagert wird.
  • Vorzugsweise ist das Abgasnachbehandlungssystem 1 derart ausgestaltet und an der Brennkraftmaschine 95 angeordnet, dass Injektoren und Ventile der Brennkraftmaschine 95 zugänglich und insbesondere austauschbar sind, ohne dass das Abgasnachbehandlungssystem 1 verschwenkt oder verschoben werden muss.
  • Die beiden Flansche 15 des Abgasnachbehandlungssystems 1 sind hier mit Kompensatoren 111 verbunden, die sehr kurz ausgestaltet sein können, weil sich kaum eine Relativbewegung zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem 1 und der Brennkraftmaschine 95 ergibt. Die Kompensatoren 111 sind wiederum mit Abgasaustrittsflanschen 113 der Brennkraftmaschine 95 verbunden, die vorzugsweise an Ausgangsleitungen von den Zylinderbänken 107, 107' zugeordneten Turboladern 115 vorgesehen sind.
  • Die Abgasaustrittsöffnung 89 beziehungsweise der Flansch 93 sind bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Kraftseite der Brennkraftmaschine 95 angeordnet, die dem Betrachter zugewandt ist, und auf der die Kurbelwelle 99 mit einem Schwungrad 117 verbunden ist. Ebenso ist es möglich, die Abgasaustrittsöffnung 89 und den Flansch 93 auf einer dem Betrachter abgewandten Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine 95 anzuordnen.
  • Die Verbindung der Flansche 15 mit den Kompensatoren 111 wird vorzugsweise gelöst, bevor das Abgasnachbehandlungssystem 1 in seine in 3 strichliert dargestellte, obere Position geschwenkt wird. Dies ist besonders einfach möglich, wenn eine Verbindung verwendet wird, die ohne Werkzeug lösbar ist. In gleicher Weise wird bevorzugt auch die Verbindung des Flanschs 93 mit der Abgasverrohrung gelöst, bevor das Abgasnachbehandlungssystem 1 in seine obere Position geschwenkt wird. Auch hier ist bevorzugt eine Verbindung vorgesehen, welche ohne Werkzeug lösbar ist.
  • In 3 ist ohne Weiteres erkennbar, dass die Modulaufnahmen 39 seitlich angeordnet und insbesondere entlang der Zylinderbänke 107, 107' aufgereiht sind. Dabei skaliert bevorzugt die Anzahl der Modulaufnahmen 39 mit der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 95.
  • Die Unterseite 7 des Abgasnachbehandlungssystems 1 ist vorzugsweise auf eine Ausdehnung der Oberseite 101 der Brennkraftmaschine 95 abgestimmt, sodass sie im Wesentlichen deren Flächenprojektion beziehungsweise Fußabdruck oder Footprint entspricht. Somit skaliert insbesondere die Länge des Abgasnachbehandlungssystems 1 mit der Leistung beziehungsweise Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 95, sodass auch die Abgasnachbehandlungskapazität entsprechend angepasst ist.
  • Es zeigt sich, dass verschiedene Brennkraftmaschinen 95 von ihrem Grundaufbau her im Wesentlichen gleich sind und – vor allen Dingen innerhalb identischer Baureihen – lediglich bezüglich ihrer Größe, insbesondere in Hinblick auf ihre Länge und Zylinderzahl, mit der Leistung skalieren. Mit dem Abgasnachbehandlungssystem 1 ist nun eine Standardlösung für die Abgasnachbehandlung geschaffen, die bedarfsgerecht auf die Größe und Leistung der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann, ohne dass es über eine Skalierung hinaus wesentlicher konstruktiver Änderungen bedarf. Dies hat große Vorteile gerade bei Großmotoren, die in kleiner Stückzahl gefertigt werden. Die kundenspezifische, konkrete Anpassung des Abgasnachbehandlungssystems 1 an die Verwendung und Einsatzsituation erfolgt im Wesentlichen durch die geeignete Auswahl der Abgasnachbehandlungsmodule 41 und die Beschickung des Abgasnachbehandlungssystems 1 mit diesen. Dabei kann das Abgasnachbehandlungssystem 1 quasi nach dem Baukastenprinzip individuell zusammengestellt werden. Auch ist eine flexible Anpassung der Position der Abgaseintrittsöffnung 13 und/oder der Abgasaustrittsöffnung 89 möglich.
  • Somit ist insgesamt eine hoch integrative und kundenspezifisch konfigurierbare Lösung für das Abgasnachbehandlungssystem 1 geschaffen. Der Bauraum desselben ist reduziert. Der gesamte Applikationsaufwand beim Endverwender entfällt, da das Abgasnachbehandlungssystem 1 bereits im Werk mit der Brennkraftmaschine 95 verbindbar und geeignet ausrüstbar beziehungsweise vorrüstbar ist. Somit entfällt auch eine Einzellieferung des Abgasnachbehandlungssystems 1, was zusätzlich Kosten spart. Da das Abgasnachbehandlungssystem 1 direkt an der Brennkraftmaschine 95 befestigt wird, entfällt eine separate Tragstruktur. Leitungen zwischen dem Abgasnachbehandlungssystem 1 und der Brennkraftmaschine 95 können sehr kurz ausfallen und komplett ab Werk montiert ausgeliefert werden. Weiterhin entfällt vollständig eine Abgasverrohrung zwischen der Brennkraftmaschine 95 und dem Abgasnachbehandlungssystem 1 – gegebenenfalls bis auf einen sehr kurzen Kompensator 111.
  • 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Abgasnachbehandlungssystems 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In Zusammenhang mit 4 wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen dem hier dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 eingegangen, sodass im Übrigen auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Während das Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordnete Reihen sich bezüglich der Spiegelebene E gegenüberliegender Modulaufnahmen 39 und Abgasnachbehandlungsmodule 41 umfasst, weist das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 4 jeweils zwei solche Reihen in zwei – in vertikaler Richtung gesehen – übereinander angeordneten Ebenen auf, insgesamt also vier Reihen. Dadurch ist es möglich, bei gleicher Anzahl von Modulaufnahmen 39 die Länge des Gehäuses 3 gemäß 4 im Vergleich zu der Länge bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 quasi zu halbieren. Die in verschiedenen Ebenen angeordneten Modulaufnahmen 39 sind vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet, mithin nicht unmittelbar übereinander, sondern auf Lücke dergestalt, dass beispielsweise und ohne Beschränkung der Allgemeinheit stets eine in der unteren Ebene angeordnete Modulaufnahme 39 – in Längsrichtung gesehen – vorzugsweise symmetrisch auf der Höhe eines Zwischenraums zwischen zwei in der oberen Reihe angeordneten Modulaufnahmen 39 angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Modulaufnahmen 39 der verschiedenen Ebenen – in vertikaler Richtung gesehen – näher aneinanderzurücken, sodass die Höhe des Gehäuses 3 reduziert werden kann.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel auch in Hinblick auf die Reihenfolge, in welcher die verschiedenen Abgasnachbehandlungselemente 49 der Abgasnachbehandlungsmodule 41 durchströmt werden. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 strömt das Abgas zunächst in den Dieseloxidationskatalysator 51 ein, gelangt dann nach Zudosierung des Reduktionsmittels 77 in den SCR-Katalysator 55, wonach es den Dieselpartikelfilter 57 durchströmt. Dabei ist lediglich eine aktive Regeneration für den Dieselpartikelfilter möglich, um ihn von angelagertem Ruß zu reinigen, indem zusätzlicher Brennstoff entweder in einen Abgastakt der Brennkraftmaschine 95, mithilfe der Dosiereinrichtung 75, oder durch eine weitere Dosiereinrichtung in der Deckenwandung 35 oder als Abgasnachbehandlungselement 49 in den Abgasstrom eingebracht wird, wobei der zusätzliche Brennstoff verbrannt wird und die Abgastemperatur derart erhöht, dass der von dem Dieselpartikelfilter 57 umfasste Ruß abgebrannt wird. Hierbei handelt es sich typischerweise um ein intermittierendes Verfahren, welches bedarfsgerecht dann eingesetzt wird, wenn der Dieselpartikelfilter 57 eine gewisse Beladung mit Ruß erreicht. Die aktive Regeneration erhöht außerdem den Brennstoffverbrauch des Systems aus der Brennkraftmaschine 95 und dem Abgasnachbehandlungssystem 1.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungssystems 1 gemäß 4 ist nun vorgesehen, dass das Abgas zunächst ausgehend von der Einströmkammer 9 den Dieseloxidationskatalysator 51 durchströmt, wobei der Strömungspfad des Abgases hier beispielhaft anhand des Abgasnachbehandlungsmoduls 41, welches in 4 rechts oben dargestellt ist, erläutert wird. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die übrigen Abgasnachbehandlungsmodule 41 in 4 nicht mit Bezugszeichen versehen, wobei diese bevorzugt identisch ausgebildet sind zu dem rechts oben dargestellten Abgasnachbehandlungsmodul 41. Insoweit gilt das im Folgenden für dieses Abgasnachbehandlungsmodul 41 Ausgeführte bevorzugt entsprechend auch für die übrigen Abgasnachbehandlungsmodule 41.
  • Nach dem Austritt aus dem Dieseloxidationskatalysator 51 strömt das Abgas hier in den Dieselpartikelfilter 57 ein, der stromaufwärts der Mittelkammer 23 angeordnet ist. Erst aus dem Dieselpartikelfilter 57 gelangt das Abgas dann in die Mittelkammer 23, wo das Reduktionsmittel 77 zudosiert wird. Über die Mittelkammer 23 strömt das Abgas dann in den SCR-Katalysator 55 ein, aus dem es schließlich in die Ausströmkammer 17 gelangt. Damit zeigt sich, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Reihenfolge, in welcher der Dieselpartikelfilter 57 einerseits und der SCR-Katalysator 55 andererseits durchströmt werden, im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel getauscht ist.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird von dem Abgasstrom umfasstes NO2, das insbesondere in dem Dieseloxidationskatalysator 51 aus von der Brennkraftmaschine 95 heranströmendem NO gebildet wird, in dem SCR-Katalysator 55 zu Stickstoff reduziert, bevor das Abgas den Dieselpartikelfilter 57 erreicht. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel strömt das NO2 unmittelbar aus dem Dieseloxidationskatalysator 51 in den Dieselpartikelfilter 57, wo es als Oxidationsmittel mit dem dort abgelagerten Ruß reagiert, sodass der Ruß oxidiert wird und abbrennt. Somit ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 eine passive Regeneration des Dieselpartikelfilters 57 möglich, die kontinuierlich und ohne zusätzlichen Brennstoffverbrauch ablaufen kann. Es ist allerdings möglich, auch die passive Regenation intermittierend durchzuführen, indem die Brennkraftmaschine 95 zeitweise in Betriebspunkten betrieben wird, in denen nur eine geringe NO-Konzentration im Abgasstrom anfällt, wobei die NO-Konzentration für die passive Regeneration bedarfsgerecht angehoben werden kann, indem der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 95 verändert wird.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist vorzugsweise andere Abmessungen der einzelnen Kammern als das erste Ausführungsbeispiel auf, um die Umkehrung der Strömungsreihenfolge zwischen dem SCR-Katalysator 55 und dem Dieselpartikelfilter 57 zu ermöglichen. Hierfür ist insbesondere die Ausströmkammer 17 schmäler ausgebildet, wobei zugleich auch die Mittelkammer 23 schmäler ausgebildet ist und einen geringeren Teil der Breite des Gehäuses 3 einnimmt, als dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Fall ist. Daher wird zugleich der mittlere Bereich der Einströmkammer 9 um die Spiegelebene E herum verbreitert. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Modulaufnahmen 39, die Einschubröhren 43 und die Abgasnachbehandlungsmodule 41 bei unveränderter Länge um eine weitere Strecke in die Einströmkammer 9 hineinragen, als dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Fall ist. Es ist daher möglich, die einzelnen Abgasnachbehandlungselemente 49 so in der Einschubbatterie 45 anzuordnen, dass der Dieseloxidationskatalysator 51 und der Dieselpartikelfilter 57 in die Einströmkammer 9 hineinragen, wobei die Fluidverbindung zwischen der Einströmkammer 9 und der Mittelkammer 23 nunmehr über den Dieseloxidationskatalysator 51 und den Dieselpartikelfilter 57 bereitgestellt wird. Zugleich sind auch die Bohrungen 65, 71 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 versetzt angeordnet, und ein – in Strömungsrichtung gesehen – erstes Strömungsleitelement 53, welches den Abgasstrom radial umlenkt und in die Mittelkammer 23 leitet, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 nicht unmittelbar stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators 51, sondern nunmehr unmittelbar stromabwärts des Dieselpartikelfilters 57 angeordnet.
  • Im Folgenden wird noch eine bevorzugte Ausgestaltung der Modulaufnahmen 39, der Abgasnachbehandlungsmodule 41 und der Einschubbatterien 45 anhand einer Ausschnittsdarstellung eines Details erläutert, welches in 4 bei dem Abgasnachbehandlungsmodul 41, welches links oben dargestellt ist, mit einem Kreis K gekennzeichnet ist.
  • 5 zeigt dieses Detail in vergrößerter Darstellung. Die im Folgenden beschriebene Ausgestaltung ist unabhängig von den Unterschieden, die zuvor in Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert wurden und findet bevorzugt bei beiden Ausführungsbeispielen Anwendung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Wie bereits in Zusammenhang mit 1 angesprochen, ist die Modulaufnahme 39 als zylindrische Einschubröhre 43 ausgebildet. Das Abgasnachbehandlungsmodul 41 ist als zylindrische Einschubbatterie 45 ausgebildet, die in die Einschubröhre 43 eingeschoben und in dieser aufgenommen, geführt und gehalten wird. Die Einschubbatterie 45 umfasst die einzelnen Abgasnachbehandlungselemente 49.
  • Die Abgasnachbehandlungselemente 49 sind hier als separate Dosenelemente 119, sogenannte Cannings, ausgebildet, die hintereinander von der Seite des Verschlusses 47 her in die Einschubröhre 43 eingeschoben werden und sich gegenseitig stützen und halten. Hierzu weist jedes Dosenelement 119 einen vorderen Bund 121 auf, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Dosenelements 119 in einem mittleren Bereich 123. Dabei sind die Außendurchmesser des Bunds 121 und des mittleren Bereichs 123 kleiner als ein Innendurchmesser der Einschubröhre 43.
  • Jedes Dosenelement 119 weist außerdem einen hinteren Bördelbereich 125 auf, der – in radialer Richtung gesehen – elastisch aufdehnbar ist. Hierzu sind vorzugsweise in dem Bördelbereich 125 – in Umfangsrichtung gesehen – zueinander versetzte Einschnitte vorgesehen, die sich in Längsrichtung des Dosenelements 119 erstrecken und vorzugsweise durch Laserschneiden in den Bördelbereich 125 eingebracht sind. Dieser umfasst somit durch die Einschnitte separierte, in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnete Segmente, die elastisch radial nach außen geschwenkt werden können. In unbelastetem Zustand sind die Segmente eingeschwenkt, wobei der Bördelbereich 125 einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser der Einschubröhre 43 und größer als der Außendurchmesser des Dosenelements 119 in dem mittleren Bereich 123 ist.
  • Zur Bestückung der Modulaufnahme 39 wird nun zunächst ein erstes Dosenelement 119 in diese eingeschoben, bis es – wie in 4 dargestellt – mit seinem Bund 121 an einem Zentrierkegel 127 der Einschubröhre 43 anliegt. Es ist auch denkbar, dass statt des Zentrierkegels 127 eine federelastische Verrastung des Bunds 121 vorgesehen ist. Es wird ein folgendes Dosenelement 119 eingeschoben, dessen Bund 121 mit dem Bördelbereich 125 in Eingriff kommt. Dabei dehnt der Bund 121 den Bördelbereich 125 auf, drängt also die Segmente des Bördelbereichs 125 – in radialer Richtung gesehen – auseinander, bis eine Anlagekante 129 gegen eine Innenwandung 131 der Einschubröhre 43 gedrängt wird. Zugleich stützt sich der Bördelbereich 125 mit einer radial einwärts gerichteten Verriegelungskante 133 an dem Bund 121 ab.
  • Diese Vorgehensweise wird fortgesetzt, bis eine vorherbestimmte Anzahl von Dosenelementen 119 in der Einschubröhre 43 beziehungsweise der Modulaufnahme 39 angeordnet ist. Diese wird sodann mit dem Verschluss 47 verschlossen, der bevorzugt eine dem Bund 121 entsprechende Geometrie aufweist, mit der er den äußersten Bördelbereich 125 des äußersten Dosenelements 119 elastisch aufdehnt. Insgesamt sind so alle Dosenelemente 119 in der Einschubröhre 43 abgestützt, zentriert und gehalten.
  • Die Dosenelemente 119 lassen sich sehr einfach aus der Einschubröhre 43 entnehmen, weil sie einem Herausführen aus derselben keinen Widerstand entgegensetzen, sobald der Bördelbereich 125 wieder elastisch in radialer Richtung einfedert, wenn der Bund 121 des benachbarten Dosenelements 119 aus dem Bördelbereich 125 entfernt wird. Es sind dann wieder alle Außendurchmesser des Dosenelements 119 kleiner als der Innendurchmesser der Einschubröhre 43, sodass dieses ohne Weiteres aus derselben entnommen werden kann.
  • Es ist möglich, dass der Bund 121 – wie in 5 dargestellt – eine ballige Geometrie aufweist. Alternativ ist es möglich, dass der Bund 121 eine kugelige oder kugelflächenabschnittsförmige Geometrie aufweist, wobei diese bevorzugt so auf eine – im Schnitt von 5 gesehen – dreieckförmige Geometrie des Bördelbereichs 125 abgestimmt ist, dass der Bund 121 mit seinem zumindest abschnittsweise kugeligen Bereich in die – in der Schnittansicht – dreieckförmige Aufnahme des Bördelbereichs 125 einrastet. Auf diese Weise kann eine noch stabilere Verbindung beziehungsweise Verriegelung zwischen dem Bund 121 und dem Bördelbereich 125 hergestellt werden. Selbstverständlich sind auch andere, geeignete geometrische Ausgestaltungen des Bundes 121 und/oder des Bördelbereichs 125 möglich.
  • Eine stabile Verbindung des Bundes 121 mit dem Bördelbereich 125 nach Art einer Verriegelung ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch sich aufgrund einer Wärmedehnung der verschiedenen Komponenten ergebende Mikrobewegungen abgestützt und zumindest weitgehend vermieden werden können, was einem Verschleiß der Komponenten entgegenwirkt.
  • Die Dosenelemente 119 umfassen die Abgasnachbehandlungselemente 49. Dabei ist es auch möglich, eine Abgasbatterie 45 zusammenzustellen, welche wenigstens ein leeres Dosenelement 119 umfasst, das insoweit quasi als Platzhalter dient und kein Abgasnachbehandlungselement 49 aufweist. Dies erhöht weiter die Flexibilität des Abgasnachbehandlungssystems 1, wobei an verschiedenen Positionen innerhalb der Einschubröhre 43 verschiedene oder eben auch keine Abgasnachbehandlungselemente 49, sondern vielmehr gegebenenfalls leere Dosenelemente 119 vorgesehen sein können. Somit kann die Bestückung der Modulaufnahmen 39 bedarfsgerecht abgestimmt werden, wobei insbesondere verschiedene Modulaufnahmen 39 in verschiedener Weise mit verschieden zusammengestellten Einschubbatterien 45 bestückt werden können. Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, Modulaufnahmen 39 vollkommen freizulassen und ausschließlich mithilfe des Verschlusses 47 zu verschließen.
  • Damit zeigt sich nochmals, dass das Abgasnachbehandlungssystem 1 insgesamt nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, das mit sehr hoher Flexibilität auf spezifische Anforderungen abstimmbar ist.
  • Dadurch, dass das Abgasnachbehandlungssystem 1 sehr kompakt ausgestaltet ist und auch in Verbund mit der Brennkraftmaschine 95 eine sehr kompakte Geometrie realisiert, sind die Brennkraftmaschine 95 und das Abgasnachbehandlungssystem 1 auch bei beengten Platzverhältnissen einsetzbar. Außerdem ist vorzugsweise ein Transport der Brennkraftmaschine 95 zusammen mit dem Abgasnachbehandlungssystem 1 in einem Container, insbesondere einem Seecontainer, möglich, was Kostenvorteile mit sich bringt.
  • Damit zeigt sich insgesamt, dass das Abgasnachbehandlungssystem 1 und die Brennkraftmschine 95 eine sehr flexible, im Wesentlichen standardisierte Lösung für die Abgasnachbehandlung schaffen, die zugleich hoch flexibel und spezifisch auf eine konkrete Anwendung hin konfiguriert werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009017684 A1 [0003]
    • DE 102004010232 A1 [0043]

Claims (14)

  1. Abgasnachbehandlungssystem (1) für eine Brennkraftmaschine (95), insbesondere einen Großmotor, mit – einem Gehäuse (3), das eine Mehrzahl von Kammern umfasst, die miteinander in Fluidverbindung stehen und entlang eines vorherbestimmten Strömungspfads für Abgas fluidisch in Reihe angeordnet sind, wobei – das Gehäuse (3) bei bestimmungsgemäßer Montage eine Oberseite (5) und eine Unterseite (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Einströmkammer (9) an der Unterseite (7) des Gehäuses (3) angeordnet ist, wobei – eine Abgaseintrittsöffnung (13) in einem Boden (11) des Gehäuses (3) ausgebildet ist.
  2. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmkammer (9) die Unterseite (7) nahezu vollständig – bis auf höchstens zwei Randbereiche (85) der Unterseite (7) – übergreift.
  3. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) an einer Stirnseite (87), die im Wesentlichen senkrecht zu der Unterseite (7) orientiert ist und bevorzugt auf einer Längsachse (L) des Gehäuses (3) im Wesentlichen senkrecht steht, eine Abgasaustrittsöffnung (89) aufweist, die eine stirnseitige Stirnwand (91) durchsetzt, und mit einer von der Stirnwand (91) begrenzten Ausströmkammer (17) in Fluidverbindung steht.
  4. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – entlang des Strömungspfads gesehen – zwischen der Einströmkammer (9) und der Ausströmkammer (17) mindestens eine Mittelkammer (23) vorgesehen ist.
  5. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausströmkammer (17) ausgehend von der Stirnseite ( 87) zumindest bereichsweise – entlang der Längsachse (L) des Gehäuses (3) gesehen – bevorzugt bis zu einer gegenüberliegenden Stirnseite erstreckt.
  6. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) an einer Längsseite (37), die im Wesentlichen senkrecht auf der Unterseite (7) steht, mindestens eine Modulaufnahme (39) aufweist, in der ein Abgasnachbehandlungsmodul (41) auswechselbar aufgenommen ist, wobei das Abgasnachbehandlungsmodul (41) mindestens ein Abgasnachbehandlungselement (49) umfasst, und wobei eine erste Fluidverbindung (59) zwischen der Einströmkammer (9) und der Mittelkammer (23) und eine zweite Fluidverbindung (61) zwischen der Mittelkammer (23) und der Ausströmkammer (17) über das mindestens eine Abgasnachbehandlungsmodul (41) gegeben sind.
  7. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Abgasnachbehandlungsmodul (41) umfasste mindestens eine Abgasnachbehandlungselement (49) ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Strömungsleitelement (53), einem Oxidationskatalysator, insbesondere einem Dieseloxidationskatalysator (51), einem Partikelfilter, insbesondere einem Dieselpartikelfilter (57), einem Katalysator (55) für eine selektive katalytische Reduktion, einer Dosiereinrichtung für ein Reduktionsmittel und/oder einen Brennstoff zur Partikelfilter-Regeneration, und einem Schalldämpfer.
  8. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Abgasnachbehandlungsmodulen (41) vorgesehen ist, wobei die Abgasnachbehandlungsmodule (41) – entlang des Strömungspfades gesehen – fluidisch parallel zueinander angeordnet sind.
  9. Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Modulaufnahme (39) als vorzugsweise zylindrische Einschubröhre (43) ausgebildet ist.
  10. Brennkraftmaschine (95), insbesondere Großmotor, mit einer eine Kurbelwelle (99) aufweisenden Unterseite (97) und einer einen Zylinderkopf (103) aufweisenden Oberseite (101), dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite (101) der Brennkraftmaschine (95) ein Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
  11. Brennkraftmaschine (95) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem (1) an der Oberseite (101) der Brennkraftmaschine (95) befestigt ist, wobei es vorzugsweise schwenkbar oder verschiebbar an dem Zylinderkopf (103) befestigt ist.
  12. Brennkraftmaschine (95) nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (7) des Abgasnachbehandlungssystems (1) auf eine Ausdehnung der Oberseite (101) der Brennkraftmaschine (95) abgestimmt ist.
  13. Brennkraftmaschine (95) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Gehäuses (3) mit einer Länge der Brennkraftmaschine (95) – in Richtung der Kurbelwelle (99) gesehen – im Wesentlichen übereinstimmt, wobei eine Anzahl von Modulaufnahmen (39) abhängig von der Länge der Brennkraftmaschine (95) gewählt ist.
  14. Brennkraftmaschine (95) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Abgasaustrittsöffnung (89) an einer Kraftseite oder an einer Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine (95) angeordnet ist.
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