DE102014005354A1 - SCR-AUSLASSMlSCHVORRlCHTUNG - Google Patents

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DE102014005354A1
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James Joshua Driscoll
Arvind Jujare
Shawn Herold
Jason Hudgens
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Abstract

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb von Abgasbehandlungssystem, z. B. in Dieselmotoren verwendete selektive katalytische Reduktions(SCR)-Einheiten (100), sind genaue Messungen der Abgasverbindungen notwendig. Jedoch nehmen genaue Sensormesswerte eine gleichmäßige Verteilung der Verbindungen in einem Abgasstrom an, um eine Probenmessung zu verwenden, die zu den Verbindungskonzentrationen in dem gesamten Strom extrapoliert werden. Eine Struktur (140), die in einem Abgasdurchgang (106) stromabwärts einer SCR-Reaktionseinheit (102) angebracht ist, verursacht Turbulenzen im Abgas, während ein minimaler Gegendruck erzeugt wird. Diese Turbulenzen fördern das Erzeugen einer gleichförmigeren Verteilung der Verbindungen im Abgas. Infolgedessen liefert ein Abgassensor genauere Messwerte, sogar wenn der Sensor relativ nahe am Auslass des SCR-Systems (100) angebracht ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgassystem für einen Dieselmotor und insbesondere eine Struktur, die die Mischung des Abgasstroms nach der Behandlung in einer selektiven katalytischen Reduktionseinheit fördert.
  • Hintergrund
  • Angesichts der immer strenger werdenden Emissionsvorschriften müssen Motoren den Grad der Abgasbehandlung zur Einhaltung der Vorschriften erhöhen. Dieselpartikel bzw. verschiedene unerwünschte Stickstoffoxidverbindungen, die gemeinsam als „NOX” bezeichnet werden, werden unter Verwendung von Dieselpartikelfiltern bzw. selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Einheiten behandelt.
  • SCR-Einheiten verwenden in Gegenwart eines Katalysators ein Reduktionsmittel, z. B. Harnstoff, um NOX in unschädlichere Verbindungen, z. B. Stickstoff (N2), Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2), umzuwandeln. Die in die SCR-Einheit eingespritzte Harnstoffmenge ist von dem am Auslass des Motors gemessenen NOX abhängig. Die nach der SCR-Einheit erfassten NOX-Messwerte werden für eine Reihe von Dingen verwendet, z. B. einer DEF-Dosierungssteuerung mit geschlossener Schleife für eine hohe NOX-Umwandlungseffizienz und zur Erfassung von Änderungen.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Gemäß einem Aspekt umfasst eine Vorrichtung zur Verwendung in einer stromabwärts einer selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Einheit angeschlossenen Abgasleitung eine Befestigungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Vorrichtung an die Abgasleitung stromabwärts der SCR-Einheit anzuschließen, eine Auslassverbindung, die dazu ausgebildet ist, die Vorrichtung über eine oder mehrere Abgasrohre mit dem Freien zu verbinden, und eine in den Abgasstrom in der Abgasleitung störend einwirkende Mischstruktur, die mit der Befestigungsvorrichtung und der in der Abgasleitung angeordneten Auslassverbindung verbunden ist. Beispielsweise ist die Mischstruktur dazu ausgebildet, den Abgasstrom in der Abgasleitung zu verwirbeln und durchzumischen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Abgasbehandlungssystem eine selektive katalytische Reduktionseinheit auf, die zum Empfangen von Abgas vom Motor, zum Behandeln des Abgases zum Reduzieren von einer oder mehreren Emissionsverbindungen und zum Ausgeben des Abgases angeordnet und angepasst ist. Das Abgasbehandlungssystem kann außerdem eine Abgasleitung, die das Abgas von der SCR-Einheit empfängt, und eine in der Abgasleitung angeordnete Mischstruktur aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zur NOX-Messung in einem Abgassystem das Empfangen von Abgas nach der Behandlung des NOX-Gehalts, das Mischen des Abgasstroms an einer Struktur, die in einer das Abgas leitenden Abgasleitung angeordnet ist, und das Messen des NOX-Gehalts, nachdem das Abgas die Struktur passiert hat.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer selektiven katalytischen Reduktionseinheit,
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer radialen Mischstruktur,
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer radialen Mischstruktur,
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Kobrakopf-Auslassmischstruktur,
  • 5 ist eine Seitenansicht einer axialen Mischstruktur,
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer axialen Mischstruktur,
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer axialen Mischstruktur,
  • 8 ist ein Diagramm aus dem Stand der Technik, das die tatsächliche gegenüber der gemessenen NOX-Konzentration zeigt, und
  • 9 ist ein Diagramm, das die tatsächliche gegenüber der gemessenen NOX-Konzentration unter Verwendung einer Mischstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Wie bereits oben erwähnt, ist der Bedarf an genauen NOX-Messungen in den Emissionen aus verschiedenen Gründen wichtig. NOX-Sensoren, die in Serienfahrzeugen verwendet werden, entnehmen aus dem Abgas an einem bestimmten Punkt im Abgasstrom eine Probe, beispielsweise irgendwo an einer Seitenwand des Abgasrohrs stromabwärts der SCR-Einheit. Oftmals wird die Position des NOX-Sensors vom kommerziellen oder Einzelhandelsabnehmer eines Fahrzeugs bestimmt und wird nicht vom Hersteller des Motors oder sogar des Fahrzeugs gesteuert. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass verschiedene Faktoren, die die Anordnung des NOX-Sensors betreffen, letztendlich auf die Genauigkeit der gemachten Messungen Auswirkungen haben.
  • Die Erfinder merken an, dass in bekannten Ausführungsformen die Genauigkeit der NOX-Messungen vom Abstand zwischen dem NOX-Sensor und der SCR-Einheit abhängig ist. Das heißt, je weiter die Probe vom SCR entfernt entnommen wird, desto genauer sind die NOX-Messwerte verglichen mit denen eines Abgasanalysemessgeräts, das den gesamten Auslassstrom untersucht. Diese Ungenauigkeit resultiert aus einer ungleichen Mischung der Abgase in der Abgasleitung, so dass eine an einem NOX-Sensor entnommene Probe für den gesamten Strom nicht repräsentativ sein kann.
  • Die 1 stellt eine selektive katalytische Reduktions(SCR)-Einheit 100 dar, die eine Reaktionseinheit 102, einen Injektor 104, eine Abgasleitung 106 und eine Auslassverbindung 108 aufweist. Da die SCR-Einheit 100 in vielen Fahrzeugen und sogar in bestimmten Anwendungen, z. B. Generatoren, verwendet werden kann, können die Ausgestaltungen der Auslassverbindung 108 verschieden sein. Die in der 2 dargestellte Auslassverbindung 108 ist ein radialer Verbinder, der auf einer Oberseite der Abgasleitung 106 angeordnet ist. In weiteren, unten beschriebenen Ausführungsformen kann die Auslassverbindung 108 mit der Abgasleitung 106 axial ausgebildet sein, oder kann eine 180°-Drehung erfordern, die unter Verwendung einer sogenannten „Kobrakopf”-Verbindung verwendet wird.
  • Auch da die SCR-Einheit 100 in vielen Fahrzeugen und anderen Anwendungen verwendet werden kann, hängt die Anordnung des NOX-Sensors hauptsächlich von Befestigungsanforderungen ab oder kann dem kundenseitigen Sekundärmarkt überlassen werden. Ungenaue NOX-Messwerte sind insbesondere in solchen Vorrichtungen problematisch, wo der NOX-Sensor sehr nahe an der Auslassverbindung 108 angebracht ist, z. B. näher als 1 m oder in einigen Fällen näher als 30 cm.
  • Um noch genauere NOX-Messwerte bereitzustellen, wenn die Anordnung des NOX-Sensors nicht in der Macht des Herstellers von SCR-Einheiten liegt, können die unten beschriebenen Abgasmischer und ähnliche Strukturen zur Verbesserung von einer gleichmäßigen Verteilung der Abgaskomponenten über den gesamten Querschnitt des Abgases in einer Abgasleitung stromabwärts der Auslassverbindung 108 verwendet werden.
  • Die 2 stellt eine radiale Ausgestaltung eines Mischers 112 dar. Der Mischer 112 kann ein radial angebrachtes Rohr sein, das eine Befestigungsvorrichtung 114 an der Umfangswand der Abgasleitung 106 und eine Auslassverbindung 108 aufweist. Der Abstand „A” von der Befestigungsvorrichtung 114 zu einem Ende 115 des Mischers 112 kann verschieden sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Abstand „A” zwischen ungefähr 20% und ungefähr 80% des Durchmessers der Abgasleitung 106 liegen. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Abstand „A” zwischen ungefähr 40% und ungefähr 60% des Durchmessers der Abgasleitung 106 liegen.
  • Die 3 stellt eine weitere Ausführungsform einer radialen Mischstruktur 116 dar, die zum Umbauen einer aus dem Stand der Technik bekannten Auslassverbindung 108 verwendet werden kann. Die radiale Mischstruktur 116 kann in die bestehende Auslassverbindung 108 eingesetzt werden und der obere Flansch 120 kann an der Auslassverbindung 108 zum Nutzen des Vorteils der Befestigungsvorrichtung 118 der ursprünglichen Auslassverbindung 108 geschweißt werden. Der Abstand „A” kann, wie oben beschrieben, in einem Bereich zwischen ungefähr 20% und ungefähr 80% des Durchmessers der Abgasleitung 106 liegen.
  • Die 4 ist eine perspektivische Ansicht einer an einem Auslass verwendbaren „Kobrakopf”-Vorrichtung 130 und einer Abgasleitung 106, wenn ein Abgasrohr (nicht dargestellt) beim Einbau eine 180°-Kurve in einer bestimmten Anwendung erfordert. Die Vorrichtung 130 kann eine Auslassverbindung 132 und eine Scheibe 134 mit mehreren Perforationen 136 aufweisen, die Mischbewegungen im Abgasstrom verursachen. Die Vorrichtung 130 kann eine Befestigungsvorrichtung 138 aufweisen, die eine umlaufende Befestigung an einem offenen Ende der Abgasleitung 106 ermöglicht.
  • Die 5 ist eine Seitenansicht einer axialen Vorrichtung 140, die einen Zylinder 142 mit mehreren Öffnungen 144 aufweist. Eine Verlängerung des Zylinders 142 kann eine Auslassverbindung 146 bilden. Der Zylinder 142 kann über eine Befestigungsstruktur 148 an der Abgasleitung 106 angebracht sein.
  • Die 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der in der 5 dargestellten axialen Vorrichtung 140. Die axiale Vorrichtung 140 weist den Zylinder 142 mit den mehreren Öffnungen 144 auf, der sich zum Bilden der Auslassverbindung 146 erstreckt. Der Zylinder 142 wird, wie oben beschrieben, von der Befestigungsstruktur 148 gehalten. In dieser Ausführungsform weist ein stromaufwärtiges Ende des Zylinders 142 eine abgedeckte Basis 150 auf, die zum Abgasstrom durch die Abgasleitung 106 senkrecht ist. Die Anzahl der Öffnungen 144 kann variieren. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform drei Öffnungen aufweisen, während eine weitere Ausführungsform vier oder mehr Öffnungen aufweisen kann.
  • Die 7 stellt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines axialen Mischers 140 dar. Der axiale Mischer 140 ist der gleiche wie der in der 6 Beschriebene, jedoch ist die abgedeckte Basis 150 nicht vorhanden und der Zylinder 142 ist für das Abgas, das direkt entlang der Mitte der Abgasleitung 106 strömt, offen. Das Mischen oder Verwirbeln wird jedoch aufgrund der Umleitung des von den äußeren Bereichen der Abgasleitung 106 einströmenden Gases vom Zylinder 142 und den Öffnungen 144 bereitgestellt.
  • Die 8 stellt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Diagramm 160 dar, das den tatsächlichen NOX-Gehalt 162 in einer Abgasleitung gegenüber den mit einem NOX-Sensor gemessenen NOX-Gehalt 164 zeigt. In diesem Fall war keine Mischstruktur vorhanden. Die tatsächlichen Messungen 162 wurden an einem Abgasanalysemessgerät entnommen, das eine Messung der Abgaskomponenten in Laborqualität bereitstellt. Während einige Bereiche des Abgases relativ genau gemessenen worden sind, kann gesehen werden, dass den Probemessungen 164 die Spitze in dem mit dem Abgasanalysemessgerät beobachteten NOX fehlt.
  • Die 9 stellt ein Diagramm 170 dar, das die Ergebnisse von Abgasmessungen mit einer an einem Auslass der SCR-Einheit angeordneten Mischstruktur zeigt. Es kann gesehen werden, dass die Probenwerte 174 den tatsächlichen Messwerten 172 exakt folgen und die Effektivität der Mischstruktur beim Verbessern der Messwertgenauigkeit darstellen.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Während dem Betrieb wird das aus einer selektiven katalytischen Reduktionseinheit 100 austretende Abgas von einer Struktur 112, die in einer Abgasleitung stromabwärts der das Abgas leitenden SCR-Einheit 100 angeordnet ist, gemischt. Dies ermöglicht die Messung des NOX-Gehalts, nachdem die Abgase die Struktur 112 passiert haben und zum Vorsehen einer gleichförmigen Verteilung der Abgaskomponenten für die Messung mit einem stromabwärtigen NOX-Sensor gemischt werden.
  • In einer Ausführungsform kann eine Mischstruktur 140 Abgas nach der Behandlung des NOX-Gehalts empfangen und den Abgasstrom an einer Struktur 142, die in einer das Abgas leitenden Abgasleitung 106 angeordnet ist, mischen oder Turbulenzen in das Abgas einbringen. Der NOX-Gehalt kann gemessen werden, nachdem das Abgas die Struktur 140 passiert hat. Das Abgas kann von einer SCR-Behandlungseinheit 102 empfangen werden.
  • Die Verwendung der Mischstruktur 112, irgendeiner der weiteren, oben beschriebenen Mischstrukturen oder anderen ähnlichen Strukturen kann darin gesehen werden, die Genauigkeit der Messungen des NOX-Sensors stromabwärts einer selektiven katalytischen Reduktionseinheit 100 signifikant zu verbessern. Die hierin beschriebenen Ausgestaltungen erreichen diese Ergebnisse, während man ein Gegendruck von weniger als 0,5 kPa zwischen dem Eingang der Mischstruktur und dem Ausgang der Mischstruktur erleidet, so dass andere Komponenten der Motorbetriebseffizienz nicht aufgegeben werden.
  • Die verbesserte Genauigkeit ist für die Betreiber dahingehend vorteilhaft, dass sie die NOX-Sensoren irgendwo nach der SCR-Einheit geeignet und nach freiem Ermessen anordnen können. Außerdem profitieren Motor- und SCR-Hersteller davon, da es ihnen ermöglicht wird, eine Einheit, die genaue Emissionsbedingungen abbildet, bereitzustellen.

Claims (13)

  1. Vorrichtung (140) zur Verwendung in einer stromabwärts einer selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Einheit (100) angeschlossenen Abgasleitung (106), wobei die Vorrichtung (140) aufweist: eine Befestigungsvorrichtung (148), die dazu ausgebildet ist, die Vorrichtung (140) an die Abgasleitung (106) stromabwärts der SCR-Einheit (100) anzuschließen, eine Auslassverbindung (146), die dazu ausgebildet ist, die Vorrichtung (140) über ein oder mehrere Abgasrohre mit dem Freien zu verbinden, und eine in den Abgasstrom in der Abgasleitung (106) störend einwirkende Mischstruktur (142), die mit der Befestigungsvorrichtung (148) und der in der Abgasleitung (106) angeordneten Auslassverbindung (146) verbunden ist.
  2. Abgasbehandlungssystem mit: einer selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Einheit (100), die zum Empfangen von Abgas von einem Motor, zum Behandeln des Abgases zum Reduzieren von einer oder mehreren Emissionsverbindungen und zum Ausgeben des Abgases angeordnet und angepasst ist, einer Abgasleitung (106), die das Abgas von der SCR-Einheit (100) empfängt, und einer in der Abgasleitung (106) angeordneten Mischstruktur (140).
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, ferner mit einem in der Abgasleitung (106) stromabwärts der Mischstruktur (140) angebrachten NOX-Sensor.
  4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei der NOX-Sensor weniger als 1 m von der Mischstruktur (140) entfernt angebracht ist.
  5. Vorrichtung (140) nach Anspruch 1 oder Abgasbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mischstruktur ein axialer Mischer (140) mit einem Zylinder (142) ist, der mehrere Öffnungen (144) und eine abgedeckte Basis (150) aufweist, die zu einem Abgasstrom durch die Abgasleitung (106) senkrecht ist, wobei die abgedeckte Basis (150) an einem Ende des Zylinders (144) gegenüber der Auslassverbindung (146) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung (140) nach Anspruch 1 oder Abgasbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mischstruktur (142) ein axialer Mischer (140) mit einem Zylinder (142) ist, der mehrere Öffnungen (144) aufweist, und die keine abgedeckte Basis (150) hat.
  7. Vorrichtung (140) nach Anspruch 1 oder Abgasbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mischstruktur ein radiales Rohr (112) ist, das durch eine Umfangswand der Abgasleitung (106) verläuft, wobei sich das radiale Rohr (112) in die Abgasleitung (106) erstreckt.
  8. Vorrichtung (140) nach Anspruch 7 oder Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 7, wobei sich das radiale Rohr (112) in die Abgasleitung (106) zwischen ungefähr 10% und ungefähr 50% des Durchmessers der Abgasleitung (106) erstreckt.
  9. Vorrichtung (140) nach Anspruch 1 oder Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Mischstruktur (142) eine perforierte Scheibe (134) ist, die in der Abgasleitung (106) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung (140) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Abgasbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abgasleitung (106) durch eine oder mehrere hohle Strukturen festgelegt wird.
  11. Vorrichtung (140) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Abgasbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mischstruktur (142) zwischen dem Einlass der Mischstruktur (115) und dem Auslass (108) der Mischstruktur (112) einen Gegendruck von weniger als 0,5 kPa einbringt.
  12. Verfahren zur NOX-Messung in einem Abgassystem, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Abgas nach der Behandlung des NOX-Gehalts, Mischen der Abgasströmung an einer Struktur (142), die in einer das Abgas leitenden Abgasleitung (106) angeordnet ist, und Messen des NOX-Gehalts, nachdem das Abgas die Struktur (142) passiert hat.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Empfangen des Abgases nach der Behandlung ein Empfangen des Abgases nach der Behandlung in einer selektiven katalytischen Reduktionseinheit (100) aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016101191A1 (de) 2016-01-25 2017-07-27 Schmidt Abgasanlagen Ug Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
WO2021097635A1 (zh) * 2019-11-19 2021-05-27 潍柴动力股份有限公司 桶式后处理器及柴油机

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6224569B2 (ja) * 2014-10-22 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 分散板
US9945278B2 (en) * 2014-11-05 2018-04-17 Deere & Company Exhaust gas mixer
US11098629B2 (en) 2020-01-23 2021-08-24 Cnh Industrial America Llc Sensor shields for exhaust treatment systems of work vehicles
SE2050184A1 (en) * 2020-02-19 2020-12-09 Scania Cv Ab Catalyst Arrangement, Exhaust System, Engine, and Vehicle
US11268426B2 (en) 2020-04-07 2022-03-08 Cnh Industrial America Llc Sensor shield port for exhaust treatment systems of work vehicles
US11686234B2 (en) 2021-10-20 2023-06-27 Cnh Industrial America Llc Exhaust treatment system for work vehicles and related flow mixers

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5495872A (en) * 1994-01-31 1996-03-05 Integrity Measurement Partners Flow conditioner for more accurate measurement of fluid flow
EP2530269B1 (de) * 2004-02-02 2014-12-03 Tokyo Roki Co. Ltd. SCR-Dämpfer
JPWO2005077506A1 (ja) * 2004-02-16 2007-08-23 株式会社アネモス ミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器
US7472545B2 (en) * 2006-05-25 2009-01-06 Delphi Technologies, Inc. Engine exhaust emission control system providing on-board ammonia generation
US7818960B2 (en) * 2007-03-14 2010-10-26 Gm Global Technology Operations, Inc. SCR cold start heating system for a diesel exhaust
DE102007021598B4 (de) * 2007-05-08 2022-10-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Verteilen von fließfähigen Zusatzstoffen in Abgasanlagen
US8209956B2 (en) 2007-07-31 2012-07-03 Caterpillar Inc. SCR emissions control system
DE102008026178A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-03 Deutz Ag SCR-Katalysator mit hohem Wirkungsgrad
US8375700B2 (en) * 2010-03-30 2013-02-19 Detroit Diesel Corporation Apparatus and method for monitoring oxidation catalyst functionality
GB2479746A (en) * 2010-04-20 2011-10-26 Gm Global Tech Operations Inc Method of estimating NO2 concentration in exhaust gas
GB2480465A (en) * 2010-05-19 2011-11-23 Gm Global Tech Operations Inc Method of controlling injection of diesel exhaust fluid
DE102010056314A1 (de) * 2010-12-27 2012-06-28 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Verteilen von Fluiden in Abgasanlagen
US8739519B2 (en) * 2012-04-17 2014-06-03 Ford Global Technologies, Llc Multi-tiered telescope shaped atomizer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016101191A1 (de) 2016-01-25 2017-07-27 Schmidt Abgasanlagen Ug Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
WO2021097635A1 (zh) * 2019-11-19 2021-05-27 潍柴动力股份有限公司 桶式后处理器及柴油机

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Publication number Publication date
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