DE102014110592B4

DE102014110592B4 - Nachbehandlungskomponente

Info

Publication number: DE102014110592B4
Application number: DE102014110592.3A
Authority: DE
Inventors: Robert J. Moran; David E. Winn
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: US9371764B2; DE102014110592A1; US20150037219A1

Abstract

Eine Nachbehandlungskomponente zur Aufnahme eines Abgasstromes von einem Verbrennungsmotor umfasst ein Gefäß, das ein erstes Ende, ein zweites Ende und ein Zwischenteil besitzt. Das Gefäß definiert einen Einlassdurchlass und einen Auslassdurchlass. Der Einlassdurchlass steht in Fluidkommunikation mit einem Einlassdiffusor, der in dem Gefäß angeordnet ist. Der Einlassdiffusor steht in Fluidkommunikation mit dem Einlassdurchlass und mit einem Dieseloxidationskatalysator, der in dem Gefäß angeordnet ist. Der Dieseloxidationskatalysator steht in Fluidkommunikation mit dem Einlassdiffusor und mit einem Übertragungsrohr. Das Übertragungsrohr steht in Fluidkommunikation mit dem Dieseloxidationskatalysator und mit einem Zwischendiffusor, der in dem Gefäß angeordnet ist. Der Zwischendiffusor steht in Fluidkommunikation mit dem Übertragungsrohr und mit einem katalysierten Filter, der in dem Gefäß angeordnet ist. Der katalysierte Filter steht in Fluidkommunikation mit dem Zwischendiffusor und mit dem Auslassdurchlass.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Nachbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere eine Nachbehandlungskomponente, die eine kompakte Packung aufweist.
HINTERGRUND
In modernen Verbrennungsmotoren, wie Dieselmotoren, sind komplexe Nachbehandlungssysteme entwickelt worden, um die Konzentrationen regulierter Bestandteile, wie Kohlenwasserstoffen (KW), Stickoxiden (NOx) und Partikelmaterial (PM) in dem Abgas, das von Fahrzeugen ausgetragen wird, die Dieselantriebsaggregate enthalten, zu reduzieren. Als diese Systeme entwickelt wurden, wurden sie zunehmend komplexer und oftmals sperrig, was Anlass zu einer Vielzahl von Packungsproblemen gibt, die für einzelne Anwendungen gelöst werden müssen. Zusätzlich tendiert die Vermehrung von Teilen und Komponenten, die jedes System ausmachen, zu sowohl komplizierter Montage von Originalausstattung als auch einer komplizierten Wartung vor Ort. Überdies nimmt, wenn die Anzahl von Komponenten zunimmt, die effektive Oberfläche des Systems als Ganzes tendenziell zu. Diese Zunahme der Oberfläche trägt zu der von Komponenten des Nachbehandlungssystems abgeführter Wärmemenge bei. Dieser Wärmeverlust bewirkt nicht nur Packungsprobleme für benachbarte Komponenten sondern tendiert auch zu einer Abnahme der Wirksamkeit des Nachbehandlungssystems, da abgeführte Wärme kompensiert werden muss, wenn Temperaturen von Systemkomponenten eingeleitet oder verwaltet werden.
Die EP 1 479 883 A1 bescheibt eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Abgasstromes von einem Verbrennungsmotor in Form eines Abgaswärmetauschers mit integriertem Oxidationskatalysator und Filter, die ein erstes, ein zweites und ein Zwischenteil in Fluidkommunikation mit Ein- und Auslassdurchgängen aufweist. Katalysator und Filter sind dabei in einer Führung des Wärmetauschers in Form eines mäanderförmig gefalteten Blechbandes angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Nachbehandlungskomponente zu haben, die diese und andere Probleme in Verbindung mit Packung und Wärmeabführung der Nachbehandlungskomponente berücksichtigt, während für reduzierte Kosten, reduzierte Komplexität wie auch Komponentenzahl gesorgt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird mit einer Nachbehandlungskomponente gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 eine ausgeschnittene Zeichnung ist, die einen Schnitt einer beispielhaften Nachbehandlungskomponente zeigt;
2 eine ausgeschnittene Zeichnung ist, die einen Schnitt einer beispielhaften Nachbehandlungskomponente zeigt;
3 eine ausgeschnittene Zeichnung ist, die einen Schnitt einer beispielhaften Nachbehandlungskomponente zeigt; und
4 eine ausgeschnittene Zeichnung ist, die einen Schnitt einer beispielhaften Nachbehandlungskomponente zeigt.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Nachbehandlungskomponente 100 ein Gefäß 104, das ein erstes Ende 106, ein zweites Ende 108 und einen Zwischenteil 110 besitzt, das zwischen dem ersten Ende 106 und dem zweiten Ende 108 angeordnet ist. Die Nachbehandlungskomponente 100 ist zur Aufnahme eines Abgasstromes 102 und einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) und zum Austrag des Abgasstroms 102 direkt oder indirekt an die Atmosphäre konfiguriert. Das Gefäß 104 umfasst eine Außenschale 112, die innerhalb der Schale eine Anzahl von Komponenten der Nachbehandlungskomponente 100 enthält, wie einen Dieseloxidationskatalysator 134 und einen katalysierten Filter 170. Das Gefäß 104 definiert auch einen Einlassdurchlass 118 und einen Auslassdurchlass 120, durch den der Abgasstrom 102 in das Gefäß 104 eintritt und dieses verlässt. Im Betrieb steht der Einlassdurchlass 118 in Fluidkommunikation mit einem Abgasdurchlass (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors, durch den der Abgasstrom 102 aus dem Fahrzeug strömt und in die Nachbehandlungskomponente 100 eintritt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht der Einlassdurchlass 118 in Fluidkommunikation mit einem Einlassdiffusor 122, der innerhalb der Außenschale 112 des Gefäßes 104 in dem Zwischenteil 110 des Gefäßes 104 angeordnet ist. Der Einlassdurchlass 118 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Abgasdurchlass des Motors und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an den Einlassdiffusor 122 konfiguriert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform besitzt das Gefäß 104 eine zylindrische Form mit einem kreisförmigen Querschnitt und ist entlang einer Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet. Es sei jedoch angemerkt, dass das Gefäß 104 auch einen Querschnitt besitzen kann, die exzentrisch (ovalförmig), rechtwinklig, quadratisch oder dreieckig ist, wobei die Form der Außenschale 112 so konfiguriert ist, dass sie physikalische Einschränkungen, die durch das Fahrzeug, in dem die Nachbehandlungskomponente 100 montiert werden soll, bestimmt sind, zu erfüllen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gefäß 104 (mit Ausnahme des Einlassdurchlasses 118 und des Auslassdurchlasses 120) im Wesentlichen symmetrisch um die Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet.
Der Einlassdurchlass 118 umfasst ein Einlassrohr 124 mit einem Einlassflansch, der zur Kopplung des Einlassdurchlasses 118 mit einem Abgassystem eines Fahrzeugs (z. B. dem Abgasdurchlass des Motors) positioniert und konfiguriert ist. Das Einlassrohr 124 kann einen zylindrischen Durchgang 128 umfassen und kann entlang einer Einlassachse 130 angeordnet sein, die quer zu der Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet ist. Es sei jedoch angemerkt, dass andere Orientierungen und Querschnittsformen des Einlassrohres 124 verwendet werden können, um physikalische Einschränkungen, die durch das Fahrzeug, in welchem die Nachbehandlungskomponente 100 montiert werden soll, bestimmt sind, zu erfüllen.
Der Einlassdiffusor 122 ist in dem Zwischenteil 110 des Gefäßes 104 angeordnet und steht in Fluidkommunikation mit dem Einlassdurchlass 118 und mit dem Dieseloxidationskatalysator 134. Der Einlassdiffusor 122 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Einlassdurchlass 118 und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an ein Einlassende 136 des Dieseloxidationskatalysators 134 konfiguriert. Der Einlassdiffusor 122 kann derart konfiguriert sein, dass er den Abgasstrom 102 aus einer Einlassrichtung 138, die mit dem Einlassdurchlass 118 ausgerichtet ist, zu einer Oxidationskatalysatorrichtung 140 dreht, die mit der Längsachse 132 ausgerichtet ist, um die der Dieseloxidationskatalysator 134 angeordnet ist. Der Einlassdiffusor 122 ist zur Verteilung des Abgasstroms 102, der an einem Umfangsort 144 nahe dem Einlassdurchlass 118 aufgenommen wird, und zur gleichförmigen Verteilung des Abgasstromes 102 um den Dieseloxidationskatalysator 134 konfiguriert, wenn der Abgasstrom 102 durch den Dieseloxidationskatalysator 134 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 132 strömt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Dieseloxidationskatalysator 134 ein ringförmiges Volumen auf, das für ein Übertragungsrohr 114 in einer Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 sorgt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Einlassdiffusor 122 als ein Kegel konfiguriert, der symmetrisch um die Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet ist, wobei eine Basis 146 des Kegels im Wesentlichen mit der Außenschale 112 des Gefäßes 104 in Kontakt steht und ein Oberteil 148 des Kegels im Wesentlichen mit der Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 in Kontakt steht.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Dieseloxidationskatalysator 134 in dem Gefäß 104 zwischen dem Zwischenteil 110 und dem ersten Ende 106 des Gefäßes 104 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform steht der Dieseloxidationskatalysator 134 in Fluidkommunikation mit sowohl dem Einlassdiffusor 122 als auch einer Strömungsumkehreinrichtung 150. Der Dieseloxidationskatalysator 134 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Einlassdiffusor 122 und zum Liefern des Abgasstromes 102 an die Strömungsumkehreinrichtung 150 konfiguriert. Der Dieseloxidationskatalysator 134 ist auch zum Oxidieren gewisser Bestandteile in dem Abgasstrom 102 (z. B. Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe in der Gasphase sowie der SOF-Anteil von dieselpartikelmaterial) konfiguriert, um diese zu bevorzugten Abgasbestandteilen, wie Kohlendioxid und Wasser, in dem Abgasstrom 102 umzuwandeln.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Dieseloxidationskatalysator 134 ein Monolithwabensubstrat 152, das mit einem Katalysator aus Metall der Platingruppe beschichtet ist. Der Wabenaufbau kann eine Mehrzahl relativ kleiner paralleler Kanäle 154 definieren, die parallel zu der Längsachse 132 orientiert sind, um eine relativ große Kontaktoberfläche bereitzustellen, der der Abgasstrom 102 ausgesetzt ist, wenn der Abgasstrom 102 durch den Dieseloxidationskatalysator 134 strömt. Somit werden, wenn die heißen Gase des Abgasstromes 102 mit dem Katalysator in Kontakt treten, gewisse Bestandteile in dem Abgasstrom 102 in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Dieseloxidationskatalysator 134 als ein Ringvolumen konfiguriert, das entlang der Längsachse 132 angeordnet ist. Demgemäß besitzt der Dieseloxidationskatalysator 134 eine Innenwand 156 und eine Außenwand 158, wobei die Mehrzahl schmaler Durchgänge zwischen der Innenwand 156 und der Außenwand 158 angeordnet ist. Die Innenwand 156 definiert ein zylindrisches Übertragungsrohr 114, das in dem Dieseloxidationskatalysator 134 entlang der Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet ist. Das Übertragungsrohr 114 kann symmetrisch um die Längsachse 132 angeordnet sein und der Dieseloxidationskatalysator 134 kann symmetrisch um das Übertragungsrohr 114 als ein im Wesentlichen ringförmiges Volumen angeordnet sein.
Die Strömungsumkehreinrichtung 150 ist in dem Gefäß 104 nahe dem ersten Ende 106 des Gefäßes 104 angeordnet. Die Strömungsumkehreinrichtung 150 steht in Fluidkommunikation mit sowohl dem Dieseloxidationskatalysator 134 als auch dem Übertragungsrohr 114, das den Abgasstrom 102 an dem Dieseloxidationskatalysator 134 vorbei zu einem Zwischendiffusor 162 führt, der sich nahe dem Einlassdiffusor 122 befindet. Die Strömungsumkehreinrichtung 150 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Dieseloxidationskatalysator 134 mit einer Strömungsrichtung, die längs der Längsrichtung 132 zu dem ersten Ende 106 gerichtet ist, und zum Umkehren einer Richtung des Abgasstromes 102 konfiguriert, so dass dieser in einer Richtung entlang der Längsachse 132 weg von dem ersten Ende 106 strömt. Die Strömungsumkehreinrichtung 150 kann als eine Kuppel konfiguriert sein, die an dem ersten Ende 106 des Gefäßes 104 angeordnet ist.
Eine Einspritzeinrichtung 164 für Dieselabgasfluid (DEF) kann an dem ersten Ende 106 des Gefäßes 104 angeordnet sein. Die DEF-Einspritzeinrichtung 164 steht in Fluidkommunikation mit einer Quelle für DEF-Fluid und ist zum Einspritzen eines Stromes/Sprühnebels des DEF-Fluides in das Gefäß 104 an einer Position innerhalb des Gefäßes 104 konfiguriert, wo der Abgasstrom 102 den Dieseloxidationskatalysator 134 verlassen hat, wie in der Strömungsumkehreinrichtung 150 oder in dem Übertragungsrohr 114. Es sei angemerkt, dass die Zufuhr von DEF-Fluid so angeordnet sein kann, Einbauraumanforderungen zu erfüllen, die durch die jeweilige Anwendung auferlegt werden können, in der die Nachbehandlungskomponente 100 zu implementieren ist. Beispielsweise kann es bei einigen quer montierten Konfigurationen, wie solchen, bei denen sowohl der zylindrische Durchgang 128 als auch der Auslassdurchlass 120 quer zu der Längsachse 132 angeordnet sein, vorteilhaft sein, dass die Quelle für DEF-Fluid ebenfalls entlang einer Richtung vorgesehen ist, die quer zu der Längsachse 132 liegt. Alternativ dazu kann die Zufuhr von DEF-Fluid entlang der Längsachse 132 angeordnet sein.
Es sei angemerkt, dass ein Dieselmotor von Zeit zu Zeit bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden kann, um die vollständige oder nahezu vollständige Verbrennung von Ruß sicherzustellen und eine Emission von nicht oxidiertem Kraftstoff zu verhindern. Unglücklicherweise können übermäßige Niveaus von Sauerstoff, die in dem Abgasstrom 102 vorhanden sein können (z. B. wenn der Dieselmotor bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird) zu einer Erzeugung von Stickoxiden (NOx) führen, die reguliert werden kann. Eine selektive katalytische Reduktion kann dazu verwendet werden, die Menge an NOx, die in die Luft freigesetzt wird, unter Verwendung von DEF zu reduzieren. Dieselabgasfluid verdampft und zersetzt sich, um Ammoniak und Kohlendioxid zu bilden, was die NOx-Bestandteile katalytisch in Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) reduziert.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Übertragungsrohr 114 in dem Gefäß 104 benachbart dem Dieseloxidationskatalysator 134 angeordnet. Das Übertragungsrohr 114 steht in Fluidkommunikation mit sowohl der Strömungsumkehreinrichtung 150 als auch dem Zwischendiffusor 162. Das Übertragungsrohr 114 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von der Strömungsumkehreinrichtung 150 und zum Führen des Abgasstromes 102 an dem Dieseloxidationskatalysator 134 vorbei und zum schließlichen Liefern des Abgasstromes 102 an den Zwischendiffusor 162 konfiguriert. Wie oben diskutiert ist, ist bei einer beispielhaften Ausführungsform das Übertragungsrohr 114 durch die Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 definiert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Übertragungsrohr 114 ein erstes Mischteil 166, das zum Mischen von eingespritztem DEF-Fluid in den Abgasstrom 102 konfiguriert ist. Das Übertragungsrohr 114 kann auch ein zweites Mischteil 168 umfassen, das zum Mischen von eingespritztem DEF-Fluid in den Abgasstrom 102 konfiguriert ist. Während die beschriebene Ausführungsform das erste Mischteil 166 und das zweite Mischteil 168 aufweist, sei angemerkt, dass eine beliebige Anzahl von Mischteilen verwendet werden kann, um die spezifischen Belange und Beschränkungen jeder bestimmten Anwendung zu berücksichtigen. Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen, bei denen eine natürliche Mischung ausreichend ist, kein merklicher Bedarf nach irgendwelchen Mischteilen bestehen. Das erste Mischteil 166 kann derart konfiguriert sein, dass es an dem Abgasstrom 102 eine Verwirbelungskomponente bewirkt, während das zweite Mischteil 168 so konfiguriert sein kann, dass es zu der Verwirbelungskomponente des Abgasstromes 102 beiträgt oder diese verringert.
Der Zwischendiffusor 162 ist in dem Zwischenteil 110 des Gefäßes 104 angeordnet. Der Zwischendiffusor 162 steht in Fluidkommunikation mit sowohl dem Übertragungsrohr 114 als auch einem katalysierten Filter (SCRF) 170. Der Zwischendiffusor 162 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Übertragungsrohr 114 und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an das Einlassende 160 des katalysierten Filters 170 konfiguriert. Der Zwischendiffusor 162 kann durch dieselbe Struktur (d. h. einen Kegel) definiert sein, der den Einlassdiffusor 122 definiert. Somit kann der Zwischendiffusor 162 als ein Kegel konfiguriert sein, der um die Längsachse 132 des Gefäßes 104 angeordnet ist, wobei die Basis 146 des Kegels im Wesentlichen in Kontakt mit der Außenschale 112 des Gefäßes 104 steht und wobei ein Oberteil des Kegels im Wesentlichen in Kontakt mit dem Übertragungsrohr 114 steht. Das Übertragungsrohr 114 kann durch die Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 definiert sein.
Der katalysierte Filter 170 kann in dem Gefäß 104 zwischen dem Zwischenteil 110 und dem zweiten Ende 108 des Gefäßes 104 angeordnet sein. Der katalysierte Filter 170 steht in Fluidkommunikation mit sowohl dem Zwischendiffusor 162 als auch der Austrittsdüse 172. Der katalysierte Filter 170 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem Zwischendiffusor 162 und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an die Austrittsdüse 172 konfiguriert. Der katalysierte Filter 170 ist derart konfiguriert, das NOx in dem Abgasstrom 102 mit Ammoniak zu reagieren, das von dem eingespritzten DEF-Fluid (z. B. Harnstofflösung) abgeleitet wird, wodurch das NOx zu Stickstoff und Wasser reduziert wird. Zusätzlich ist der katalysierte Filter 170 derart konfiguriert, Partikelmaterial, wie Ruß, das in dem Abgasstrom 102 vorhanden sein kann, zu sammeln. Periodisch kann Wärme auf den Abgasstrom 102 und/oder den katalysierten Filter 170 aufgebracht werden, um eine Regeneration des katalysierten Filters 170 zu bewirken. Der katalysierte Filter 170 ist nicht nur dazu konfiguriert, Partikelmaterial (Ruß) bei relativ hohen Sammlungswirkungsgraden zu sammeln, sondern unterstützt auch ein Wegbrennen des gesammelten Partikelmaterials in Kohlendioxid und Wasser. Die Verbrennung von gesammelten Partikelmaterial kann durch Beibehalten ausreichender Temperaturen des Abgasstromes 102 erreicht werden, wenn dieser durch den katalysierten Filter 170 gelangt.
Es sei angemerkt, dass der Bedarf nach einer Eingabe zusätzlicher Wärme durch die Umkehrströmungskonfiguration des Dieseloxidationskatalysators 134, wie oben beschrieben ist, jedoch gemindert werden kann. Bei dem Dieseloxidationskatalysator 134, bei dem ein Einlassstrom von Abgas durch einen äußeren Kreisring in einer ersten Richtung strömt und dann während eines DEF-Einspritzprozesses umgekehrt wird, um so durch das Übertragungsrohr 114 zu strömen, das durch eine Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 definiert ist, wird die Wärme, die durch die Innenwand 156 des Dieseloxidationskatalysators 134 übertragen wird, von dem Abgasstrom 102 rückgewonnen, wenn der Abgasstrom 102 durch das Übertragungsrohr 114 gelangt. Diese Wärmerückgewinnung ist besonders effektiv, wenn der Abgasstrom 102 durch die Einspritzung von DEF gekühlt wird, nachdem der Abgasstrom 102 den Dieseloxidationskatalysator 134 verlassen hat und bevor der Abgasstrom 102 durch das gesamte oder einen Teil des Übertragungsrohres 114 gelangt ist, das zur Aufnahme von Wärme von dem Dieseloxidationskatalysator 134 positioniert und konfiguriert ist.
Die Austrittsdüse 172 ist nahe dem zweiten Ende 108 des Gefäßes 104 angeordnet. Die Austrittsdüse 172 steht in Fluidkommunikation mit dem katalysierten Filter 170 und mit einem Austrittsflansch 126, der durch das Gefäß 104 an dem zweiten Ende 108 des Gefäßes 104 definiert ist. Die Austrittsdüse 172 ist zur Aufnahme des Abgasstromes 102 von dem katalysierten Filter 170 und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an den Austrittsflansch 126 konfiguriert. Die Austrittsdüse 172 kann derart konfiguriert sein, den Abgasstrom 102 von einer Richtung, die mit der Längsachse 132 ausgerichtet ist, zu einer Austrittsrichtung zu drehen, die zur Lieferung an einen Auspuff des Fahrzeugs geeignet ist. Die Austrittsdüse 172 ist zum Sammeln des Abgasstromes 102, der über die Austrittsebene des katalysierten Filters 170 aufgenommen wird, und zur Lieferung des Abgasstromes 102 an den Austrittsflansch 126 konfiguriert. Somit kann die Austrittsdüse 172 als ein Kegel oder als ein Teil eines Kegels konfiguriert sein, dessen Basis 146, die mit der Außenschale 112 des Gefäßes 104 in Kontakt steht, sich nahe dem Austritt des katalysierten Filters 170 befindet.
Um die Steuerung der Einspritzung von DEF in die Nachbehandlungskomponente 100 oder die Einführung von Wärme, um eine Regeneration eines oder mehrerer Subelemente der Nachbehandlungskomponente 100 auszulösen, zu unterstützen, können ein oder mehrere NOx-Sensoren an strategischen Orten in oder um die Nachbehandlungskomponente 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann ein NOx-Sensor in dem Einlassrohr 124 oder in dem Einlassdiffusor 122 stromaufwärts von dem Dieseloxidationskatalysator 134 angeordnet sein. Gleichermaßen kann ein anderer NOx-Sensor stromabwärts von dem katalysierten Filter 170 angeordnet sein, wie in der Austrittsdüse 172. Demgemäß kann eine Wirksamkeit der Nachbehandlungskomponente 100 bei der Reduzierung von NOx-Emissionen überwacht werden, und die Funktion und/oder Wartung der Nachbehandlungskomponente 100 kann durch die Steuerung beeinflusst werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 2 gezeigt ist, kann das Übertragungsrohr 114 durch die Innenwand 156 sowohl des Dieseloxidationskatalysators 134 als auch des katalysierten Filters 170 definiert sein. Demgemäß ist der Zwischendiffusor 162 benachbart dem zweiten Ende 108 des Gefäßes 104 angeordnet, und die Austrittsdüse 172 ist in dem Zwischenteil 110 des Gefäßes 104 angeordnet. Zusätzlich ist der Zwischendiffusor 162 benachbart dem zweiten Ende 108 angeordnet und ist nicht nur dazu konfiguriert, den Abgasstrom 102 auszudehnen, sondern auch die Richtung des Abgasstromes 102 umzukehren, um den Abgasstrom 102 zur Wechselwirkung mit dem katalysierten Filter 170 (d. h. zu dem Inneren des Gefäßes 104) zu lenken. Gemäß dieser Ausführungsform können die Austrittsdüse 172 und der Einlassdiffusor 122 durch gegenüberliegende Seiten eines einheitlichen Aufbaus, wie einem Blech, definiert sein.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 3 gezeigt ist, kann die Mehrzahl von Kanälen in dem Dieseloxidationskatalysator 134 quer zu der Längsachse 132 des Gefäßes 104 orientiert sein. Demgemäß kann der Einlassdiffusor 122 um den Umfang des Dieseloxidationskatalysators 134 angeordnet sein, und die Mehrzahl von Kanälen können zum Führen des Abgasstromes 102 direkt zu dem Übertragungsrohr 114 konfiguriert sein, in welchem das DEF in den Abgasstrom 102 eingespritzt wird, und worin der Abgasstrom 102 zu dem Zwischendiffusor 162 gelenkt und dorthin geführt wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 4 gezeigt ist, kann die Mehrzahl von Kanälen in dem Dieseloxidationskatalysator 134 sowohl quer zu als auch parallel zu der Längsachse 132 des Gefäßes 104 orientiert sein. Demgemäß kann der Einlassdiffusor 122 um den Umfang des Dieseloxidationskatalysators 134 angeordnet sein, und die Mehrzahl von Kanälen können zum radialen Führen des Abgasstromes 102 einwärts von der Außenschale 112, die als eine radial auswärtige Wand des Dieseloxidationskatalysators 134 dient, und zum Liefern des Abgasstromes 102 entlang der Längsachse 132 zu der Strömungsumkehreinrichtung 150 konfiguriert sein, die an dem ersten Ende 106 des Gefäßes 104 angeordnet ist.

Claims

Nachbehandlungskomponente (100) zur Aufnahme eines Abgasstromes (102) von einem Verbrennungsmotor, wobei die Nachbehandlungskomponente (100) umfasst: ein Gefäß (104), das ein erstes Ende (106), ein zweites Ende (108) und ein Zwischenteil (110) aufweist, das zwischen dem ersten Ende (106) und dem zweiten Ende (108) angeordnet ist, wobei das Gefäß (104) eine Längsachse (142) und eine Außenschale (112) umfasst, die einen Einlassdurchlass (118) und einen Auslassdurchlass (120) definiert; wobei der Einlassdurchlass (118) in Fluidkommunikation mit einem Einlassdiffusor (122) steht, der in dem Gefäß (104) angeordnet ist; wobei der Einlassdiffusor (122) in Fluidkommunikation mit dem Einlassdurchlass (118) und mit einem in dem Gefäß (104) angeordneten Dieseloxidationskatalysator (134) steht, der als ein ringförmiges Volumen mit einer Innenwand (156) und einer Außenwand (158) konfiguriert ist, das entlang der Längsachse (142) angeordnet ist, wobei der Dieseloxidationskatalysator (134) eine Mehrzahl schmaler Durchgänge definiert, die zwischen der Innenwand (156) und der Außenwand (158) angeordnet sind; wobei der Dieseloxidationskatalysator (134) in Fluidkommunikation mit dem Einlassdiffusor (122) und mit einem Übertragungsrohr (114) steht, das durch die Innenwand (156) des ringförmigen Dieseloxidationskatalysators (134) definiert ist; wobei das Übertragungsrohr (114) in Fluidkommunikation mit dem Dieseloxidationskatalysator (134) und mit einem in dem Gefäß (104) angeordneten Zwischendiffusor (162) steht; wobei der Zwischendiffusor (162) in Fluidkommunikation mit dem Übertragungsrohr (114) und mit einem in dem Gefäß (104) angeordneten katalysierten Filter (170) steht; wobei der katalysierte Filter (170) in Fluidkommunikation mit dem Zwischendiffusor (162) und mit dem Auslassdurchlass (120) steht.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsrohr (114) um die Längsachse (142) des Gefäßes (104) angeordnet ist; und wobei das ringförmige Volumen um das Übertragungsrohr (114) angeordnet ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei der Dieseloxidationskatalysator (134) eine Mehrzahl von Kanälen definiert, die im Wesentlichen parallel zu der Längsachse (142) des Gefäßes (104) angeordnet sind; ferner mit einer Strömungsumkehreinrichtung (150), die in dem Gefäß (104) in Fluidkommunikation mit dem Dieseloxidationskatalysator (134) und mit dem Übertragungsrohr (114) angeordnet ist, wobei die Strömungsumkehreinrichtung (150) zum Aufnehmen des Abgasstromes (102) von dem Dieseloxidationskatalysator (134) mit einer Strömungsrichtung, die entlang der Längsachse (142) zu dem ersten Ende (106) gerichtet ist, und zum Umkehren einer Richtung des Abgasstromes (102) konfiguriert ist, so dass er in einer Richtung entlang der Längsachse (142) weg von dem ersten Ende (106) strömt.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 3, wobei die Strömungsumkehreinrichtung (150) als eine Kuppel konfiguriert und an dem ersten Ende (106) des Gefäßes angeordnet ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei das Übertragungsrohr (114) ferner durch eine Innenwand des katalysierten Filters (170) definiert ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 5, wobei der Zwischendiffusor (162) benachbart dem zweiten Ende (108) des Gefäßes (104) angeordnet ist; wobei der Auslassdurchlass (120) in dem Zwischenteil (110) des Gefäßes (104) angeordnet ist; und wobei der Zwischendiffusor (162) zur Umkehr einer Richtung des Abgasstromes (102) konfiguriert ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 6, wobei der Auslassdurchlass (120) und der Einlassdiffusor (122) durch gegenüberliegende Seiten eines einheitlichen Aufbaus definiert sind.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei der Dieseloxidationskatalysator (134) eine Mehrzahl von Kanälen definiert, die im Wesentlichen quer zu der Längsachse (142) des Gefäßes (104) angeordnet sind; wobei der Einlassdiffusor (122) um den Umfang des Dieseloxidationskatalysators (134) angeordnet ist; und wobei die Mehrzahl von Kanälen zum direkten Führen des Abgasstromes (102) zu dem Übertragungsrohr (114) konfiguriert und angeordnet sind; und wobei das Übertragungsrohr (114) entlang der Längsachse (142) des Gefäßes angeordnet ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 8, ferner mit einer DEF-Einspritzeinrichtung (164), die zum Einspritzen von DEF-Fluid in den Abgasstrom (102) stromaufwärts von dem Zwischendiffusor (162) angeordnet ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 2, wobei der Dieseloxidationskatalysator (134) eine Mehrzahl von Kanälen definiert, die zur Aufnahme eines Abgasstromes (102) im Wesentlichen quer zu der Längsachse (142) des Gefäßes (104) und zum Austrag des Abgasstromes (102) im Wesentlichen parallel zu der Längsachse (142) des Gefäßes (104) angeordnet sind.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 10, ferner mit einer Strömungsumkehreinrichtung (150), die an dem ersten Ende (106) des Gefäßes (104) angeordnet ist; wobei der Einlassdiffusor (122) um den Umfang des Dieseloxidationskatalysators (134) angeordnet ist; und wobei die Mehrzahl von Kanälen derart konfiguriert ist, den Abgasstrom (102) radial einwärts von einer radial auswärtigen Wand des Dieseloxidationskatalysators (134) zu führen und den Abgasstrom (102) entlang einer Längsrichtung (142) zu der Strömungsumkehreinrichtung (150), die an dem ersten Ende (106) des Gefäßes (104) angeordnet ist, zu liefern.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei der Einlassdiffusor (122) derart konfiguriert ist, den Abgasstrom (102) von einer Einlassrichtung (138), die mit dem Einlassdurchlass (118) ausgerichtet ist, zu einer Oxidationskatalysatorrichtung (134) zu drehen, die mit einer Achse des Dieseloxidationskatalysators (134) ausgerichtet ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei der Einlassdiffusor (122) als ein Kegel konfiguriert ist, der um eine Längsachse (142) des Gefäßes (104) angeordnet ist, wobei eine Basis des Kegels mit der Außenschale (112) des Gefäßes (104) in Kontakt steht und ein Oberteil des Kegels mit einer Innenwand (156) des Dieseloxidationskatalysators (134) in Kontakt steht.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 1, ferner mit einer DEF-Einspritzeinrichtung (164), die an dem ersten Ende (106) des Gefäßes (104) angeordnet ist, wobei die DEF-Einspritzeinrichtung (164) in Fluidkommunikation mit einer Quelle von DEF-Fluid steht und zum Einspritzen von DEF-Fluid in den Abgasstrom (102) stromabwärts von dem Dieseloxidationskatalysator (134) konfiguriert ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei das Übertragungsrohr (114) ein erstes Mischteil (166) umfasst, das zum Mischen von DEF-Fluid in den Abgasstrom (102) konfiguriert ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 15, wobei das Übertragungsrohr ein zweites Mischteil umfasst, das zum Mischen von DEF-Fluid in den Abgasstrom konfiguriert ist.
Nachbehandlungskomponente nach Anspruch 16, wobei das erste Mischteil derart konfiguriert ist, an dem Abgasstrom eine Verwirbelungskomponente zu bewirken; und wobei das zweite Mischteil zum Modifizieren der Verwirbelungskomponente konfiguriert ist.