DE102015209165B4 - Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102015209165B4
DE102015209165B4 DE102015209165.1A DE102015209165A DE102015209165B4 DE 102015209165 B4 DE102015209165 B4 DE 102015209165B4 DE 102015209165 A DE102015209165 A DE 102015209165A DE 102015209165 B4 DE102015209165 B4 DE 102015209165B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
gas treatment
cleaning unit
treatment agent
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015209165.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102015209165A1 (de
Inventor
Peter Jarzombek
Onur Ulas Car
Frank Piritz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102015209165.1A priority Critical patent/DE102015209165B4/de
Publication of DE102015209165A1 publication Critical patent/DE102015209165A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015209165B4 publication Critical patent/DE102015209165B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/10—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the vehicle or its components
    • F01N2900/104—Battery status
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer von dem Abgas (2) durchströmten Abgasreinigungseinheit (3) und einer der Abgasreinigungseinheit (3) in Strömungsrichtung (A) des Abgases (2) nachgeordneten Einrichtung (4) zum Einleiten eines fluiden Abgasbehandlungsmittels (5) in Richtung auf die Abgaseinheit (3) hin, wobei die Abgasreinigungseinheit (3) einen mit dem Abgasbehandlungsmittel (5) in Kontakt tretenden Bereich (6) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass eine unerwünschte Reaktion zwischen Abgasbehandlungsmittel (5) und der Abgasreinigungseinheit (3) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (3) in dem Kontaktbereich (6) nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung versehen ist, die reaktionsarm in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel (5) ausgebildet ist, wobei die Abgasreinigungseinheit (3) in einem ersten Abschnitt (10) außerhalb des Kontaktbereichs (6) eine erste Beschichtung und in einem den Kontaktbereich (6) bildenden zweiten Abschnitt (11) keine Beschichtung oder eine zweite, in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel (5) reaktionsarme Beschichtung aufweist, und wobei erster und zweiter Abschnitt (10, 11) der Abgasreinigungseinheit (3) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Durch die aktuellen und zukünftigen Abgasgesetzgebungen wird es zunehmend schwieriger, die Grenzwerte bei Stickstoffoxiden (NOx)-Bestandteilen im Abgas und die Vorschriften bei den CO2 Emissionen einzuhalten. Aktuelle Abgassysteme mit auf der Basis einer selektiven katalytischen Reduktion arbeitenden Katalysatoren, sogenannte SCR-Katalysatoren (SCR steht für „selective catalytic reduction“), erfüllen diese Anforderungen, stoßen aber zunehmend an ihre funktionellen Grenzen. Für den optimalen Betrieb bzw. für hohe NOx-Konvertierungsleistungen benötigen derartige SCR-Systeme ein über den Querschnitt des Abgasstroms möglichst gleichmäßig verteiltes Reduktionsmittel beispielsweise in Form einer Harnstoff/Wasser-Lösung (HWL) bzw. ein möglichst gleichmäßig über den Querschnitt der Abgasströmung verteiltes Ammoniak (NH3)-Gas stromaufwärts von den beschichteten SCR-Komponenten. Die möglichst gleichmäßige Verteilung der HWL wird allgemein durch Mischelemente und durch eine ausreichende Strömungsstrecke des Abgases zwischen der Eindosierung des vorerwähnten Reduktionsmittels und dem SCR-Katalysator sichergestellt.
  • Lange Abgaslaufstrecken, auch Mischstrecken genannt, können aber insbesondere im Bereich der Nutzfahrzeuge zwar zu einer ausreichenden Gleichverteilung des Reduktionsmittels vor der SCR-Komponente führen, allerdings mit dem Nachteil von Bauraumproblemen und geringeren Temperaturen an den weiter stromabwärts gelegenen Komponenten, wie den vorgenannten SCR-Katalysatoren.
  • Aus dem Stand der Technik sind SCR-Systeme mit Dosiereinrichtungen stromaufwärts d.h. in Strömungsrichtung vor dem SCR-Katalysator bzw. einem Dieselpartikelfilter (DPF) mit SCR-Beschichtung bekannt. Aus der DE 10 2011 114 097 A1 ist es bekannt eine HWL entgegen der Richtung des Abgasstroms in die Abgasbehandlungseinrichtung einzuspritzen. Der Einspritzvorgang erfolgt hier beispielsweise in eine zum Katalysator führende Rohrleitung.
  • Aus der DE 10 2009 014 361 A1 ist eine Abgasbehandlungseinrichtung bekannt, bei der eine Dosiereinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher ein Reduktionsmittel an einer Einleitstelle in das Abgas einbringbar ist, wobei die Einleitstelle im Bereich einer Turbine eines Turboladers angeordnet ist. Die Turbine sorgt für ein intensives Durchmischen von Abgas und Reduktionsmittel.
  • Eine Abgasbehandlungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 10 2012 216 923 A1 bekannt. Diese Abgasbehandlungseinrichtung hat eine Reduktionsmittel-Ablenkeinrichtung, mittels der das zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingespritzte Reduktionsmittel weg von dem Katalysator abgelenkt wird. Das aus der HWL gebildete Ammoniak kann nämlich in Kontakt mit den katalytisch aktiven Edelmetallen des Katalysators zu einer unerwünschten Reaktion des Ammoniaks mit den Edelmetallen zu NOx führen, welche aus dem Abgas gerade entfernt werden sollen. Die Reduktionsmittel-Ablenkeinrichtung dient also dazu, einen unerwünschten Kontakt zwischen dem Reduktionsmittel und der Abgasreinigungseinheit, wie z. B. dem Dieseloxidationskatalysator (DOC), zu vermeiden. Allerdings führen derartige Ablenkeinrichtungen, wie z. B. gekrümmte oder abgewinkelte Ablenkelemente, zu einem erhöhten Systemgegendruck, welcher sich negativ auf die Verbrennung und die CO2-Emissionen auswirken kann.
  • Die DE 10 2006 038 904 A1 offenbart eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei ein flüssiges Abgasnachbehandlungsmittel entgegen der Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasreinigungseinrichtung derart in die Abgasanlage eindosiert wird, dass die heiße katalytische Stirnfläche der Abgasreinigungseinrichtung genutzt wird, um das Verdampfen des flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels zu begünstigen.
  • Aus der DE 10 2008 035 562 A1 ist ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Oxidationskatalysator und einem nachgeschalteten SCR-Katalysator bekannt, wobei ein flüssiges Hilfsmedium zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden entgegen der Strömungsrichtung des Abgases durch den Oxidationskatalysator in die Abgasanlage eindosiert wird, wobei die heiße auslassseitige Stirnfläche des Oxidationskatalysator genutzt wird, um das Verdampfen des Hilfsmediums zu verbessern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasbehandlungseinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche effizienter arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abgasbehandlungseinrichtung, insbesondere der oben angegebenen Art, mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Abgasreinigungseinheit im Gegensatz zum letztgenannten Stand der Technik gerade mit einem Kontaktbereich für das Abgasbehandlungsmittel, also beispielsweise das vorerwähnte Reduktionsmittel in Form der HWL, zu versehen und den Kontaktbereich derart auszugestalten, dass die zuvor in Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Nachteile der Bildung von NOx aufgrund einer unerwünschten Reaktion von Ammoniak und Edelmetall zu verhindern. Dazu weist die Abgasreinigungseinheit einen mit dem Abgasbehandlungsmittel in Kontakt tretenden Bereich - auch Kontaktbereich genannt - auf, welcher derart ausgebildet ist, dass eine unerwünschte Reaktion zwischen dem Abgasbehandlungsmittel und der Abgasreinigungseinheit vermieden wird. Erfindungsgemäß ist daher ein wirksamer Kontakt zwischen der Abgasreinigungseinheit und dem Abgasbehandlungsmittel sichergestellt. Eine derartige Abgasbehandlungseinrichtung vermeidet damit eine Erhöhung des Systemgegendrucks. Sie hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Abgasreinigungseinheit im Sinne einer Doppelwirkung nicht nur eine effektive Nachbehandlung des Abgases, nämlich beispielsweise eine Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO) in Kohlendioxid (CO2), sondern auch eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Abgasbehandlungsmittels über den Querschnitt des Abgasstroms bewirkt. Dies ist darauf zurück zu führen, dass die Abgasreinigungseinheit für das Abgasbehandlungsmittel gewissermaßen auch als Misch-/Prallelement dient, so dass auf der Abgasreinigungseinheit auftreffendes fluides Abgasbehandlungsmittel aufgrund des Aufpralleffektes gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt des Abgases verteilt wird. Dadurch kann es möglich sein, auf zusätzliche, den Druckverlust in der Abgasbehandlungseinrichtung erhöhende Mischelemente teilweise oder vollständig zu verzichten.
  • Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug handeln. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine Teil eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs sein. Die Brennkraftmaschine kann eine fremdgezündete Brennkraftmaschine oder - bevorzugt - eine selbstzündende Brennkraftmaschine sein.
  • Vorteilhafterweise sind die Abgasreinigungseinheit und die Einrichtung zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels derart zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass das Abgasbehandlungsmittel zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des Abgases, zum Ausbilden des Kontaktbereichs auf der Stirnfläche der Abgasreinigungseinheit auftreffend, spitz- oder sprühbar ist. Somit wird zumindest die Stirnfläche der Abgasreinigungseinheit auch als Einrichtung zum gleichmäßigen Verteilen des Abgasbehandlungsmittels im Abgasstrom eingesetzt, wodurch ein nachfolgender SCR-Katalysator effizienter arbeiten und NOx in Stickstoff (N2) umwandeln kann. Auch das Einleiten des Abgasbehandlungsmittels zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des Abgases bewirkt eine längere Mischstrecke und ermöglicht so eine kompaktere Bauweise der Abgasbehandlungseinrichtung.
  • Erfindungsgemäß ist die Abgasreinigungseinheit in dem Kontaktbereich nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung versehen, die reaktionsarm in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel ausgebildet ist. Insofern kann in einer ersten, vereinfachten Ausführungsform die Abgasreinigungseinheit im Kontaktbereich überhaupt keine Beschichtung, also insbesondere auch keine Edelmetallbeschichtung, aufweisen; in einer anderen Ausführungsform könnte die Abgasreinigungseinheit eine Beschichtung aufweisen, die, wie zuvor erwähnt zwar die Bildung von NOx vermeidet, jedoch beispielsweise CO aus dem Abgas abtrennt.
  • Dazu weist die Abgasreinigungseinheit in einem ersten Abschnitt außerhalb des Kontaktbereichs eine erste Beschichtung und einem den Kontaktbereich bildenden zweiten Abschnitt keine Beschichtung oder eine zweite, in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel reaktionsarme Beschichtung auf, wobei der erste und der zweite Abschnitt der Abgasreinigungseinheit konzentrisch zueinander und/oder in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander, mit dem zweiten Abschnitt zur Einrichtung zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels hin weisend, angeordnet sind. Dadurch entsteht eine kompakte Abgasreinigungseinheit, die in dem Bereich, wo sie mit dem Abgasbehandlungsmittel in Kontakt kommt, nachteilige Auswirkungen auf die Abgasbehandlung vermeidet.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das Abgasbehandlungsmittel ein Reduktionsmittel, die erste Beschichtung eine Edelmetall aufweisende Beschichtung und die zweite Beschichtung eine mittels selektiver katalytischer Reduktion wirksame Beschichtung oder eine Hydrolysebeschichtung. Gemäß dieser Weiterbildung kann also die Abgasreinigungseinheit zwei unterschiedliche Beschichtungen haben, die beide allerdings auf unterschiedliche Weise dazu dienen, Schadstoffe aus dem Abgasstrom abzutrennen.
  • Mit Vorteil bevorzugt ist das Reduktionsmittel eine Harnstoff/Wasser-Lösung HWL. Eine derartige Lösung ist aus der Praxis bekannt und wird bereits vielfach unter der Marke AdBlue® eingesetzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Abgasreinigungseinheit ein Katalysator oder ein Partikelfilter, insbesondere Ottopartikelfilter (OPF) oder Dieselpartikelfilter (DPF). Dadurch kann die erfindungsgemäße Abgasbehandlungseinrichtung auch bereits bei in der Praxis bewährten Anordnungen zum Einsatz kommen, ohne dass umfangreiche Umbauten an bestehenden Einheiten erforderlich sind.
  • Vorteilhafterweise ist der Katalysator ein Oxidationskatalysator OC. Diese sind in der täglichen Praxis vielfältig im Einsatz und haben sich zum Abtrennen von CO und von Kohlenwasserstoffen aus dem Abgasstrom und Überführung dieser Schadstoffe in Kohlendioxid bewährt.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung ist in Strömungsrichtung des Abgases des vor und /oder nach der Einrichtung zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels ein Mischelement vorgesehen, um eine gleichmäßige Verteilung des Abgasbehandlungsmittels im Abgasstrom, insbesondere über dessen Querschnitt, weiter zu verbessern.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
    • 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer Abgasbehandlungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 einen Längsschnitt durch eine Abgasreinigungseinheit der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 3 einen Längsschnitt durch eine Abgasreinigungseinheit der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
    • 4 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 5 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 6 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
    • 7 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten der Abgasbehandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • In 1 ist ein Teil einer Abgasbehandlungseinrichtung 1 für ein nicht näher gezeigtes Kraftfahrzeug teilweise im Schnitt dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Darstellung gemäß den 1 sowie 4 bis 7 die einen Schnitt symbolisierenden Diagonalschraffuren der besseren Übersicht halber weggelassen sind.
  • Das nicht näher gezeigte Kraftfahrzeug hat einen in den 4 bis 7 schematisch angedeuteten Motor 8, üblicherweise einen Verbrennungsmotor. Vorzugweise ist der Motor 8 ein Dieselmotor.
  • Die Abgasbehandlungseinrichtung 1 hat gemäß 1 eine von dem Abgas 2 durchströmte Abgasreinigungseinheit 3 und eine der Abgasreinigungseinheit 3 in Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2 nachgeordnete Einrichtung 4 zum Einleiten eines fluiden Abgasbehandlungsmittels 5 in Richtung auf die Abgasreinigungseinheit 3 hin.
  • Erfindungsgemäß weist die Abgasreinigungseinheit 3 einen mit dem Abgasbehandlungsmittel 5 in Kontakt tretenden Bereich 6, Kontaktbereich genannt, auf. Dieser Kontaktbereich 6 der Abgasreinigungseinheit 3 ist derart ausgebildet, dass eine unerwünschte Reaktion zwischen dem Abgasbehandlungsmittel 5 und der Abgasreinigungseinheit 3 vermieden wird.
  • Wie in 1 schematisch angedeutet sind die Abgasreinigungseinheit 3 und die Einrichtung 4 zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels 5 derart zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass das Abgasbehandlungsmittel 5 zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2, zum Ausbilden des Kontaktbereichs 6 auf der Stirnfläche 7 der Abgasreinigungseinheit 3 auftreffend, spitz-oder sprühbar ist. Dabei erstreckt sich, wie ebenfalls in 1 angedeutet, der Kontaktbereich 6 üblicherweise in radialer Richtung und in axialer Richtung der Abgasreinigungseinheit 3.
  • In dem Kontaktbereich 6, d.h. in dem Bereich, in dem nicht näher gezeigte Einbauten der Abgasreinigungseinheit 3 mit dem Abgasbehandlungsmittel 5 in Kontakt kommen, ist die Abgasreinigungseinheit 3 nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung versehen, die reaktionsarm in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel 5 ausgebildet ist, wie dies nachfolgend noch erläutert wird. Dazu weist die Abgasreinigungseinheit 3 in einem ersten Abschnitt 10 außerhalb des Kontaktbereichs 6 eine erste Beschichtung und in einem den Kontaktbereich 6 bildenden zweiten Abschnitt 11 keine Beschichtung oder eine zweite, in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel 5 reaktionsarme Beschichtung auf.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Abgasreinigungseinheit 3 sind gemäß 2 erster und zweiter Anschnitt 10, 11 konzentrisch zueinander und in Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2 hintereinander mit dem zweiten Abschnitt 11 zur Einrichtung 4 zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels 5 hin weisend angeordnet. Gemäß dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel der Abgasreinigungseinrichtung 3 sind erster und zweiter Abschnitt 10, 11 in Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2 hintereinander angeordnet, wobei der zweite Abschnitt in den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen zur Seite der Einrichtung 4 zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels hin angeordnet ist.
  • In den 1 bis 3 sind die Beschichtungen der Abgasreinigungseinheit 3 nicht gesondert dargestellt.
  • Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist das Abgasbehandlungsmittel 5 ein Reduktionsmittel, vorzugweise eine Harnstoff/Wasser-Lösung, zuvor bereits auch HWL genannt, die erste Beschichtung eine vorzugsweise Platin bzw. Palladium als Edelmetall enthaltende Beschichtung und die zweite Beschichtung eine mittels selektiver katalytischer Reduktion wirksame Beschichtung, nachfolgend auch SCR-Beschichtung genannt, oder eine Hydrolysebeschichtung. Die Hydrolysebeschichtung enthält beispielsweise Titandioxid. Mit einer derartigen Hydrolysebeschichtung kann die eingespritzte HWL zu Ammoniak NH3 umgewandelt werden. Die vorgenannte SCR-Beschichtung enthält beispielsweise Vanadium und/oder Wolfram und/oder Titanoxid, um den Anteil an Stickstoffoxiden NOx im Abgas zu reduzieren.
  • Die Abgasreinigungseinheit 3 ist beispielsweise ein Katalysator, vorzugsweise ein Oxidationskatalysator OC, oder ein Partikelfilter. Ein derartiger Katalysator dient dazu, Kohlenwasserstoffe bzw. CO aus dem Abgasstrom abzutrennen und in CO2 bzw. Wasser umzuwandeln.
  • In den 4 bis 7 sind schematisch vier unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Abgasstranges einschließlich der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungseinrichtung 1 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen jeweils gleiche gegenständliche Merkmale.
  • An den lediglich schematisch dargestellten Motor 8, eine Verbrennungskraftmaschine, in den Ausführungsbeispielen bevorzugt ein Dieselmotor, schließt sich jeweils ein Abgasturbolader 12 an, dessen in Strömungsrichtung vorderes Ende in die Abgasreinigungseinheit 3, beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator DOC mündet. Es ist aber auch möglich, den DOC als NOx-Speicherkatalysator auszubilden.
  • In den Ausführungsformen gemäß den 4 und 5 schließt sich an den DOC eine weitere Abgaseinheit 13, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter DPF an, während in den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 und 7 lediglich die Abgasreinigungseinheit 3, beispielsweise als DOC ausgeführt, vorhanden ist.
  • An den Ausgang der in den 4 und 5 gezeigten weiteren Abgasreinigungseinheit 13 bzw. an den Ausgang der in den 6 und 7 gezeigten Abgasreinigungseinheit 3 schließt sich die Einrichtung 4 zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels 5, nachfolgend auch kurz Dosiereinrichtung, genannt an.
  • In Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2 ist vor und/oder nach der Dosiereinrichtung 4 ein Mischelement 14 vorgesehen. Wie in den 4 bis 7 gezeigt, ist bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils ein Mischelement 14 vor und nach der Dosiereinrichtung 4 angeordnet. Wie zuvor bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Mischelement 14 um ein optionales Merkmal, mit dessen Hilfe die gleichmäßige Verteilung des Abgasbehandlungsmittels über den Strömungsquerschnitt weiter verbessert werden kann, sofern dies erforderlich ist. Die Mischelemente 14 können also auch entfallen.
  • In Strömungsrichtung des Abgases 2 schließt sich dann an die Dosiereinrichtung 4 bzw., sofern vorgesehen, an das nach der Dosiereinrichtung 4 eingebaute Mischelement 14 zumindest eine zusätzliche Abgasreinigungseinheit 15 an. Diese ist in dem Falle der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele ein SCR-Katalysator, mit welchem im Abgas enthaltene Stickstoffoxide NOx in Stickstoff N2 umgewandelt werden. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der SCR-Katalysator zusätzlich auch eine Edelmetallbeschichtung aufweisen.
  • Bei den in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die zusätzliche Abgasreinigungseinheit 15 beispielsweise ein mit einer SCR-Beschichtung versehener Dieselpartikelfilter, welcher im Falle des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels auch zusätzlich eine Edelmetallbeschichtung aufweisen kann.
  • An die zusätzliche Abgasreinigungseinheit 15 schließt sich im Fall der in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele in Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases 2 also stromabwärts der betreffenden zusätzlichen Abgasreinigungseinheit 15 noch eine weitere Abgasreinigungseinheit 16 an. Diese kann als SCR-Katalysator ausgebildet sein und zusätzlich jeweils auch eine Edelmetallbeschichtung aufweisen. Die zusätzlichen Abgasreinigungseinheiten 15 gemäß den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 werden auch SCR1, die zusätzlichen Abgasreinigungseinheiten 15 gemäß den 6 und 7 vereinfacht auch SCRF, während die noch weiteren Abgasreinigungseinheiten 16 gemäß den 5 und 6 vereinfachend auch SCR2 bezeichnet werden.
  • Mit Bezug insbesondere auf 1 kann aufgrund der Dosierung der HWL entgegen der Strömungsrichtung des Pfeils A des Abgases 2 und der teilweisen „Doppelnutzung“ der Dosierstrecke 17, zusammengesetzt aus dem Hinweg zur Abgasreinigungseinheit 3 hin und dem Rückweg zwischen dem Ausgang der Abgasreinigungseinheit 3 und dem Eingang in die zusätzliche Abgasreinigungseinheit 15, eine gleichmäßigere Verteilung des Abgasbehandlungsmittels 5 im Abgasstrom erreicht werden, ohne dass es dafür erforderlich ist, die Abgasbehandlungseinrichtung konstruktiv zu verlängern.
  • Wie zuvor erwähnt, dient auch die zusätzliche Funktion der Abgasreinigungseinheit 3 als Misch-/Prallelement dazu, das Abgasbehandlungsmittel 5 fein im Abgasstrom zu verteilten. Dadurch können die Mischelemente 14 einfacher ausgeführt werden oder wie im Falle des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ganz entfallen. Durch die dann kompaktere und kürzere Bauweise werden negative Temperatureffekte auf die Abgasreinigungseinheiten, insbesondere die Katalysatoren, vermieden. Der Systemdruck kann aufgrund der Verwendung einfacherer oder völlig entfallender Mischelemente verringert werden. Die Doppelfunktion der Abgasreinigungseinheit kann also die Gleichverteilung des Abgasbehandlungsmittels im Abgasstrom verbessern, ohne dass dadurch der Gegendruck erhöht wird. Letztlich kann dadurch insgesamt der Systemgegendruck verringert und die Konvertierungsleistung erhöht werden. Gesonderte Temperaturmaßnahmen sind nicht erforderlich, sodass die gesamte Abgasbehandlungseinrichtung insgesamt wirtschaftlicher und effizienter arbeiten kann.
  • Die axiale Länge 20 des zweiten Abschnitts der Abgasreinigungseinheit 3, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist, beträgt etwa 2 bis 50 Millimeter.
  • Die erfindungsgemäße Abgaseinrichtung arbeitet wie folgt.
  • Das Abgas 2 strömt gemäß 1 in Richtung der Pfeile A durch die Abgasbehandlungseinrichtung 1 und zwar zunächst über einen Krümmer 21 in die Abgasreinigungseinheit 3 und von dessen Stirnfläche 7 entlang der Dosierstrecke 17 zur zusätzlichen Abgasreinigungseinheit 15. Das Einleiten des Abgasbehandlungsmittels 5 über die Dosiereinrichtung 4 erfolgt im Bereich der Dosierstrecke 17 also zwischen der Abgasreinigungseinheit 3 und der zusätzlichen Abgasreinigungseinheit 15.
  • Dazu ist die Dosiereinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass sie das Abgasbehandlungsmittel 5 teilweise entgegen der Strömungsrichtung gemäß des Pfeils A des Abgases in Richtung auf die Stirnfläche 7 der Abgasreinigungseinheit 3 hin in die Abgasbehandlungseinrichtung einleitet. Dieses Einleiten erfolgt beispielsweise durch Einsprühen, wobei der Einsprühkegel 22 in 1 gestrichelt dargestellt ist. Der gesamte Pfad 23 des Abgasbehandlungsmittels ist in 1 strichpunktiert angedeutet. Der Kontaktbereich 6 der Abgasreinigungseinheit 3 mit dem Abgasbehandlungsmittel 5 ist festgelegt durch diejenige Fläche bzw. das Volumen, welche bzw. welches mit dem Abgasbehandlungsmittel in Berührung kommt. Es ist klar, dass die Abmessungen des Kontaktbereichs auch von der Art und Weise des Einleitens bzw. Einsprühens des Abgasbehandlungsmittels in die Abgasbehandlungseinrichtung abhängen.
  • Durch das Auftreffen des Abgasbehandlungsmittels auf die Abgasreinigungseinheit 3 insbesondere auf deren Kontaktbereich 6 arbeitet die Abgasreinigungseinheit auch als Misch-/Prallelement, wodurch sich das Abgasbehandlungsmittel relativ gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt des Abgases verteilt, dabei umgelenkt und vom Abgas auf der Dosierstrecke 17 zu der zusätzlichen Abgasreinigungseinheit 15 hin mitgerissen wird. Dort erfolgt dann aufgrund des inzwischen gebildeten Ammoniaks NH3 die Umwandlung der Stickstoffoxide NOx in Stickstoff N2.
  • Damit ist eine Abgasbehandlungseinrichtung geschaffen, welche sehr effizient arbeitet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgasbehandlungseinrichtung
    2
    Abgas
    3
    Abgasreinigungseinheit
    4
    Einrichtung zum Einleiten eines Abgasbehandlungsmittels (Dosiereinrichtung)
    5
    Abgasbehandlungsmittel
    6
    Kontaktbereich der Abgasreinigungseinheit
    7
    Stirnfläche der Abgasreinigungseinheit
    8
    Motor
    10
    erster Abschnitt der Abgasreinigungseinheit
    11
    zweiter Abschnitt der Abgasreinigungseinheit
    12
    Abgasturbolader
    13
    weitere Abgasreinigungseinheit
    14
    Mischelement
    15
    zusätzliche Abgasreinigungseinheit
    16
    noch eine weitere Abgasreinigungseinheit
    17
    Dosierstrecke
    20
    Länge des zweiten Abschnitts der Abgasreinigungseinheit
    21
    Krümmer
    22
    Einsprühkegel
    23
    Pfad des Abgasbehandlungsmittels
    Pfeil A
    Strömungsrichtung des Abgases

Claims (7)

  1. Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer von dem Abgas (2) durchströmten Abgasreinigungseinheit (3) und einer der Abgasreinigungseinheit (3) in Strömungsrichtung (A) des Abgases (2) nachgeordneten Einrichtung (4) zum Einleiten eines fluiden Abgasbehandlungsmittels (5) in Richtung auf die Abgaseinheit (3) hin, wobei die Abgasreinigungseinheit (3) einen mit dem Abgasbehandlungsmittel (5) in Kontakt tretenden Bereich (6) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass eine unerwünschte Reaktion zwischen Abgasbehandlungsmittel (5) und der Abgasreinigungseinheit (3) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (3) in dem Kontaktbereich (6) nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung versehen ist, die reaktionsarm in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel (5) ausgebildet ist, wobei die Abgasreinigungseinheit (3) in einem ersten Abschnitt (10) außerhalb des Kontaktbereichs (6) eine erste Beschichtung und in einem den Kontaktbereich (6) bildenden zweiten Abschnitt (11) keine Beschichtung oder eine zweite, in Bezug auf das Abgasbehandlungsmittel (5) reaktionsarme Beschichtung aufweist, und wobei erster und zweiter Abschnitt (10, 11) der Abgasreinigungseinheit (3) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  2. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (3) und Einrichtung (4) zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels (5) derart zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass das Abgasbehandlungsmittel (5) zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung (A) des Abgases (2), zum Ausbilden des Kontaktbereichs (6) auf der Stirnfläche (7) der Abgasreinigungseinheit (3) auftreffend, spritz- oder sprühbar ist.
  3. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungsmittel (5) ein Reduktionsmittel, die erste Beschichtung eine Edelmetall aufweisende Beschichtung und die zweite Beschichtung eine mittels selektiver katalytischer Reduktion wirksame Beschichtung oder eine Hydrolysebeschichtung ist.
  4. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel eine Harnstoff/Wasser-Lösung ist.
  5. Abgasbehandlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinheit (3) ein Katalysator oder ein Partikelfilter ist.
  6. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Oxidationskatalysator ist.
  7. Abgasbehandlungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (A) des Abgases (2) vor und/oder nach der Einrichtung (4) zum Einleiten des Abgasbehandlungsmittels (5) ein Mischelement (14) vorgesehen ist.
DE102015209165.1A 2015-05-20 2015-05-20 Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Active DE102015209165B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015209165.1A DE102015209165B4 (de) 2015-05-20 2015-05-20 Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015209165.1A DE102015209165B4 (de) 2015-05-20 2015-05-20 Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015209165A1 DE102015209165A1 (de) 2016-11-24
DE102015209165B4 true DE102015209165B4 (de) 2023-08-03

Family

ID=57231565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015209165.1A Active DE102015209165B4 (de) 2015-05-20 2015-05-20 Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015209165B4 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006038904A1 (de) 2006-08-18 2008-02-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Zugabe mindestens eines Reaktanden zu einem Abgasstrom und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Abgasstroms einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008035562A1 (de) 2008-07-30 2010-02-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasreinigungssystem für Dieselmotoren von Nutzkraftfahrzeugen
DE102009014361A1 (de) 2009-03-21 2010-09-23 Daimler Ag Abgasbehandlungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Abgasbehandlungseinrichtung
DE102011114097A1 (de) 2011-09-22 2013-03-28 Alantum Europe Gmbh Anordnung zur Nachbehandlung des Abgases eines Verbrennungsmotors
DE102012216923A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006038904A1 (de) 2006-08-18 2008-02-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren zur Zugabe mindestens eines Reaktanden zu einem Abgasstrom und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Abgasstroms einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008035562A1 (de) 2008-07-30 2010-02-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasreinigungssystem für Dieselmotoren von Nutzkraftfahrzeugen
DE102009014361A1 (de) 2009-03-21 2010-09-23 Daimler Ag Abgasbehandlungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Abgasbehandlungseinrichtung
DE102011114097A1 (de) 2011-09-22 2013-03-28 Alantum Europe Gmbh Anordnung zur Nachbehandlung des Abgases eines Verbrennungsmotors
DE102012216923A1 (de) 2012-09-20 2014-03-20 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015209165A1 (de) 2016-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013210799C5 (de) Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
EP2691618B1 (de) Kompakte abgasbehandlungseinheit mit mischbereich und verfahren zur vermischung eines abgases
EP3478947B1 (de) Mischervorrichtung für ein abgasnachbehandlungssystem eines kraftfahrzeugs, abgasnachbehandlungssystem und kraftfahrzeug
DE102009053950A1 (de) Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen
DE102012014334A1 (de) Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
DE102011013335A1 (de) Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
WO2013010700A1 (de) Anordnung zum einbringen eines zusatzstoffes in einen gasstrom
DE112012006958T5 (de) Oberflächenausführung mit Schutz vor Ablagerungsbildung für Abgasanlagenmischer
DE112017007996T5 (de) Einspritzdüsenkegel nach Art einer Venturidüse
DE102016006606A1 (de) Abgaskrümmer
WO2016062395A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung für eine verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens
DE102014223382A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Nachbehandlung der Abgase einer Brennkraftmaschine und entsprechende Vorrichtung
DE19963394A1 (de) Vorrichtung zur Aerosolbildung und Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
DE102012014528A1 (de) Mehrstufiger Plattenmischer
DE102017125619A1 (de) Abgasanlage zur kompakten und effizienten Nachbehandlung und Schalldämpfung des Abgases
DE102010039121A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
WO2020108991A1 (de) Kompakt bauendes abgasnachbehandlungssystem
DE102015209165B4 (de) Abgasbehandlungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP3068986A1 (de) Einspritzmodul und abgasstrang mit einspritzmodul
EP3050615A1 (de) Strömungseinheit, Abgasreinigungsanlage und Verfahren für eine Abgasreinigungsanlage
EP2325450B1 (de) Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
EP2166206B1 (de) Dosiervorrichtung zur Zudosierung eines Reduktionsmittels, insbesondere für eine selektive katalytische Reduktion, in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine
DE102014217844A1 (de) Abgasbehandlungsanlage für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
EP3752721B1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung zum eindosieren eines flüssigen abgasnachbehandlungsmittels
DE102005041733A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit integrierter Fluidinjektionseinheit

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division