DE102016110319A1 - Method and device for generating ammonia in an exhaust gas stream of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak in einem Abgasstrom (5) einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, aus einer durch einen Injektor (1) eingedüsten wässrigen Harnstofflösung. Bei dem Verfahren erfolgt ein Trennen eines ersten Teilstroms (18) und eines zweiten Teilstroms (19) des Abgasstroms, wobei ein erster Teilstrom (18) des Abgasstromes (5) getrennt von einem zweiten Teilstrom (19) in einem Innengehäuse (10) geführt wird, welches von einem Außengehäuse (2) umgeben ist, so dass der zweite Teilstrom (19) des Abgasstromes (5) zwischen Innengehäuse (10) und Außengehäuse (2) strömen kann. Außerdem erfolgt eine Injektion von wässriger Harnstofflösung im Wesentlichen in den ersten Teilstrom (18) und Heizen und Mischen der eingedüsten wässrigen Harnstofflösung und des ersten Teilstroms in dem Innengehäuse (10). Darüber hinaus erfolgt ein Verzögern des ersten Teilstroms des Abgasstroms in dem Innengehäuse, so dass eine Verweilzeit des Abgasstroms in dem Innengehäuse erhöht wird und ein Leiten des entstandenen Gemisches durch einen Hydrolysekatalysator (3) in einem Endbereich des Innengehäuses (20), sowie das Zusammenführen der Teilströme (18, 19) stromabwärts von dem Hydrolysekatalysator, stattfindet.The invention relates to a method for producing ammonia in an exhaust gas stream (5) of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, from an aqueous urea solution injected by an injector (1). In the method, a first partial flow (18) and a second partial flow (19) of the exhaust gas flow are separated, a first partial flow (18) of the exhaust gas flow (5) being conducted separately from a second partial flow (19) in an inner housing (10) , which is surrounded by an outer housing (2), so that the second partial flow (19) of the exhaust gas stream (5) between the inner housing (10) and outer housing (2) can flow. In addition, an injection of aqueous urea solution substantially into the first partial flow (18) and heating and mixing of the injected aqueous urea solution and the first partial flow in the inner housing (10). In addition, a delay of the first partial flow of the exhaust gas flow in the inner housing, so that a residence time of the exhaust gas flow is increased in the inner housing and passing the resulting mixture by a hydrolysis catalyst (3) in an end portion of the inner housing (20), and the merging of the Partial streams (18, 19) downstream of the hydrolysis catalyst takes place.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von Ammoniak in einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors. Bei modernen Kraftfahrzeugen werden die Abgase von Verbrennungsmotoren gereinigt, um möglichst wenig Schadstoff in die Umgebungsluft abzugeben. Insbesondere werden Stickoxide mit dem sogenannten SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction) gereinigt, wofür gewisse Mengen von Reduktionsmittel, insbesondere Ammoniak, vor dieser Reinigung in das Abgas eingespeist werden müssen. The present invention relates to the production of ammonia in an exhaust gas stream of an internal combustion engine, in particular a diesel engine. In modern motor vehicles, the exhaust gases are cleaned by internal combustion engines in order to release as little pollutant into the ambient air. In particular, nitrogen oxides are purified by the so-called SCR process (Selective Catalytic Reduction), for which purpose certain amounts of reducing agent, in particular ammonia, have to be fed into the exhaust gas before this purification.
Im Stand der Technik sind viele unterschiedliche Verfahren zur Bereitstellung von Ammoniak bekannt, wobei sich die vorliegende Erfindung mit der Erzeugung von Ammoniak aus einer wässrigen Harnstofflösung beschäftigt. Harnstoff in wässriger Lösung wird typischerweise in einem separaten Tank in einem Kraftfahrzeug mitgeführt und bei Bedarf dem Abgasreinigungssystem zugeführt. Many different methods of providing ammonia are known in the art, and the present invention is concerned with the production of ammonia from an aqueous urea solution. Urea in aqueous solution is typically carried in a separate tank in a motor vehicle and supplied to the exhaust gas purification system as needed.
Auch für die Art der Zuführung sind sehr unterschiedliche Systeme bekannt. So kann die wässrige Lösung direkt in einen Abgasstrom eingespritzt werden. Es ist aber auch die Erzeugung von Ammoniak aus der wässrigen Harnstofflösung mittels eines sogenannten Ammoniakgenerators außerhalb des Abgasstroms bekannt, wobei dann erst das erzeugte Ammoniak dem Abgas zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Erzeugung von Ammoniak aus einer wässrigen Harnstofflösung mittels eines Ammoniakgenerators, der das Ammoniak in einem Teilstrom des Abgases erzeugt. Solche Systeme sind beispielsweise aus der
Ausgehend von den bekannten Systemen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak in einem Abgasstrom zu schaffen, sowie eine kompakte Komponente bereitzustellen, die in ein Abgassystem stromaufwärts von einem SCR-Katalysator angeordnet werden kann und die die störungsfreie Bereitstellung von für die Abgasreinigung geeigneten Mengen von Ammoniak ermöglicht. Starting from the known systems, it is an object of the present invention to provide an improved method for generating ammonia in an exhaust gas stream, and to provide a compact component which can be arranged in an exhaust system upstream of an SCR catalyst and which ensures the trouble-free provision of suitable quantities of ammonia for the exhaust gas purification.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und eine Abgasbehandlungskomponente gemäß dem Anspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen, die einzeln und in technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert verwirklicht werden können, sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben. To achieve this object, a method according to
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak in einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, aus einer durch einen Injektor eingedüsten wässrigen Harnstofflösung weist folgende Schritte auf:
- a) ein erster Teilstrom und ein zweiter Teilstrom des Abgasstroms werden voneinander getrennt,
- b) ein erster Teilstrom des Abgasstroms wird getrennt von einem zweiten Teilstrom in einem Innengehäuse geführt, welches von einem Außengehäuse umgeben ist, so dass der zweite Teilstrom des Abgasstroms zwischen Innengehäuse und Außengehäuse strömen kann,
- c) die Injektion von wässriger Harnstofflösung erfolgt im Wesentlichen in den ersten Teilstrom, wobei dieser in dem Innengehäuse beheizbar ist und mit der eingedüsten wässrigen Harnstofflösung gemischt wird,
- d) in dem Innengehäuse erfolgt eine Verzögerung des ersten Teilstroms des Abgasstroms, so dass eine Verweilzeit des Abgasstroms in dem Innengehäuse erhöht wird.
- e) in einem Endbereich des Innengehäuses wird das entstehende Gemisch durch einen Hydrolysekatalysator geleitet und
- f) stromabwärts von dem Hydrolysekatalysator werden die Teilströme wieder zusammengeführt.
- a) a first partial flow and a second partial flow of the exhaust gas flow are separated from one another,
- b) a first partial flow of the exhaust gas flow is conducted separately from a second partial flow in an inner casing, which is surrounded by an outer casing, so that the second partial flow of the exhaust gas flow can flow between inner casing and outer casing,
- c) the injection of aqueous urea solution takes place essentially in the first partial flow, wherein this is heatable in the inner housing and mixed with the injected urea aqueous solution,
- d) in the inner housing there is a delay of the first partial flow of the exhaust gas flow, so that a residence time of the exhaust gas flow in the inner housing is increased.
- e) in an end region of the inner housing, the resulting mixture is passed through a hydrolysis catalyst and
- f) downstream of the hydrolysis catalyst, the partial streams are brought together again.
Der erste Teilstrom kann auch als innerer Teilstrom bezeichnet werden. Der zweite Teilstrom kann auch als äußerer Teilstrom bezeichnet werden. Durch die Möglichkeit der Beheizung des ersten Teilstroms kann die Ammoniakerzeugung unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Abgasstroms aufrechterhalten werden. Darüber hinaus können unerwünschte Ablagerungen an einem Injektor zur Zugabe von wässriger Harnstofflösung in den Abgasstrom und in der Umgebung des Injektors vermieden werden. Auch kann die Ammoniakproduktion leichter an unterschiedliche Abgasvolumina pro Zeiteinheit angepasst werden. The first partial flow can also be referred to as inner partial flow. The second partial flow can also be referred to as an external partial flow. Due to the possibility of heating the first partial flow, the ammonia production can be maintained independently of the respective temperature of the exhaust gas flow. In addition, undesirable deposits on an injector for adding aqueous urea solution into the exhaust stream and around the injector can be avoided. Also, the ammonia production can be easily adapted to different exhaust gas volumes per unit time.
Gemäß Schritt c) ist der erste Teilstrom in dem Innengehäuse beheizbar. Bevorzugt erfolgt die Beheizung des ersten Teilstroms durch ein Heizelement, insbesondere einen zentral und koaxial angeordneten elektrisch betriebenen Heizstab. Heizstäbe sind im Stand der Technik in verschiedensten Ausführungen bekannt und elektrische Energie für ihren Betrieb steht in jedem Kraftfahrzeug zur Verfügung. Eine Beheizung erfolgt bei der Durchführung des beschriebenen Verfahrens bevorzugt nur wenn sehr selten auftretende Sondersituationen des Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine auftreten. Derartige Sondersituationen umfassen beispielsweise folgende Betriebssituationen:
- – Betriebssituation direkt nach dem ersten Start einer Verbrennungskraftmaschine bei niedrigen Umgebungstemperaturen;
- – Hochlastbetrieb mit einem Lastanteil von mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 80 %, insbesondere Vollastbetrieb unmittelbar nachfolgendend zu Betriebsphasen mit Niedriglastbetrieb mit einem Lastanteil unter 20 %, bevorzugt unter 10 % oder sogar unter 5 %, insbesondere Leerlaufbetrieb oder Schubbetrieb.
- - Operating situation directly after the first start of an internal combustion engine at low ambient temperatures;
- - High load operation with a load share of more than 50%, preferably more than 80%, in particular full load immediately after operating phases with low load operation with a load rate less than 20%, preferably less than 10% or even less than 5%, in particular idling or coasting.
Direkt nach dem Kaltstart ist eine Abgasbehandlungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug üblicherweise noch sehr kalt. Eine niedrige Temperatur kann hier mit der Beheizung ausgeglichen werden. Immediately after the cold start, an exhaust gas treatment device in a motor vehicle is usually still very cold. A low temperature can be compensated here with the heating.
Bei einem Hochlastbetrieb in direkter Folge nach einem Niedriglastbetrieb können in einer Abgasbehandlungsvorrichtung ebenfalls niedrige Temperaturen auftreten, die mit der Beheizung ausgeglichen werden können. In a high-load operation in direct succession after a low-load operation, low temperatures can also occur in an exhaust gas treatment device, which can be compensated with the heating.
Der Volllastbetrieb ist hier ein Fall des Hochlastbetriebs. Der Leerlaufbetrieb und der Schubbetrieb sind hier ein Fall des Niedriglastbetriebs. Full load operation is a case of high load operation here. The idling operation and the overrun operation are here a case of the low load operation.
Der Begriff „Schubbetrieb“ umfasst hier Betriebsphasen, in welchen die Verbrennungskraftmaschine geschleppt wird, also von der Bewegung des Kraftfahrzeugs in Drehbewegung gehalten wird. In einem Schubbetrieb findet üblicherweise keine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine statt. Es wird der Verbrennungskraftmaschine kein Kraftstoff zugeführt. Ein solcher Betrieb findet beispielsweise statt, wenn ein Kraftfahrzeug mit eingekoppelter Verbrennungskraftmaschine bergab rollt. Dann können sich hohe Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine einstellen. Die Verbrennungskraftmaschine arbeitet gegebenenfalls wie eine Luftpumpe, die Luft in die Abgasbehandlungsvorrichtung fördert. Diese Luft kann in einem Abgassystem zu einer starken Abkühlung führen. The term "overrun operation" here includes operating phases in which the internal combustion engine is towed, that is kept in rotational motion by the movement of the motor vehicle. In a coasting operation usually no combustion takes place in the internal combustion engine. There is no fuel supplied to the internal combustion engine. Such operation takes place, for example, when a motor vehicle with a coupled internal combustion engine rolls downhill. Then high speeds of the internal combustion engine can stop. Optionally, the internal combustion engine functions as an air pump that conveys air into the exhaust treatment device. This air can lead to a strong cooling in an exhaust system.
Mit der in Schritt d) erfolgenden Verzögerung des ersten Teilstroms wird hier insbesondere erreicht, dass der erste Teilstrom wesentlich langsamer strömt, als der zweite Teilstrom. Dies kann anhand von zwei (gedanklichen) Volumenabschnitten des Abgasstroms erläutert werden. Diese beiden (gedanklichen) Volumenabschnitte des Abgasstroms liegen in einer (gedanklichen) Einlass-Querschnittsebene durch den Abgasstrom auf Höhe eines Gehäuseeinlasses des Innengehäuses unmittelbar zueinander benachbart. Diese (gedanklichen) Volumenabschnitte des Abgasstroms werden dann durch die Trennung der beiden Teilströme (erster Teilstrom und zweiter Teilstrom) derart aufgeteilt, dass ein erster Volumenabschnitt dem ersten Teilstrom und ein zweiter Volumenabschnitt dem zweiten Teilstrom zugeführt wird. Dann erreicht der, dem ersten Teilstrom zugeführte, Volumenabschnitt eine (gedankliche) Auslass-Querschnittsebene auf Höhe eines Gehäuseauslasses des Innengehäuses wesentlich später als der dem zweiten Teilstrom zugeführte Volumenabschnitt. Eine erste Zeitspanne, die ein erster Volumenabschnitt im ersten Teilstrom benötigt, um eine gedankliche Auslass-Querschnittsebene zu erreichen, ist vorzugsweise mindestens doppelt so groß, wie eine zweite Zeitspanne, die ein zweiter Volumenabschnitt im zweiten Teilstrom benötigt, um die Auslass-Querschnittsebene zu erreichen. Ganz besonders bevorzugt ist diese erste Zeitspanne aber sogar mindestens fünfmal so groß oder sogar mindestens zehnmal so groß. Bevorzugt wird der erste Teilstrom des Abgases im Inneren des Innengehäuses wendelförmig geführt. Hierdurch wird einerseits die Mischung mit wässriger Harnstofflösung begünstigt und andererseits die Aufenthaltsdauer des ersten Teilstroms im Innengehäuse vergrößert. Auf diese Weise kann eine effektive Enthalpiezufuhr, (Vermischung, Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse) bewirkt werden. With the delay of the first partial flow taking place in step d), it is achieved in particular here that the first partial flow flows much slower than the second partial flow. This can be explained on the basis of two (mental) volume sections of the exhaust gas flow. These two (mental) volume sections of the exhaust gas flow are in an (intellectual) inlet cross-sectional plane through the exhaust gas flow at the level of a housing inlet of the inner housing immediately adjacent to each other. These (intellectual) volume sections of the exhaust gas flow are then divided by the separation of the two partial flows (first partial flow and second partial flow) such that a first volume section is supplied to the first partial flow and a second volume section to the second partial flow. Then, the volume portion supplied to the first partial flow reaches an (intellectual) outlet cross-sectional plane at the level of a housing outlet of the inner housing substantially later than the volume portion supplied to the second partial flow. A first period of time, which a first volume section in the first partial flow requires in order to reach an intellectual outlet cross-sectional plane, is preferably at least twice as large as a second time span which a second volume section in the second partial flow requires to reach the outlet cross-sectional plane , Most preferably, this first period of time but even at least five times as large or even at least ten times as large. Preferably, the first partial flow of the exhaust gas is guided helically in the interior of the inner housing. As a result, on the one hand, the mixture is favored with aqueous urea solution and on the other hand increases the residence time of the first partial flow in the inner housing. In this way, an effective Enthalpiezufuhr, (mixing, evaporation, thermolysis and hydrolysis) can be effected.
Die Zeitspanne, die ein, dem ersten Teilstrom zugehöriger, erster Volumenabschnitt des Abgasstroms benötigt, um von der Einlass-Querschnittsebene zu der Auslass-Querschnittsebene zu gelangen, entspricht der weiter oben angesprochenen Verweilzeit des Abgasstroms in dem Innengehäuse. Die Verweilzeit ist dementsprechend vorzugsweise mindestens doppelt so lang, bevorzugt mindestens fünfmal so lang und besonders bevorzugt mindestens zehnmal so lang wie die zweite Zeitspanne. The time required for a first volume section of the exhaust gas flow associated with the first partial flow to pass from the inlet cross-sectional plane to the outlet cross-sectional plane corresponds to the above-mentioned residence time of the exhaust gas flow in the inner housing. Accordingly, the residence time is preferably at least twice as long, preferably at least five times as long and particularly preferably at least ten times as long as the second time span.
Es hat sich herausgestellt, dass für eine vollständige Umsetzung von Harnstoff in Ammoniak durch Hydrolyse eine chemisch/physikalische Prozesszeit von mindestens etwa 0,2 Sekunden erforderlich ist. Das beschriebene Verfahren sowie eine für das beschriebene Verfahren vorgesehene Abgasbehandlungskomponente werden daher bevorzugt so ausgelegt, dass die Verweilzeit des ersten Teilstromes im Innengehäuse diese Prozesszeit bei allen relevanten Betriebsbedingungen erreicht oder möglichst überschreitet und damit bevorzugt größer als 0,2 Sekunden ist. Bevorzugt überschreitet die Verweilzeit des ersten Teilstroms bei allen relevanten Betriebsbedingungen sogar 0,4 Sekunden. Dies kann durch einen geeigneten Aufbau und eine geeignete Auslegung der für das beschriebene Verfahren vorgesehenen Abgasbehandlungskomponente erreicht werden, wobei konkrete Merkmale der Abgasbehandlungskomponente zur Erreichung dieses Ziels nachfolgend noch detailliert beschrieben werden. Durch die Verzögerung des ersten Teilstroms kann erreicht werden, dass die Verweilzeit des ersten Teilstroms in dem Innengehäuse immer eingehalten wird, wenn dies erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für Leerlaufbetrieb und den Teillastbetrieb bis zu einem Volllastanteil von 30 %, bevorzugt 40 % und besonders bevorzugt 50%. Bei einem Teillastbetrieb mit einem höheren Lastanteil ist es regelmäßig nicht mehr erforderlich, dass die Verweilzeit größer ist als die beschriebene Prozesszeit, weil ein Betrieb mit einem höheren Lastanteil regelmäßig mit derart hohen Abgastemperaturen einhergeht, dass auch eine Unterschreitung der Prozesszeit akzeptabel ist. Vermischung, Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse können dann teilweise auch nach der Zusammenführung von erstem Teilstrom und zweitem Teilstrom stattfinden. Die genannten Volllastanteile von bis zu 30 %, bevorzugt bis zu 40 % und besonders bevorzugt bis zu 50 % werden hier als die „relevanten Betriebsbedingungen“ bezeichnet. It has been found that for complete conversion of urea into ammonia by hydrolysis, a chemical / physical process time of at least about 0.2 seconds is required. The described method and an exhaust gas treatment component provided for the described method are therefore preferably designed such that the residence time of the first partial flow in the inner housing reaches or, if possible, exceeds this process time under all relevant operating conditions and is thus preferably greater than 0.2 seconds. The residence time of the first partial flow preferably exceeds 0.4 seconds under all relevant operating conditions. This can be achieved by a suitable structure and a suitable design of the exhaust gas treatment component provided for the described method, specific features of the exhaust gas treatment component for achieving this goal being described in detail below. Due to the delay of the first partial flow can be achieved that the residence time of the first partial flow in the inner housing is always maintained, if necessary. This applies in particular to idling operation and partial load operation up to a full load fraction of 30%, preferably 40% and particularly preferably 50%. At a Part load operation with a higher proportion of load, it is regularly no longer necessary that the residence time is greater than the process time described, because an operation with a higher load share is regularly associated with such high exhaust gas temperatures that even below the process time is acceptable. Mixing, evaporation, thermolysis and hydrolysis can then take place partly after the merger of the first partial flow and the second partial flow. The said full load shares of up to 30%, preferably up to 40% and particularly preferably up to 50% are referred to herein as the "relevant operating conditions".
Die Tatsache, dass die erste Zeitpanne bzw. die Verweilzeit bei allen relevanten Betriebsbedingungen größer als 0,2 Sekunden ist, ermöglicht es, dass die vollständige Umsetzung von wässriger Harnstofflösung zu Ammoniak im Wesentlichen unabhängig von dem Volumenstrom des Abgases insgesamt ist und in gleichbleibender Qualität erfolgt. Die Reduzierung der Verweilzeit könnte nämlich zu einer unzureichenden Umsetzung der Harnstofflösung zu Ammoniak führen. Bevorzugt ist durch die Einhaltung der Verweilzeit bei allen hier als „relevant“ bezeichneten Betriebsbedingungen“ die Beheizung nur in den oben genannten sehr selten auftretenden Sondersituationen des Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine erforderlich. The fact that the first time span or residence time is greater than 0.2 seconds under all relevant operating conditions allows the complete conversion of aqueous urea solution to ammonia to be substantially independent of the total volume flow of the exhaust gas and to be of consistent quality , The reduction of the residence time could in fact lead to an insufficient conversion of the urea solution to ammonia. By observing the residence time in all of the operating conditions referred to herein as "relevant", heating is preferably required only in the above-mentioned very rare special situations of operation of an internal combustion engine.
Die Aufteilung zwischen erstem und zweitem Teilstrom, bei der vorzugsweise ein Anteil von 5–10 % für den ersten Teilstrom erreicht werden sollte, ergibt sich einerseits aus den Strömungswiderständen der beiden Strömungswege und andererseits wird diese Aufteilung aber auch durch Strömungsbeeinflussungsmittel, insbesondere mindestens eine Einlassblende und/oder mindestens ein quer zum ersten Teilstrom im Innengehäuse angeordnetes Staumittel, insbesondere eine perforierte Scheibe, bewirkt. Durch geeignete Dimensionierung dieser Strömungsbeeinflussungsmittel kann der erste Teilstrom für unterschiedliche Abgassysteme in die gewünschte Größenordnung gebracht werden. Durch geeignete Versuche ist es insbesondere auch möglich, an einer Abgasbehandlungskomponente zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens Strömungsbeeinflussungsmittel an einem Gehäuseeinlass und einem Gehäuseauslass so zu gestalten, dass die prozentuale Aufteilung des ersten Teilstroms und des zweiten Teilstroms weitgehend entkoppelt von der Größe des Abgasstroms insgesamt (bestehend aus dem ersten Teilstrom und dem zweiten Teilstrom) eingestellt sind. Fast alle Bauteile des Innengehäuses und seine Einbauten eignen sich konstruktiv zur Strömungsbeeinflussung und zur Beeinflussung des Strömungswiderstandes in Abhängigkeit vom Druck und/oder Volumenstrom des Abgases. So können insbesondere Bauform des Hydrolysekatalysators, Einlassblende, Staumittel und Strömungsleitstruktur so aufeinander abgestimmt und gewählt werden, dass eine weitgehende Entkopplung des ersten Teilstromes vom Gesamtvolumenstrom des Abgases erreicht wird. The division between the first and second partial flow, in which preferably a proportion of 5-10% for the first partial flow should be achieved, on the one hand from the flow resistance of the two flow paths and on the other hand, this distribution is also by flow influencing means, in particular at least one inlet panel and / or at least one transversely to the first partial flow arranged in the inner housing Staumittel, in particular a perforated disc causes. By suitable dimensioning of these flow influencing means, the first partial flow for different exhaust gas systems can be brought into the desired order of magnitude. By suitable tests, it is also possible in particular to design flow influencing means on a housing inlet and a housing outlet on an exhaust gas treatment component in such a way that the percentage distribution of the first partial flow and the second partial flow is largely decoupled from the size of the exhaust gas flow as a whole (consisting of the first partial flow and the second partial flow) are set. Almost all components of the inner housing and its internals are structurally suitable for influencing the flow and for influencing the flow resistance as a function of the pressure and / or volume flow of the exhaust gas. Thus, in particular the design of the hydrolysis catalytic converter, inlet diaphragm, accumulation means and flow guiding structure can be coordinated and selected so that a substantial decoupling of the first partial flow from the total volume flow of the exhaust gas is achieved.
Hier soll auch eine Abgasbehandlungskomponente beschrieben werden, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, die folgende Teile aufweist:
- – ein, in einem Außengehäuse gehaltertes, Innengehäuse, wobei das Außengehäuse eine Einlassöffnung, einen Zentralbereich mit gegenüber der Einlassöffnung erweitertem Querschnitt und eine Auslassöffnung aufweist,
- – einen Injektor für wässrige Harnstofflösung, wobei der Injektor so angeordnet ist, dass er im Wesentlichen wässrige Harnstofflösung in eine Einlassstrecke des Innengehäuses eindüsen kann,
- – Strömungsleitmittel zur Führung eines ersten Teilstroms eines, in die Abgasbehandlungskomponente strömenden, Abgasstroms durch das Innengehäuse und
- – eine Verzögerungsstrecke im Innengehäuse sowie einen Hydrolysekatalysator in einem Endbereich des Innengehäuses.
- An inner housing supported in an outer housing, the outer housing having an inlet opening, a central area with a cross-section widened in relation to the inlet opening and an outlet opening,
- An aqueous urea solution injector, wherein the injector is arranged to inject substantially aqueous urea solution into an inlet passage of the inner case,
- - Flow guiding means for guiding a first partial flow of, flowing into the exhaust treatment component, exhaust gas flow through the inner housing and
- - A delay path in the inner housing and a hydrolysis in an end region of the inner housing.
Die im Zusammenhang mit der Abgasbehandlungskomponente beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Gleiches gilt für die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, die auf die beschriebene Abgasbehandlungskomponente anwendbar und übertragbar sind. The particular advantages and design features described in connection with the exhaust treatment component are applicable to the described method and transferable. The same applies to the particular advantages and design features described in connection with the method, which are applicable to the described exhaust gas treatment component and transferable.
Die Abgasbehandlungskomponente kann stromaufwärts eines SCR-Katalysators in eine typische Abgasleitung eingebaut werden, insbesondere auch stromabwärts eines Turboladers und/oder eines Partikelfilters. Die Verzögerungsstrecke im Innengehäuse führt gegenüber bekannten Systemen zu einer besseren Vermischung von wässriger Harnstofflösung und erstem Teilstrom des Abgasstroms und erlaubt auch in diesem Bereich eine Anpassung der Temperatur des entstehenden Gemisches entweder durch Kontakt mit den Wänden des Innengehäuses, die wiederum mit dem zweiten Teilstrom des Abgasstroms in Kontakt stehen oder auch durch eine zusätzliche Beheizung. Die Verzögerungsstrecke verbessert darüber hinaus die Umsetzung von Harnstofflösung zu Ammoniak, weil mit der Verzögerungsstrecke eine definiert verlängerte Verweilzeit eines ersten Teilstroms in dem Innengehäuse erreicht werden kann. Diese verlängerte Verweilzeit verbessert die Qualität der Umsetzung der Harnstofflösung zu Ammoniak erheblich. The exhaust treatment component may be installed upstream of an SCR catalyst in a typical exhaust pipe, in particular downstream of a turbocharger and / or a particulate filter. The delay line in the inner housing leads to known systems to a better mixing of aqueous urea solution and first partial flow of the exhaust stream and allows in this area an adjustment of the temperature of the resulting mixture either by contact with the walls of the inner housing, which in turn with the second partial flow of the exhaust stream be in contact or by an additional heating. In addition, the delay section improves the conversion of urea solution to ammonia, because with the delay path a defined extended residence time of a first partial flow in the inner housing can be achieved. This extended residence time significantly improves the quality of the conversion of the urea solution to ammonia.
Bevorzugt hat das Außengehäuse im Bereich der Auslassöffnung einen sich verengenden Auslasskonus. Bevorzugt schließt sich die Auslassöffnung an den sich verengenden Auslasskonus (in Strömungsrichtung) an. Außerdem bevorzugt hat das Außengehäuse im Bereich der Einlassöffnung einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Einlasskonus. Bevorzugt schließt der Einlasskonus sich an die Einlassöffnung (in Strömungsrichtung) an. Preferably, the outer housing has a narrowing in the region of the outlet opening Outlet cone. The outlet opening preferably adjoins the narrowing outlet cone (in the flow direction). In addition, the outer housing preferably has an inlet cone widening in the direction of flow in the region of the inlet opening. The inlet cone preferably adjoins the inlet opening (in the flow direction).
Bevorzugt weist das Außengehäuse im Bereich des Einlasskonus eine Vertiefung auf, insbesondere bis etwa zur Einlassstrecke des Innengehäuses, wobei der Injektor platzsparend in dieser Vertiefung angeordnet werden kann. Ein Injektorauslass des Injektors ist bevorzugt unmittelbar an das Innengehäuse angeschlossen bzw. ein solcher Injektorauslass des Injektors endet in dem Innengehäuse. Während bekannte Systeme sich nicht mit der platzsparenden Anordnung eines Injektors direkt an einer Abgaskomponente beschäftigen, bietet diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung die Möglichkeit, einen Injektor sehr platzsparend an einer erfindungsgemäßen Abgasbehandlungskomponente unterzubringen. Durch die Vertiefung besteht hier darüber hinaus der Synergieeffekt, dass eine direkte Zuführung der Harnstofflösung in das Innengehäuse ermöglicht wird. Zusätzliche Rohrelemente zur Einleitung der Harnstofflösung in das Innengehäuse können entfallen. Die Vertiefung, die in ihrer Dimension und Form an die Form des Injektors angepasst werden kann, beeinflusst den zweiten Teilstrom des Abgasstroms in der Abgasbehandlungskomponente nur wenig, erlaubt jedoch sehr kurze Wege der wässrigen Harnstofflösung beim Eindüsen in den ersten Teilstrom. Die Vertiefung kann auch als Eindellung bezeichnet werden, welche das Volumen des Außengehäuses verkleinert und sich zu dem Innengehäuse hin erstreckt. Bevorzugt ist das Außengehäuse in dem zwischen Einlasskonus und Auslasskonus angeordneten Zentralbereich zylindrisch ausgeführt. Es hat in dem Zentralbereich bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt. Preferably, the outer housing in the region of the inlet cone to a recess, in particular to about the inlet section of the inner housing, the injector can be arranged to save space in this recess. An injector outlet of the injector is preferably connected directly to the inner housing or such injector outlet of the injector terminates in the inner housing. While known systems do not deal with the space-saving arrangement of an injector directly to an exhaust gas component, this preferred embodiment of the invention offers the possibility to accommodate an injector very space-saving on an exhaust gas treatment component according to the invention. Due to the depression, there is also the synergy effect here that direct supply of the urea solution into the inner housing is made possible. Additional pipe elements for introducing the urea solution in the inner housing can be omitted. The depression, which can be adapted in its dimension and shape to the shape of the injector, affects the second partial flow of the exhaust gas flow in the exhaust gas treatment component only slightly, but allows very short ways of aqueous urea solution when injected into the first partial flow. The recess may also be referred to as a dent, which reduces the volume of the outer housing and extends to the inner housing. The outer housing is preferably designed to be cylindrical in the central area arranged between inlet cone and outlet cone. It preferably has a circular cross section in the central area.
Bevorzugt weist das Innengehäuse einen Gehäuseeinlass und einen Gehäuseauslass auf. Der Gehäuseeinlass befindet sich in einer (gedanklichen) Einlassquerschnittsebene durch die Abgasbehandlungskomponente. Der Gehäuseauslass befindet sich in einer (gedanklichen) Auslassquerschnittsebene. The inner housing preferably has a housing inlet and a housing outlet. The housing inlet is located in an (intellectual) inlet cross-sectional plane through the exhaust treatment component. The housing outlet is located in an (intellectual) outlet cross-sectional plane.
Einen entscheidenden Einfluss auf die Funktionsweise der Abgasbehandlungskomponente und insbesondere auf den Grad der Aufteilung des Abgases in den ersten Teilstrom und den zweiten Teilstrom hat die relative Anordnung des Gehäuseeinlasses und des Gehäusesauslasses innerhalb des Außengehäuses. A decisive influence on the operation of the exhaust treatment component and in particular on the degree of distribution of the exhaust gas in the first partial flow and the second partial flow has the relative arrangement of the housing inlet and the housing outlet within the outer housing.
Bevorzugt ist der Gehäuseeinlass innerhalb eines Einlasskonus des Außengehäuses oder sogar in Abgasströmungsrichtung vor dem Einlasskonus angeordnet. Die (gedankliche) Einlassquerschnittsebene schneidet damit den Einlasskonus oder liegt damit sogar in Abgasströmungsrichtung vor dem Einlasskonus. Preferably, the housing inlet is disposed within an inlet cone of the outer housing or even in the exhaust gas flow direction in front of the inlet cone. The (mental) inlet cross-sectional plane thus intersects the inlet cone or even lies in the exhaust gas flow direction in front of the inlet cone.
Bevorzugt ist der Gehäuseauslass innerhalb des Auslasskonus des Außengehäuses oder sogar in Abgasströmungsrichtung vor dem Auslasskonus des Außengehäuses angeordnet. Die (gedankliche) Auslassquerschnittsebene schneidet damit den Auslasskonus oder liegt damit sogar in Abgasströmungsrichtung vor dem Auslasskonus. The housing outlet is preferably arranged inside the outlet cone of the outer housing or even in the exhaust gas flow direction in front of the outlet cone of the outer housing. The (mental) outlet cross-section plane thus intersects the outlet cone or even lies in the exhaust gas flow direction in front of the outlet cone.
Das Innengehäuse ist bevorzugt zumindest abschnittsweise ebenfalls zylindrisch ausgeführt und hat zumindest in einem zentralen Bereich bevorzugt ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt. Bevorzugt liegen ein Wandabschnitt des Innengehäuses und ein Wandabschnitt des Außengehäuses im Bereich der Vertiefung aneinander an. Im Bereich dieses Wandabschnitts ist vorzugsweise in dem Innengehäuse und in dem Außengehäuse jeweils eine Öffnung (oder Bohrung) vorgesehen, die deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Der Injektor, eine Sprühdüse des Injektors oder ein Verlängerungselement zur Weiterleitung eines Sprühkegels von dem Injektor in das Abgas erstreckt sich bevorzugt durch diese Öffnungen. Bevorzugt sind diese Öffnungen durch die darin angeordneten Komponenten (insbesondere den Injektor) abgasdicht verschlossen, so dass an diesen Öffnungen kein Abgas aus der Abgasbehandlungskomponente austreten kann. The inner housing is preferably also at least partially cylindrical and at least in a central region preferably also has a circular cross-section. Preferably, a wall portion of the inner housing and a wall portion of the outer housing in the region of the recess to each other. In the region of this wall section, in each case an opening (or bore) is provided in the inner housing and in the outer housing, which openings are arranged congruently to one another. The injector, a spray nozzle of the injector or an extension element for conveying a spray cone from the injector into the exhaust gas preferably extends through these openings. These openings are preferably sealed off in an airtight manner by the components (in particular the injector) arranged therein, so that no exhaust gas can escape from the exhaust gas treatment component at these openings.
Besonders bevorzugt ist bei der vorliegenden Erfindung ein Heizelement im Innengehäuse angeordnet, insbesondere ein elektrischer Heizstab. Typischerweise hat ein solcher Heizstab einen runden Querschnitt und ist zentral und koaxial im Innengehäuse angeordnet, so dass sich ein Ringraum für den ersten Teilstrom bildet. Dieser Ringraum ist konzentrisch um das Heizelement herum angeordnet. Particularly preferred in the present invention, a heating element is arranged in the inner housing, in particular an electric heating element. Typically, such a heating element has a round cross-section and is arranged centrally and coaxially in the inner housing, so that forms an annular space for the first partial flow. This annular space is arranged concentrically around the heating element.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Heizelement mindestens zwei unabhängig voneinander regelbare Heizbereiche oder auch Heizzonen auf. Dies erlaubt beispielsweise einen ersten Heizbereich bzw. eine erste Heizzone, auf den die eingedüste wässrige Harnstofflösung zunächst trifft, besonders stark zu beheizen und/oder einen zweiten Heizbereich, bzw. eine zweite Heizzone stromaufwärts vom Hydrolysekatalysator in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur des ersten Teilstroms zu regeln. In a further preferred embodiment, the heating element has at least two independently controllable heating areas or even heating zones. This allows, for example, a first heating region or a first heating zone, to which the injected aqueous urea solution initially strikes, particularly strongly heated and / or a second heating zone or a second heating zone upstream of the hydrolysis catalytic converter in dependence on a measured temperature of the first partial flow regulate.
Vorteilhaft ist es, wenn das Heizelement abgewinkelt oder abgebogen und durch das Außengehäuse nach außen geführt ist, insbesondere durch den Einlasskonus. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, elektrische Zuleitungen separat durch das Innere der Abgasbehandlungskomponente zu verlegen. Elektrische Anschlüsse können bei dieser Ausführungsform außerhalb der Abgasbehandlungskomponente am abgewinkelten Ende des Heizelements vorgesehen werden. It is advantageous if the heating element is angled or bent and guided through the outer housing to the outside, in particular through the inlet cone. In this way, it is not necessary to separate electrical leads separately through the To lay inside the exhaust treatment component. Electrical connections may in this embodiment be provided outside the exhaust treatment component at the angled end of the heating element.
Es existieren bevorzugt Öffnungen in dem Innengehäuse und in dem Außengehäuse, durch welche sich das Heizelement erstreckt. Bevorzugt sind diese Öffnungen durch die darin angeordneten Komponenten abgasdicht verschlossen, so dass an diesen Öffnungen kein Abgas aus der Abgasbehandlungskomponente austreten kann. Elektrische Kontaktierungen sind an den Heizelementen vorzugsweise derart angeordnet, dass diese von außerhalb der Abgasbehandlungskomponente aus zugänglich sind, insbesondere an dem abgewinkelten Ende des Heizelementes. Bevorzugt sind diese Öffnungen durch die darin angeordneten Komponenten (insbesondere das Heizelement) abgasdicht verschlossen, so dass an diesen Öffnungen kein Abgas aus der Abgasbehandlungskomponente austreten kann. There are preferably openings in the inner housing and in the outer housing through which the heating element extends. Preferably, these openings are sealed off in an airtight manner by the components arranged therein, so that no exhaust gas can escape from the exhaust gas treatment component at these openings. Electrical contacts are preferably arranged on the heating elements such that they are accessible from outside the exhaust gas treatment component, in particular at the angled end of the heating element. These openings are preferably sealed off in an airtight manner by the components (in particular the heating element) arranged therein, so that no exhaust gas can escape from the exhaust gas treatment component at these openings.
Besonders günstig ist es, wenn das Heizelement im abgewinkelten Bereich, der in der Praxis eine Biegung mit einem bestimmten Krümmungsradius ist, eine Auftrefffläche zur Verdampfung von wässriger Harnstofflösung aufweist, insbesondere einen dort angeordneten bezüglich seiner Temperatur getrennt regelbaren ersten Heizbereich. Typischerweise können Injektor und Durchführung des Heizelements gegenüberliegend an dem Einlasskonus angeordnet werden, wodurch die eingedüste Lösung auf die Biegung des Heizelements trifft. It is particularly favorable if the heating element in the angled region, which in practice is a bend with a certain radius of curvature, has an impact surface for the evaporation of aqueous urea solution, in particular a first heating region which is arranged separately with respect to its temperature. Typically, the injector and feedthrough of the heating element may be disposed opposite to the inlet cone, whereby the injected solution meets the bending of the heating element.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement ein konzentrisch im Inneren des Innengehäuses angeordneter Heizstab, der außen von einer im Wesentlichen wendelförmigen Strömungsleitstruktur umgeben ist. Diese Ausführungsform verlängert den Weg des ersten Teilstroms im Innengehäuse erheblich, was gleichzeitig zu einer guten Durchmischung und einer gleichmäßigen Aufheizung der entstehenden Mischung führt. Gleichzeitig verbessert diese Ausführungsform die Übertragung von Wärme von dem Heizelement an den ersten Teilstrom des Abgases. In a particularly preferred embodiment of the invention, the heating element is a heating element arranged concentrically in the interior of the inner housing, which is surrounded on the outside by a substantially helical flow-guiding structure. This embodiment considerably lengthens the path of the first partial flow in the inner housing, which at the same time leads to good mixing and uniform heating of the resulting mixture. At the same time, this embodiment improves the transfer of heat from the heating element to the first partial flow of the exhaust gas.
Außen- und/oder Innengehäuse der erfindungsgemäßen Abgasbehandlungskomponente bestehen bevorzugt aus Halbschalen, wobei vorzugsweise das Innengehäuse durch mindestens eine Lagerung am Außengehäuse abgestützt ist. Um thermische Dehnungen und mechanische Belastungen aufnehmen zu können, ist es vorteilhaft, elastische Lagerungen, insbesondere zwei Lagerungen zwischen Außengehäuse und Innengehäuse vorzusehen. Outer and / or inner housing of the exhaust gas treatment component according to the invention preferably consist of half-shells, wherein preferably the inner housing is supported by at least one bearing on the outer housing. In order to be able to absorb thermal expansions and mechanical loads, it is advantageous to provide elastic bearings, in particular two bearings, between the outer housing and the inner housing.
Besonders bevorzugt sind die elastischen Lagerungen so ausgestaltet, dass ein Drall in dem zweiten Teilstrom induziert wird. Weiter bevorzugt sind die elastischen Lagerungen zwischen den Halbschalen des Außengehäuses und dem Innengehäuse verspannt. Particularly preferably, the elastic bearings are designed such that a twist is induced in the second partial flow. More preferably, the elastic bearings between the half-shells of the outer housing and the inner housing are braced.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Abgasbehandlungskomponente hat das Innengehäuse in Strömungsrichtung hintereinander folgende Abschnitte:
- – einen Aufweitungsbereich zum Abbremsen des ersten Teilstroms,
- – eine beheizte Auftrefffläche für wässrige Harnstofflösung,
- – eine Verzögerungsstrecke zum Erhöhen der Verweildauer des ersten Teilstroms im Innengehäuse mit einer Strömungsleitstruktur zur Verlängerung des Strömungswegs,
- – ein Stauelement, insbesondere eine perforierte Scheibe und einen Temperaturfühler, und
- – einen Hydrolysekatalysator zur Umsetzung von wässriger Harnstofflösung in Ammoniak.
- A widening area for braking the first partial flow,
- A heated impingement surface for aqueous urea solution,
- A delay line for increasing the residence time of the first partial flow in the inner housing with a flow guide structure for extending the flow path,
- - A baffle element, in particular a perforated disc and a temperature sensor, and
- - A hydrolysis catalyst for the reaction of aqueous urea solution in ammonia.
Die hier genannten Merkmale des Innengehäuses sind entlang des Innengehäuses vom Gehäuseeinlass hin zum Gehäuseeinlass in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeordnet. Bevorzugt ist der sich an den Aufweitungsbereich anschließende (zentrale) Bereich des Innengehäuses zylindrisch ausgeführt. Die durch den Aufweitungsbereich und den anschließenden (zentralen) zylindrischen Bereich vorgegebene Form des Innengehäuses kann insbesondere als zigarrenförmiges Innengehäuse beschrieben werden. The features of the inner housing mentioned here are arranged one behind the other along the inner housing from the housing inlet to the housing inlet in the flow direction of the exhaust gas. Preferably, the (central) region of the inner housing adjoining the widening region is cylindrical. The shape of the inner housing predetermined by the widening area and the adjoining (central) cylindrical area can be described in particular as a cigar-shaped inner housing.
In der Automobilindustrie werden häufig standardisierte Komponenten eingesetzt, die jedoch an verschiedene Anwendungsfälle anpassbar sein sollen. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Abgasbehandlungskomponente bevorzugt einen Aufweitungsbereich mit einer Einlassblende auf, die an verschiedene Abgasbedingungen und Abgassysteme anpassbar sind, vorzugsweise, indem der Aufweitungsbereich auswechselbar gestaltet ist. In the automotive industry, standardized components are often used, but they should be adaptable to different applications. For this purpose, the exhaust gas treatment component according to the invention preferably has a widening area with an inlet panel that can be adapted to different exhaust gas conditions and exhaust gas systems, preferably by making the widening area replaceable.
Als Einlassblende wirkt hier bevorzugt ein konisches, trichterförmiges Bauteil, welches einen Gehäuseeinlass des Innengehäuses mit einem kleineren Querschnitt und einen Anschlussflansch mit einem größeren Querschnitt hat. Dazwischen ist der genannte Aufweitungsbereich gebildet. Der Anschlussflansch ist an den folgenden Teil des zylindrischen Innengehäusen anschließbar, in welchem sich die Verzögerungsstrecke, der Hydrolysekatalysator, sowie die weiteren Komponenten befinden. The inlet aperture here preferably is a conical, funnel-shaped component which has a housing inlet of the inner housing with a smaller cross section and a connecting flange with a larger cross section. In between, the aforementioned widening area is formed. The connection flange can be connected to the following part of the cylindrical inner housing, in which the delay line, the hydrolysis catalyst and the other components are located.
Bevorzugt ist in Strömungsrichtung hinter dem Hydrolysekatalysator an dem Innengehäuse noch ein konischer, den Strömungsquerschnitt reduzierender Verengungsbereich angeordnet, in welchem sich das Innengehäuse wieder verengt. Dieser Verengungsbereich hat den Effekt, dass der erste Teilstrom wieder beschleunigt wird, bevor eine Zusammenführung mit dem zweiten Teilstrom stattfindet. Hierdurch findet auch ein Druckangleich zwischen dem ersten Teilstrom und dem zweiten Teilstrom vor der Zusammenführung statt. Außerdem wird die Bildung von weiteren Verwirbelungen an dieser Stelle positiv beeinflusst. In the flow direction downstream of the hydrolysis catalytic converter, a conical constriction region reducing the flow cross section is preferably still arranged on the inner housing, in which the inner housing constricts again. This constriction area has the effect that the first partial flow is accelerated again before a merger with the second partial flow takes place. As a result, there is also a pressure equalization between the first partial flow and the second partial flow before the merger. In addition, the formation of further turbulence is positively influenced at this point.
Das bevorzugt als perforierte Scheibe ausgeführte Stauelement überspannt bevorzugt den Querschnitt des Innengehäuses bzw. insbesondere den Raum zwischen dem Innengehäuse und dem Heizelement vollständig. Durch die Ausgestaltung der Perforation der perforierten Scheibe, als durch die Menge und die Größe der Öffnungen der Perforation, wird der Volumenstrom an Abgas durch die perforierte Scheibe hindurch festlegbar. Die perforierte Scheibe ist daher bevorzugt, so wie auch die Einlassblende, an verschiedene Abgasbedingungen und Abgassysteme anpassbar. Je nachdem für welches Abgassystem die hier behandelte Abgasbehandlungskomponente eingesetzt wird, kann eine angepasste perforierte Scheibe verwendet werden. Das Stauelement bewirkt auch die Auflösung und/oder die Minderung eines von der Verzögerungsstrecke ggf. erzeugten Dralls der Strömung und verbessert dadurch auch die Gleichmäßigkeit der Anströmung des Hydrolysekatalysators. The preferably designed as a perforated disc baffle preferably spans the cross section of the inner housing or in particular the space between the inner housing and the heating element completely. Due to the configuration of the perforation of the perforated disc, as by the amount and size of the openings of the perforation, the volume flow of exhaust gas through the perforated disc can be fixed. The perforated disc is therefore preferred, as well as the inlet orifice, adaptable to various exhaust conditions and exhaust systems. Depending on which exhaust system the exhaust treatment component treated here is used, an adapted perforated disc can be used. The baffle element also causes the dissolution and / or the reduction of a possibly generated by the delay line twist of the flow and thereby also improves the uniformity of the flow of the hydrolysis.
Eine Abgasbehandlungskomponente der beschriebenen Art weist vorzugsweise eine Gesamtlänge der Komponente von 330 mm bis 400 mm auf, wobei der Außendurchmesser des Außengehäuses 75 mm bis 100 mm beträgt und wobei vorzugsweise der Injektor durch Einbau in einer Vertiefung nur maximal 40 mm bis 80 mm über das Außengehäuse radial hinausragt. Damit ist eine besonders kompakte Anordnung eines Injektors an einer Abgasbehandlungskomponente realisiert. An exhaust gas treatment component of the type described preferably has an overall length of the component of 330 mm to 400 mm, wherein the outer diameter of the outer housing 75 mm to 100 mm, and preferably the injector by installation in a recess only a maximum of 40 mm to 80 mm on the outer housing protrudes radially. This implements a particularly compact arrangement of an injector on an exhaust gas treatment component.
Ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Abgasbehandlungskomponente, auf welches die Erfindung aber nicht beschränkt ist, wird im Folgenden in der Zeichnung dargestellt. Die in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig gezeigten Komponenten müssen nicht notwendigerweise bei einer Anwendung der Erfindung auch gemeinsam verwendet werden. Es ist auch möglich, die Erfindung mit nur einem Teil der im Ausführungsbeispiel dargestellten Merkmale zu verwirklichen. An embodiment of the described exhaust gas treatment component, to which the invention is not limited, is shown below in the drawing. The components shown simultaneously in this embodiment need not necessarily be used together in an application of the invention. It is also possible to realize the invention with only a part of the features illustrated in the embodiment.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß
Die Lagerung
Die vorliegende Erfindung schafft eine kompakte, in einen typischen Abgasstrang problemlos, integrierbare Komponente zur Erzeugung von Ammoniak aus einer wässrigen Harnstofflösung und erlaubt die zuverlässige Bereitstellung von geeigneten Mengen Ammoniak im Abgas zur Beseitigung von Stickoxiden unter verschiedenen Betriebsbedingungen. The present invention provides a compact component, easily integrated into a typical exhaust line, for generating ammonia from an aqueous urea solution and allowing the reliable supply of suitable amounts of ammonia in the exhaust gas for removal of nitrogen oxides under various operating conditions.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Injektor injector
- 2 2
- Außengehäuse outer casing
- 3 3
- Hydrolysekatalysator hydrolysis catalyst
- 4 4
- Einlassblende inlet aperture
- 5 5
- Abgasstrom exhaust gas flow
- 6 6
- Heizelement/Heizstab Heater / heating rod
- 7 7
- Elektrischer Anschluss Electrical connection
- 8 8th
- Erster Heizbereich First heating area
- 9 9
- Einlassstrecke intake path
- 10 10
- Innengehäuse inner housing
- 11 11
- Stauelement/Perforierte Scheibe Damp element / perforated disc
- 12 12
- Temperaturfühler temperature sensor
- 13 13
- Zweiter Heizbereich Second heating area
- 14 14
- Wendelförmige Strömungsleitstruktur Spiral flow guide structure
- 15 15
- Lagerung des Innengehäuses Storage of the inner housing
- 16 16
- Vertiefung deepening
- 17 17
- Injektorauslass injector outlet
- 18 18
- Erster Teilstrom First partial flow
- 19 19
- Zweiter Teilstrom Second partial flow
- 20 20
- Endbereich des Innengehäuses End region of the inner housing
- 21 21
- Einlassöffnung inlet port
- 22 22
- Einlasskonus intake cone
- 23 23
- Zentralbereich Central area
- 24 24
- Auslasskonus outlet cone
- 25 25
- Auslassöffnung outlet
- 26 26
- Auftrefffläche incident
- 27 27
- Verzögerungsstrecke delay path
- 28 28
- Aufweitungsbereich widening range
- 29 29
- Gehäuseeinlass housing inlet
- 30 30
- Gehäuseauslass housing outlet
- 31 31
- Anschlussflansch flange
- 32 32
- Verengungsbereich throat area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1052009 B1 [0003] EP 1052009 B1 [0003]
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DE2336679C2 (en) | Device for injecting fuel into a combustion chamber |
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Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: RUDZEWSKI, STEPHEN, DR., DE Free format text: FORMER OWNERS: SEMCON HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE; STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE Owner name: VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNERS: SEMCON HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE; STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE Owner name: TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: SEMCON HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE; STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE Owner name: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: SEMCON HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE; STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KARO IP PATENTANWAELTE KAHLHOEFER ROESSLER KRE, DE Representative=s name: KNH PATENTANWAELTE KAHLHOEFER NEUMANN ROESSLER, DE Representative=s name: KAHLHOEFER ROESSLER KREUELS PATENTANWAELTE PAR, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KARO IP PATENTANWAELTE KAHLHOEFER ROESSLER KRE, DE Representative=s name: KAHLHOEFER ROESSLER KREUELS PATENTANWAELTE PAR, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: RUDZEWSKI, STEPHEN, DR., DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE Owner name: TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE Owner name: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE Owner name: VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80807 MUENCHEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KARO IP PATENTANWAELTE KAHLHOEFER ROESSLER KRE, DE Representative=s name: KAHLHOEFER ROESSLER KREUELS PATENTANWAELTE PAR, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80939 MUENCHEN, DE Owner name: TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80939 MUENCHEN, DE Owner name: RUDZEWSKI, STEPHEN, DR., DE Free format text: FORMER OWNERS: STOLFIG GROUP LEICHTMETALL GMBH, 85290 GEISENFELD, DE; TWINTEC TECHNOLOGIE GMBH, 53639 KOENIGSWINTER, DE; VALMET AUTOMOTIVE HOLDING GMBH & CO. KG, 80939 MUENCHEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KARO IP PATENTANWAELTE KAHLHOEFER ROESSLER KRE, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |