DE102016200328A1 - System for aftertreatment of an exhaust gas and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zum Nachbehandeln von Abgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselverbrennungsmotors, aufweisend wenigstens einen Oxidationskatalysator (3), wenigstens einen stromabwärts zu dem Oxidationskatalysator (3) angeordneten SCR-Katalysator (4), wenigstens eine den Oxidationskatalysator (3) mit dem SCR-Katalysator (4) verbindende Abgasleitung (5) und wenigstens eine an der Abgasleitung (5) angeordnete Einspritzeinheit (6) zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung (7) in die Abgasleitung (5). Um die Effektivität einer Abgasnachbehandlung zu erhöhen und Schadstoffemissionen eines Verbrennungsmotors zu reduzieren, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Abgasleitung (5) wenigstens einen bezüglich einer Hauptströmungsrichtung (8) des den Oxidationskatalysator (3) durchströmenden Abgases radial benachbart zu dem Oxidationskatalysator (3) angeordneten, im Wesentlichen parallel zu der Hauptströmungsrichtung (8) verlaufenden, in den SCR-Katalysator (4) mündenden Mischabschnitt (9) und wenigstens einen den Oxidationskatalysator (3) mit dem Mischabschnitt (9) verbindenden Umlenkabschnitt (10) aufweist, wobei die Einspritzeinheit (6) derart an der Abgasleitung (5) angeordnet ist, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung (7) in den Mischabschnitt (9) einspritzbar ist.The invention relates to a system (1) for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising at least one oxidation catalytic converter (3), at least one SCR catalytic converter (4) arranged downstream of the oxidation catalytic converter (3), at least one oxidation catalytic converter (3). with the SCR catalyst (4) connecting the exhaust pipe (5) and at least one on the exhaust pipe (5) arranged injection unit (6) for injecting an aqueous urea solution (7) into the exhaust pipe (5). In order to increase the effectiveness of exhaust gas aftertreatment and to reduce pollutant emissions of an internal combustion engine, it is proposed with the invention that the exhaust gas line (5) has at least one radially adjacent to the oxidation catalytic converter (3) with respect to a main flow direction (8) of the exhaust gas flowing through the oxidation catalytic converter (3). arranged, parallel to the main flow direction (8) extending, in the SCR catalyst (4) opening out mixing section (9) and at least one the oxidation catalyst (3) with the mixing section (9) connecting the deflecting section (10), wherein the injection unit (6) is arranged on the exhaust pipe (5) such that with it the aqueous urea solution (7) in the mixing section (9) can be injected.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Nachbehandeln eines Abgases eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselverbrennungsmotors, aufweisend wenigstens einen Oxidationskatalysator, wenigstens einen stromabwärts zu dem Oxidationskatalysator angeordneten SCR-Katalysator, wenigstens eine den Oxidationskatalysator mit dem SCR-Katalysator verbindende Abgasleitung und wenigstens eine an der Abgasleitung angeordnete Einspritzeinheit zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung. The invention relates to a system for after-treatment of an exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising at least one oxidation catalyst, at least one arranged downstream of the oxidation catalyst SCR catalyst, at least one of the oxidation catalyst with the SCR catalyst connecting exhaust pipe and at least one arranged on the exhaust pipe injection unit for injecting an aqueous urea solution into the exhaust pipe.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselverbrennungsmotor, und wenigstens einem System zum Nachbehandeln eines Abgases des Verbrennungsmotors. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle having at least one internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, and at least one system for after-treatment of an exhaust gas of the internal combustion engine.

Das Abgas eines Dieselverbrennungsmotors enthält eine Vielzahl an unerwünschten Komponenten, deren Konzentration in der Regel über eine Kombination aus Katalysator und Filter im Abgasstrang reduziert wird. Solche unerwünschten Bestandteile des Abgases sind unter anderem Stickoxide, Kohlenmonoxid, unverbrannter Kohlenwasserstoff und Ruß- bzw. Kohlenstoffpartikel. Aufgrund des hohen Sauerstoffanteils im Abgas von Dieselverbrennungsmotoren ist eine Reduktion der Stickoxide, angesichts des nicht stöchiometrischen Verhältnisses von Luft und Kraftstoff, in Dieseloxidationskatalysatoren nur bedingt möglich. Zur effektiven Verminderung der Stickoxide wird daher das Prinzip der selektiven katalytischen Reduktion (SCR; selective catalytic reduction) angewendet. In einem sogenannten SCR-Katalysator werden unter Zugabe von Ammoniak (NH3) die Stickoxide zu Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) umgewandelt. Das hierfür benötigte Ammoniak wird üblicherweise in Form einer wässrigen Harnstofflösung vor dem SCR-Katalysator in das System eingespritzt. Ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem ist beispielsweise aus DE 10 2013 217 169 A1 bekannt. The exhaust of a diesel internal combustion engine contains a large number of undesirable components, the concentration of which is generally reduced by means of a combination of catalyst and filter in the exhaust gas system. Such undesirable constituents of the exhaust gas include nitrogen oxides, carbon monoxide, unburned hydrocarbon and carbon black or carbon particles. Due to the high proportion of oxygen in the exhaust gas of diesel internal combustion engines, a reduction of the nitrogen oxides, in view of the non-stoichiometric ratio of air and fuel, in diesel oxidation catalysts only partially possible. For the effective reduction of nitrogen oxides, therefore, the principle of selective catalytic reduction (SCR) is applied. In a so-called SCR catalyst, the nitrogen oxides are converted to water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ) with the addition of ammonia (NH 3 ). The ammonia required for this purpose is usually injected into the system in the form of an aqueous urea solution before the SCR catalyst. Such an exhaust aftertreatment system is for example off DE 10 2013 217 169 A1 known.

Eine optimale Umwandlung der Stickoxide am SCR-Katalysator kann nur dann erfolgen, wenn das Abgas gleichmäßig mit der wässrigen Harnstofflösung durchmischt auf den SCR-Katalysator trifft. Aus diesem Grund kommt einer Mischstrecke, die zwischen einem Injektor zum Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung und dem SCR-Katalysator angeordnet ist, eine besondere Bedeutung zu. Optimal conversion of the nitrogen oxides on the SCR catalytic converter can only take place if the exhaust gas is mixed uniformly with the aqueous urea solution and impinges on the SCR catalytic converter. For this reason, a mixing section arranged between an injector for injecting the aqueous urea solution and the SCR catalyst is of particular importance.

Nach dem Stand der Technik sind vorhandene Mischstreckenleitungen in verschiedenen geometrischen Ausführungsformen, wie beispielsweise oval, gekrümmt oder spiralförmig, ausgeführt, was sich nachteilig auf die Harnstoffverteilung im Abgas auswirkt. Eine optimale Gleichverteilung der wässrigen Harnstofflösung in dem Abgas innerhalb der Mischstrecke ist dadurch nicht gegeben, da Mischstrecke entweder zu kurz ist oder Krümmungen aufweist. Hiermit ist eine deutliche Verschlechterung der Effizienz bei der Reduktion der Stickoxide durch den SCR-Katalysator verbunden. Auch die Positionierung von Bauteilen eines herkömmlichen Abgasnachbehandlungssystems relativ zueinander wirkt sich negativ auf die Gleichverteilung der wässrigen Harnstofflösung und die thermische Abstrahlung aus. According to the prior art existing mixing line lines in various geometric embodiments, such as oval, curved or spiral, executed, which adversely affects the urea distribution in the exhaust. An optimal uniform distribution of the aqueous urea solution in the exhaust gas within the mixing section is not given because mixing section is either too short or has bends. This is associated with a significant deterioration in the efficiency of the reduction of nitrogen oxides by the SCR catalyst. The positioning of components of a conventional exhaust aftertreatment system relative to each other has a negative effect on the uniform distribution of the aqueous urea solution and the thermal radiation.

Nachdem in den letzten Jahren im Wesentlichen die Partikelemissionen von Dieselfahrzeugen im Fokus der Öffentlichkeit und der Gesetzgeber standen, wendet sich nun die Aufmerksamkeit verstärkt der Stickoxidemissionen zu. Zur Einhaltung der immer strenger werdenden gesetzlich geforderten Abgasnormen, bezüglich Verbrennungsmotoren, müssen neue technische Ansätze und Lösungen zur Verbesserung der Abgasnachbehandlung entwickelt werden. After the main focus of the public and legislators has been on the particle emissions of diesel vehicles in recent years, attention is now turning increasingly to nitrogen oxide emissions. In order to comply with the increasingly stringent statutory exhaust standards, with respect to internal combustion engines, new technical approaches and solutions for improving the exhaust aftertreatment must be developed.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Effektivität einer Abgasnachbehandlung zu erhöhen und Schadstoffemissionen eines Verbrennungsmotors zu reduzieren. An object of the invention is to increase the effectiveness of exhaust aftertreatment and to reduce pollutant emissions of an internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. This object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are set forth in particular in the dependent claims, each of which taken alone or in different combinations with each other can represent an aspect of the invention.

Ein erfindungsgemäßes System zum Nachbehandeln von Abgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselverbrennungsmotors, umfasst wenigstens einen Oxidationskatalysator, wenigstens einen stromabwärts zu dem Oxidationskatalysator angeordneten SCR-Katalysator, wenigstens eine den Oxidationskatalysator mit dem SCR-Katalysator verbindende Abgasleitung und wenigstens eine an der Abgasleitung angeordnete Einspritzeinheit zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung in die Abgasleitung. Die Abgasleitung umfasst erfindungsgemäß wenigstens einen bezüglich einer Hauptströmungsrichtung des den Oxidationskatalysator durchströmenden Abgases radial benachbart zu dem Oxidationskatalysator angeordneten, im Wesentlichen parallel zu der Hauptströmungsrichtung verlaufenden, in den SCR-Katalysator mündenden Mischabschnitt und wenigstens einen den Oxidationskatalysator mit dem Mischabschnitt verbindenden Umlenkabschnitt. Die Einspritzeinheit ist derart an der Abgasleitung angeordnet, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung in den Mischabschnitt einspritzbar ist. An inventive system for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, in particular diesel internal combustion engine, comprises at least one oxidation catalyst, at least one arranged downstream of the oxidation catalyst SCR catalyst, at least one connecting the oxidation catalyst with the SCR catalyst exhaust pipe and at least one arranged on the exhaust line injection unit for injection an aqueous urea solution in the exhaust pipe. According to the invention, the exhaust pipe comprises at least one mixing section arranged radially adjacent to the oxidation catalyst with respect to a main flow direction of the exhaust gas flowing through the oxidation catalytic converter, opening into the SCR catalytic converter essentially parallel to the main flow direction, and at least one deflecting section connecting the oxidation catalytic converter with the mixing section. The injection unit is arranged on the exhaust pipe such that with it the aqueous urea solution can be injected into the mixing section.

Bei dem erfindungsgemäßen System durchströmt das von dem Verbrennungsmotor erzeugte Abgas den Oxidationskatalysator in einer Hauptströmungsrichtung, die entgegengesetzt zu der Hauptströmungsrichtung des durch den Mischabschnitt der Abgasleitung strömenden Abgases ist. Bei einem herkömmlichen Abgasnachbehandlungssystem, wie es beispielsweise aus DE 10 2013 217 169 A1 bekannt ist, sind die Hauptströmungsrichtungen in dem Oxidationskatalysator und einer sich stromabwärts daran anschließenden Mischstrecke der Abgasleitung gleichgerichtet. Soll die Mischstrecke eine zur Mischung des Abgases und der eingespritzten wässrigen Harnstofflösung ausreichende Länge aufweisen, muss herkömmlich der Oxidationskatalysator entsprechend der jeweiligen Länge der Mischstrecke beabstandet von dem SCR-Katalysator angeordnet sein. Dies geht mit einer entsprechend bauraumgreifenden Ausgestaltung eines herkömmlichen Abgasnachbehandlungssystems einher. Da ein entsprechend großer Bauraum nicht immer verfügbar ist, wird die Mischstrecke entweder relativ kurz oder mit einer verlängernden Formgebung, beispielsweise oval, gekrümmt oder spiralförmig, ausgebildet. Beides geht mit einer Verschlechterung des Mischvorgangs von Abgas und eingespritzter wässriger Harnstofflösung einher. Mit der Erfindung wird hingegen ein kompakt ausgebildetes System vorgeschlagen, welches dennoch einen relativ langen Mischabschnitt aufweist und somit eine optimale Durchmischung von Abgas und eingespritzter wässriger Harnstofflösung in dem Mischabschnitt ermöglicht. Durch eine zwangsläufig damit einhergehende Steigerung der Stickstoffreduktion in dem SCR-Katalysator können gegebene und kommende strengere Abgasnormen sicher erfüllt werden. Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Systems ermöglicht eine thermische Kapselung des Systems, wodurch ein Temperaturverlust zwischen dem Oxidationskatalysator und einem Partikelfilter, der durch eine SCR-Beschichtung den SCR-Katalysator ausbilden oder separat davon ausgebildet sein kann, reduziert werden. Aus dieser Verringerung der Temperaturverluste folgt eine Steigerung der Performance des erfindungsgemäßen Systems gegenüber herkömmlichen Abgasnachbehandlungssystemen. In the system according to the invention, the exhaust gas produced by the internal combustion engine flows through the oxidation catalyst in one Main flow direction, which is opposite to the main flow direction of the flowing through the mixing portion of the exhaust pipe exhaust gas. In a conventional exhaust aftertreatment system, such as for example DE 10 2013 217 169 A1 is known, the main flow directions are rectified in the oxidation catalyst and downstream of a downstream mixing section of the exhaust pipe. If the mixing section is to have a length sufficient to mix the exhaust gas and the injected aqueous urea solution, conventionally the oxidation catalytic converter must be arranged at a distance from the SCR catalytic converter in accordance with the respective length of the mixing section. This is accompanied by a correspondingly space-consuming design of a conventional exhaust aftertreatment system. Since a correspondingly large space is not always available, the mixing section is either relatively short or with an elongated shape, for example, oval, curved or spiral, formed. Both are accompanied by a worsening of the mixing process of exhaust gas and injected aqueous urea solution. With the invention, however, a compact designed system is proposed, which nevertheless has a relatively long mixing section and thus enables optimal mixing of exhaust gas and injected aqueous urea solution in the mixing section. Due to an inevitably associated increase in nitrogen reduction in the SCR catalytic converter, given and upcoming stricter emission standards can be reliably met. The compact design of the system of the present invention allows for thermal encapsulation of the system, thereby reducing temperature loss between the oxidation catalyst and a particulate filter, which may or may be formed separately from the SCR catalyst by SCR coating. This reduction in temperature losses is followed by an increase in the performance of the system according to the invention over conventional exhaust aftertreatment systems.

Das von dem Verbrennungsmotor erzeugte, eventuell vorab durch einen Abgasturbolader geführte Abgas, durchströmt zunächst den stromaufwärts angeordneten Oxidationskatalysator. Durch die Oxidation der Schadstoffe in dem Abgas mittels des Oxidationskatalysators ist eine verbesserte Reduktion der Stickstoffe sichergestellt. Nachfolgend wird durch die an der Abgasleitung des Abgasstrangs angeordnete Einspritzeinheit die wässrige Harnstofflösung in den Mischabschnitt eingespritzt. Im Verlauf des Mischabschnitts vermischt sich die wässrige Harnstofflösung mit dem Abgas. Die hierdurch bewirkte gleichmäßige Verteilung der wässrigen Harnstofflösung über den Mischabschnitt führt zwangsläufig zu einer Optimierung der Effizienz der NOx-Umsetzung am SCR-Katalysator. Das erfindungsgemäße System ist kompakt und mit einem längeren Mischabschnitt realisierbar, wodurch die Gleichverteilung der wässrigen Harnstofflösung im Mischabschnitt und im SCR-Katalysator deutlich verbessert wird. Der SCR-Katalysator wandelt anschließend in einer chemischen Reaktion die Stickoxide zu ungiftigem Stickstoff und Wasser um. The exhaust gas generated by the internal combustion engine, possibly passed in advance through an exhaust-gas turbocharger, first flows through the upstream oxidation catalyst. By the oxidation of the pollutants in the exhaust gas by means of the oxidation catalyst, an improved reduction of the nitrogen is ensured. Subsequently, the aqueous urea solution is injected into the mixing section through the injection unit arranged on the exhaust gas line of the exhaust gas line. In the course of the mixing section, the aqueous urea solution mixes with the exhaust gas. The resulting uniform distribution of the aqueous urea solution through the mixing section inevitably leads to an optimization of the NO x conversion efficiency of the SCR catalyst. The inventive system is compact and can be realized with a longer mixing section, whereby the uniform distribution of the aqueous urea solution in the mixing section and in the SCR catalyst is significantly improved. The SCR catalyst then converts the nitrogen oxides to non-toxic nitrogen and water in a chemical reaction.

Das erfindungsgemäße System kann in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftfahrzeug, einem Zweirad, einem Dreirad, einem Allterrain-Fahrzeug, einem Schiff und einem (Klein-)Flugzeug eingesetzt werden. The system according to the invention can be used in a motor vehicle, in particular a passenger car or a truck, a two-wheeler, a tricycle, an Allterrain vehicle, a ship and a (small) aircraft.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der Mischabschnitt geradlinig und weist über seinen gesamten Verlauf eine konstante Querschnittsfläche auf. Hierdurch ist innerhalb des Mischabschnitts eine optimale Mischumgebung vorhanden, wodurch eine sehr gute Gleichverteilung der eingespritzten wässrigen Harnstofflösung in dem Mischabschnitt gewährleistet ist. According to an advantageous embodiment of the mixing section is rectilinear and has a constant cross-sectional area over its entire course. As a result, an optimal mixing environment is present within the mixing section, whereby a very good uniform distribution of the injected aqueous urea solution is ensured in the mixing section.

Vorteilhafterweise weist der Mischabschnitt eine kreisförmige Querschnittsfläche auf. Auch dies geht mit einer optimierten Durchmischung von Abgas und wässriger Harnstofflösung in dem Mischabschnitt einher. Advantageously, the mixing section has a circular cross-sectional area. This is accompanied by an optimized mixing of exhaust gas and aqueous urea solution in the mixing section.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einspritzeinheit derart an dem Umlenkabschnitt angeordnet, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung in einen Eingangsbereich des Mischabschnitts einspritzbar ist, wobei eine Haupteinspritzrichtung der Hauptströmungsrichtung des den Mischabschnitt durchströmenden Abgases entspricht. Hierdurch wird die wässrige Harnstofflösung nicht quer in dem Mischabschnitt eingespritzt, wie es herkömmlich meist gegeben ist. Stattdessen wird die wässrige Harnstofflösung gewissermaßen in Richtung der Hauptströmungsrichtung des Abgases in dem Mischabschnitt eingespritzt, so dass die eingespritzte wässrige Harnstofflösung von dem Abgas mitgerissen wird, was die Durchmischung von Abgas und wässriger Harnstofflösung verbessert. According to a further advantageous embodiment, the injection unit is arranged on the deflecting section such that the aqueous urea solution can be injected into an inlet region of the mixing section, wherein a main injection direction corresponds to the main flow direction of the exhaust gas flowing through the mixing section. As a result, the aqueous urea solution is not injected transversely in the mixing section, as is usually the case. Instead, the aqueous urea solution is effectively injected in the direction of the main flow direction of the exhaust gas in the mixing section, so that the injected aqueous urea solution is entrained by the exhaust gas, which enhances the mixing of exhaust gas and aqueous urea solution.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das System eingangsseitig wenigstens eine in den Oxidationskatalysator mündende Eingangsleitung aufweist, die wenigstens einen quer zu dem Mischabschnitt und an dem Mischabschnitt vorbei verlaufenden Einlassabschnitt aufweist. Hierdurch kann das System sehr kompakt ausgebildet werden. Der Einlassabschnitt kann über einen gekrümmten Leitungsabschnitt der Eingangsleitung mit dem Einlass des Oxidationskatalysators verbunden sein. Der Einlassabschnitt kann insbesondere senkrecht zu dem Mischabschnitt verlaufen. Dass der Einlassabschnitt an dem Mischabschnitt vorbei verläuft, soll bedeuten, dass sich der Einlassabschnitt und der Mischabschnitt in einer Draufsicht auf das System kreuzen. A further advantageous embodiment provides that the system has on the input side at least one inlet line which leads into the oxidation catalytic converter and has at least one inlet section extending transversely to the mixing section and past the mixing section. As a result, the system can be made very compact. The inlet section may be connected to the inlet of the oxidation catalytic converter via a curved line section of the inlet line. The inlet section may in particular run perpendicular to the mixing section. That the inlet section passes the mixing section, is intended to mean that the inlet section and the mixing section cross in a plan view of the system.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das System wenigstens eine Abgase aus dem SCR-Katalysator ableitende Ausgangsleitung, die wenigstens einen quer zu einer Längsmittelachse des Mischabschnitts verlaufenden Auslassabschnitt aufweist, wobei sich der Auslassabschnitt ausgehend von dem SCR-Katalysator im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Einlassabschnitt ausgehend von dem Oxidationskatalysator erstreckt. Hierdurch kann das System sehr kompakt ausgebildet werden. Der Auslassabschnitt kann über einen gekrümmten Leitungsabschnitt der Ausgangsleitung mit dem Auslass des SCR-Katalysators verbunden sein. Dass der Auslassabschnitt quer zu der Längsmittelachse des Mischabschnitts verläuft kann bedeuten, dass der Auslassabschnitt schräg, d.h. unter einem Winkel ungleich 90°, oder senkrecht zu der Längsmittelachse des Mischabschnitts verläuft. According to a further advantageous embodiment, the system comprises at least one exhaust gas from the SCR catalyst-dissipating output line having at least one extending transversely to a longitudinal center axis of the mixing section outlet portion, wherein the outlet portion, starting from the SCR catalyst substantially opposite to the inlet portion starting from extends the oxidation catalyst. As a result, the system can be made very compact. The outlet section may be connected to the outlet of the SCR catalyst via a curved line section of the outlet line. The fact that the outlet section extends transversely to the longitudinal central axis of the mixing section may mean that the outlet section is inclined, ie. at an angle other than 90 °, or perpendicular to the longitudinal center axis of the mixing section.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst wenigstens einen Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselverbrennungsmotor, und wenigstens ein System zum Nachbehandeln von Abgasen des Verbrennungsmotors, wobei das System nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben ausgebildet ist. A motor vehicle according to the invention comprises at least one internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, and at least one system for after-treatment of exhaust gases of the internal combustion engine, the system being designed according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof.

Mit dem Kraftfahrzeug sind die oben mit Bezug auf das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Einspritzen der wässrigen Harnstofflösung kann unter Berücksichtigung einer Last bzw. eines Lastbetriebs des Verbrennungsmotors entsprechend einer momentanen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs erfolgen. Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen sein. With the motor vehicle, the advantages mentioned above with respect to the system are connected accordingly. The injection of the aqueous urea solution can take place in consideration of a load or a load operation of the internal combustion engine in accordance with a current driving situation of the motor vehicle. The motor vehicle may be a passenger car or a truck.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das System derart angeordnet, dass die Hauptströmungsrichtung des durch den Oxidationskatalysator und den Mischabschnitt jeweils strömenden Abgases im Wesentlichen vertikal verläuft, wobei der Umlenkabschnitt der Abgasleitung geodätisch höher als der Oxidationskatalysator und der Mischabschnitt angeordnet ist. Hierbei wird der Oxidationskatalysator geodätisch von unten nach oben vertikal von dem Abgas durchströmt. Anschließend durchströmt das Abgas den Mischabschnitt geodätisch von oben nach unten. According to an advantageous embodiment, the system is arranged such that the main flow direction of the respective exhaust gas flowing through the oxidation catalyst and the mixing section is substantially vertical, wherein the deflection section of the exhaust pipe is arranged geodetically higher than the oxidation catalyst and the mixing section. Here, the oxidation catalyst is flowed through geodesically from bottom to top of the exhaust gas. Subsequently, the exhaust gas flows through the mixing section geodetically from top to bottom.

Vorteilhafterweise ist der SCR-Katalysator geodätisch tiefer als die Eingangsleitung angeordnet. Hierdurch ist der Mischabschnitt relativ lang ausgebildet, um eine optimale Durchmischung von Abgas und eingespritzter wässriger Harnstofflösung zu ermöglichen. Advantageously, the SCR catalyst is arranged geodetically lower than the input line. As a result, the mixing section is designed to be relatively long in order to allow optimal mixing of exhaust gas and injected aqueous urea solution.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System; und 1 a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention; and

2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System. 2 a schematic representation of another embodiment of a system according to the invention.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 zum Nachbehandeln von Abgasen eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors. Das System 1 ist in einer Einbausituation in einem schematisch angedeuteten Kraftfahrzeug 2 gezeigt. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention 1 for post-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, not shown. The system 1 is in a mounting situation in a schematically indicated motor vehicle 2 shown.

Das System 1 umfasst einen Oxidationskatalysator 3, einen stromabwärts zu dem Oxidationskatalysator 3 angeordneten SCR-Katalysator 4, eine den Oxidationskatalysator 3 mit dem SCR-Katalysator 4 verbindende Abgasleitung 5 und eine an der Abgasleitung 5 angeordnete Einspritzeinheit 6 zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung 7 in die Abgasleitung 5. Der SCR-Katalysator 4 kann durch einen Partikelfilter mit SCR-Beschichtung ausgebildet sein. The system 1 includes an oxidation catalyst 3 , one downstream of the oxidation catalyst 3 arranged SCR catalyst 4 , one the oxidation catalyst 3 with the SCR catalyst 4 connecting exhaust pipe 5 and one on the exhaust pipe 5 arranged injection unit 6 for injecting an aqueous urea solution 7 in the exhaust pipe 5 , The SCR catalyst 4 may be formed by a particulate filter with SCR coating.

Die Abgasleitung 5 umfasst einen bezüglich einer Hauptströmungsrichtung 8 des den Oxidationskatalysator 3 durchströmenden Abgases radial benachbart zu dem Oxidationskatalysator 3 angeordneten, im Wesentlichen parallel zu der Hauptströmungsrichtung 8 verlaufenden, in den SCR-Katalysator 4 mündenden Mischabschnitt 9. Der Mischabschnitt 9 verläuft geradlinig und weist über seinen gesamten Verlauf eine konstante kreisförmige Querschnittsfläche auf. The exhaust pipe 5 includes one with respect to a main flow direction 8th of the oxidation catalyst 3 flowing exhaust gas radially adjacent to the oxidation catalyst 3 arranged, substantially parallel to the main flow direction 8th running, in the SCR catalyst 4 opening mixing section 9 , The mixing section 9 is straight and has a constant circular cross-sectional area over its entire course.

Des Weiteren umfasst die Abgasleitung 5 einen den Oxidationskatalysator 3 mit dem Mischabschnitt 9 verbindenden Umlenkabschnitt 10. Die Einspritzeinheit 6 ist derart an der Abgasleitung 5 angeordnet, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung 7, wie in 1 gezeigt, in den Mischabschnitt 9 einspritzbar ist. Insbesondere ist die Einspritzeinheit 6 derart an dem Umlenkabschnitt 10 angeordnet, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung 7 in einen Eingangsbereich des Mischabschnitts 9 einspritzbar ist. Die Haupteinspritzrichtung 11 entspricht dabei der Hauptströmungsrichtung 12 des den Mischabschnitt 9 durchströmenden Abgases. Furthermore, the exhaust pipe includes 5 one the oxidation catalyst 3 with the mixing section 9 connecting deflection section 10 , The injection unit 6 is so on the exhaust pipe 5 arranged that with it the aqueous urea solution 7 , as in 1 shown in the mixing section 9 is injectable. In particular, the injection unit 6 such at the deflection section 10 arranged that with it the aqueous urea solution 7 in an entrance area of the mixing section 9 is injectable. The main injection direction 11 corresponds to the main flow direction 12 of the mixing section 9 flowing exhaust gas.

Das System 1 weist eine eingangsseitig in den Oxidationskatalysator 3 mündende Eingangsleitung 13 auf, die einen senkrecht zu dem Mischabschnitt 9 und an dem Mischabschnitt 9 vorbei verlaufenden Einlassabschnitt 14 und einen den Einlassabschnitt 14 mit dem Oxidationskatalysator 3 verbindenden, gekrümmten Leitungsabschnitt 15 aufweist. The system 1 has an input side in the oxidation catalyst 3 opening entrance line 13 on, one perpendicular to the mixing section 9 and at the mixing section 9 passing inlet section 14 and one the inlet section 14 with the oxidation catalyst 3 connecting, curved line section 15 having.

Das System 1 weist zudem einen Abgase aus dem SCR-Katalysator 4 ableitenden Ausgangsabschnitt 16 auf, der einen senkrecht zu einer Längsmittelachse des Mischabschnitts 9 verlaufenden Auslassabschnitt 17 und einen den Auslassabschnitt 17 mit dem SCR-Katalysator 4 verbindenden, gekrümmten Abschnitt 18 aufweist. Der Auslassabschnitt 17 erstreckt sich ausgehend von dem SCR-Katalysator 4 im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Einlassabschnitt 14 ausgehend von dem Oxidationskatalysator 3. The system 1 also has an exhaust from the SCR catalyst 4 dissipative output section 16 on, one perpendicular to a longitudinal center axis of the mixing section 9 extending outlet section 17 and one the outlet section 17 with the SCR catalyst 4 connecting, curved section 18 having. The outlet section 17 extends from the SCR catalyst 4 substantially opposite to the inlet portion 14 starting from the oxidation catalyst 3 ,

Das System 1 ist derart angeordnet, dass die Hauptströmungsrichtung 8 des durch den Oxidationskatalysator 3 und den Mischabschnitt 9 jeweils strömenden Abgases im Wesentlichen vertikal verläuft. Der Umlenkabschnitt 10 der Abgasleitung 5 ist geodätisch höher als der Oxidationskatalysator 3 und der Mischabschnitt 9 angeordnet. Der SCR-Katalysator 4 ist geodätisch tiefer als der Eingangsabschnitt 14 angeordnet. The system 1 is arranged such that the main flow direction 8th by the oxidation catalyst 3 and the mixing section 9 each flowing exhaust gas is substantially vertical. The deflection section 10 the exhaust pipe 5 is geodetically higher than the oxidation catalyst 3 and the mixing section 9 arranged. The SCR catalyst 4 is geodetically deeper than the entrance section 14 arranged.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 zum Nachbehandeln von Abgasen eines Verbrennungsmotors, von dem lediglich ein Abgasturbolader 19 gezeigt ist. Im Übrigen kann das System 1 entsprechend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obige Beschreibung zu 1 verwiesen wird. 2 shows a schematic representation of another embodiment of a system according to the invention 1 for post-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, of which only an exhaust gas turbocharger 19 is shown. Incidentally, the system can 1 according to the in 1 be shown embodiment, which is why to avoid repetition of the above description 1 is referenced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
System system
2 2
Kraftfahrzeug motor vehicle
3 3
Oxidationskatalysator oxidation catalyst
4 4
SCR-Katalysator SCR catalyst
5 5
Abgasleitung exhaust pipe
6 6
Einspritzeinheit Injection unit
7 7
wässrige Harnstofflösung aqueous urea solution
8 8th
Hauptströmungsrichtung in 3 Main flow direction in 3
9 9
Mischabschnitt von 5 Mixing section of 5
10 10
Umlenkabschnitt von 5 Deflection section of 5
11 11
Haupteinspritzrichtung Main injection direction
12 12
Hauptströmungsrichtung in 9 Main flow direction in 9
13 13
Eingangsleitung input line
14 14
Einlassabschnitt von 13 Inlet section of 13
15 15
Leitungsabschnitt von 13 Line section of 13
16 16
Ausgangsleitung output line
17 17
Auslassabschnitt von 16 Outlet section of 16
18 18
Leitungsabschnitt von 16 Line section of 16
19 19
Abgasturbolader turbocharger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013217169 A1 [0003, 0010] DE 102013217169 A1 [0003, 0010]

Claims (9)

System (1) zum Nachbehandeln von Abgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere Dieselverbrennungsmotors, aufweisend wenigstens einen Oxidationskatalysator (3), wenigstens einen stromabwärts zu dem Oxidationskatalysator (3) angeordneten SCR-Katalysator (4), wenigstens eine den Oxidationskatalysator (3) mit dem SCR-Katalysator (4) verbindende Abgasleitung (5) und wenigstens eine an der Abgasleitung (5) angeordnete Einspritzeinheit (6) zum Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung (7) in die Abgasleitung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitung (5) wenigstens einen bezüglich einer Hauptströmungsrichtung (8) des den Oxidationskatalysator (3) durchströmenden Abgases radial benachbart zu dem Oxidationskatalysator (3) angeordneten, im Wesentlichen parallel zu der Hauptströmungsrichtung (8) verlaufenden, in den SCR-Katalysator (4) mündenden Mischabschnitt (9) und wenigstens einen den Oxidationskatalysator (3) mit dem Mischabschnitt (9) verbindenden Umlenkabschnitt (10) aufweist, wobei die Einspritzeinheit (6) derart an der Abgasleitung (5) angeordnet ist, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung (7) in den Mischabschnitt (9) einspritzbar ist. System ( 1 ) for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising at least one oxidation catalyst ( 3 ), at least one downstream of the oxidation catalyst ( 3 ) arranged SCR catalyst ( 4 ), at least one oxidation catalyst ( 3 ) with the SCR catalyst ( 4 ) connecting exhaust pipe ( 5 ) and at least one at the exhaust pipe ( 5 ) arranged injection unit ( 6 ) for injecting an aqueous urea solution ( 7 ) in the exhaust pipe ( 5 ), characterized in that the exhaust pipe ( 5 ) at least one with respect to a main flow direction ( 8th ) of the oxidation catalyst ( 3 ) flowing through the exhaust gas radially adjacent to the oxidation catalyst ( 3 ), substantially parallel to the main flow direction (FIG. 8th ) into the SCR catalyst ( 4 ) mixing section ( 9 ) and at least one oxidation catalyst ( 3 ) with the mixing section ( 9 ) connecting deflecting section ( 10 ), wherein the injection unit ( 6 ) on the exhaust pipe ( 5 ) is arranged that with her the aqueous urea solution ( 7 ) in the mixing section ( 9 ) is injectable. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischabschnitt (9) geradlinig verläuft und über seinen gesamten Verlauf eine konstante Querschnittsfläche aufweist. System ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the mixing section ( 9 ) is rectilinear and has a constant cross-sectional area over its entire course. System (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischabschnitt (9) eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweist. System ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the mixing section ( 9 ) has a circular cross-sectional area. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinheit (6) derart an dem Umlenkabschnitt (10) angeordnet ist, dass mit ihr die wässrige Harnstofflösung (7) in einen Eingangsbereich des Mischabschnitts (9) einspritzbar ist, wobei eine Haupteinspritzrichtung (11) einer Hauptströmungsrichtung (12) des den Mischabschnitt (9) durchströmenden Abgases entspricht. System ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the injection unit ( 6 ) in such a way at the deflection section ( 10 ) is arranged that with her the aqueous urea solution ( 7 ) in an input region of the mixing section ( 9 ) is injectable, wherein a main injection direction ( 11 ) of a main flow direction ( 12 ) of the mixing section ( 9 ) corresponds to flowing exhaust gas. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine eingangsseitig einen in den Oxidationskatalysator (3) mündende Eingangsleitung, die wenigstens einen quer zu dem Mischabschnitt (9) und an dem Mischabschnitt (9) vorbei verlaufenden Einlassabschnitt (14) aufweist. System ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized by at least one input side into the oxidation catalyst ( 3 ), at least one transverse to the mixing section ( 9 ) and at the mixing section ( 9 ) passing inlet section ( 14 ) having. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine Abgase aus dem SCR-Katalysator (4) ableitende Ausgangsleitung (16), die einen quer zu einer Längsmittelachse des Mischabschnitts (9) verlaufenden Auslassabschnitt (17) aufweist, wobei sich der Auslassabschnitt (17) ausgehend von dem SCR-Katalysator (4) im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Einlassabschnitt (14) ausgehend von dem Oxidationskatalysator (3) erstreckt. System ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized by at least one exhaust gas from the SCR catalyst ( 4 ) dissipative output line ( 16 ), one transverse to a longitudinal central axis of the mixing section ( 9 ) extending outlet section ( 17 ), wherein the outlet section ( 17 ) starting from the SCR catalyst ( 4 ) substantially opposite to the inlet section (FIG. 14 ) starting from the oxidation catalyst ( 3 ). Kraftfahrzeug (2) mit wenigstens einem Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselverbrennungsmotor, und wenigstens einem System (1) zum Nachbehandeln von Abgasen eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist. Motor vehicle ( 2 ) with at least one internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, and at least one system ( 1 ) for after-treatment of exhaust gases of an internal combustion engine, characterized in that the system ( 1 ) is designed according to one of claims 1 to 6. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) derart angeordnet ist, dass die Hauptströmungsrichtung (8, 12) des durch den Oxidationskatalysator (3) und den Mischabschnitt (9) jeweils strömenden Abgases im Wesentlichen vertikal verläuft, wobei der Umlenkabschnitt (10) der Abgasleitung (5) geodätisch höher als der Oxidationskatalysator (3) und der Mischabschnitt (9) angeordnet ist. Motor vehicle ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the system ( 1 ) is arranged such that the main flow direction ( 8th . 12 ) of the oxidation catalyst ( 3 ) and the mixing section ( 9 ) each flowing exhaust gas extends substantially vertically, wherein the deflection section ( 10 ) of the exhaust pipe ( 5 ) geodetically higher than the oxidation catalyst ( 3 ) and the mixing section ( 9 ) is arranged. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der SCR-Katalysator (4) geodätisch tiefer als die Eingangsleitung (13) angeordnet ist. Motor vehicle ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the SCR catalyst ( 4 Geodetic lower than the input line ( 13 ) is arranged.
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