DE102017130702B4 - Method and arrangement for reducing the NOx content of exhaust gas - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Reduzierung des NOx-Gehalts von Abgas eines Verbrennungsmotors, das zumindest über ein Partikelfilter (14) und über zumindest einen diesem nachgeordneten Katalysator (22, 24) zu einem Auslass strömt, wobei das Abgas eine in dem Abgasweg vor dem zumindest einen Katalysator (22, 24) angeordnete zumindest einen Wärmetauscher (40) aufweisende Kondensationsstufe (18) erst dann vollständig durchströmt, wenn am Wärmetauscher (40) Taupunkttemperatur TT oder in etwa Taupunkttemperatur TT des Abgases erreicht ist.

Figure DE102017130702B4_0000
Method for reducing the NOx content of exhaust gas from an internal combustion engine, which flows to an outlet at least via a particle filter (14) and at least one catalytic converter (22, 24) downstream thereof, the exhaust gas flowing into the exhaust gas path upstream of the at least one catalytic converter ( 22, 24) arranged at least one heat exchanger (40) having condensation stage (18) only flows completely through when the dew point temperature T T or approximately dew point temperature T T of the exhaust gas is reached on the heat exchanger (40).
Figure DE102017130702B4_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung des NOx-Gehalts von Abgas eines Verbrennungsmotors, das zumindest über ein Partikelfilter und über zumindest einen diesem nachgeordneten Katalysator zu einem Auslass strömt.The invention relates to a method for reducing the NOx content of exhaust gas from an internal combustion engine, which flows to an outlet at least via a particle filter and at least one catalytic converter arranged downstream thereof.

Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf eine Anordnung zur Reduzierung des NOx-Gehalts im Abgas eines Verbrennungsmotors mit im Strömungsweg des Abgases angeordnetem zumindest einen Partikelfilter und zumindest einem diesem nachgeordneten Katalysator sowie einer im Strömungsweg dem zumindest einen Katalysator vorgeordneten Kondensationsstufe mit Kondensatablauf.Furthermore, the invention relates to an arrangement for reducing the NOx content in the exhaust gas of an internal combustion engine with at least one particle filter arranged in the flow path of the exhaust gas and at least one catalyst downstream of this and a condensation stage with condensate drain arranged upstream of the at least one catalyst.

Im vermehrten Umfang stehen Bemühungen an, um aus Dieselabgasen Rußteilchen zu entfernen. Hierzu ist es bekannt, dass in den Abgasstrom eines Dieselmotors ein Dieselpartikelfilter sowie zumindest ein Katalysator angeordnet werden. Häufig werden mehrere Katalysatoren wie elektrisch beheizbare Katalysatoren und SCR-Katalysatoren in Reihe geschaltet.Efforts are increasing to remove soot particles from diesel exhaust gases. For this purpose, it is known that a diesel particle filter and at least one catalytic converter are arranged in the exhaust gas flow of a diesel engine. Frequently, several catalysts such as electrically heated catalysts and SCR catalysts are connected in series.

In Abhängigkeit der die Rußteilchen entfernenden Einrichtungen muss jedoch der Motor mehr Leistung aufwenden, damit das Abgas ausgeschoben wird.Depending on the devices that remove the soot particles, however, the engine has to use more power so that the exhaust gas is expelled.

Der DE 10 2004 004 939 A1 ist eine Auspuffvorrichtung für Abgase von Brennkraftmaschinen zu entnehmen, in die ein Wärmetauscher integriert ist. Dabei kann der Wärmetauscher dem Auspuff vor- oder nachgeschaltet sein.The DE 10 2004 004 939 A1 an exhaust device for exhaust gases from internal combustion engines can be found, in which a heat exchanger is integrated. The heat exchanger can be connected upstream or downstream of the exhaust.

Nachteilig bei der entsprechenden Vorrichtung ist es, dass weiterhin eine hohe Rußbelastung zu Beginn des Startens des Motors auftritt.A disadvantage of the corresponding device is that there is still a high level of soot at the start of starting the engine.

Der US 2015/0322833 A1 ist eine Vorrichtung zum Entfernen von SOx und NOx aus dem Abgas eines Kraftfahrzeuges zu entnehmen. Hierzu ist ein Kondensator vorgesehen, der im Strömungsweg des für die Abgasreinigung erforderlichen Partikelfilters und Katalysators angeordnet ist.The US 2015/0322833 A1 is a device for removing SOx and NOx from the exhaust gas of a motor vehicle. For this purpose, a condenser is provided, which is arranged in the flow path of the particle filter and catalyst required for exhaust gas purification.

Die EP 3 009 635 A1 bezieht sich auf eine Verbrennungsmaschine, bei der gereinigtes Abgas über einen Kondensator strömt.The EP 3 009 635 A1 refers to an internal combustion engine in which cleaned exhaust gas flows through a condenser.

Bei einer Abgasanlage nach der DE 10 2004 032 287 A1 durchströmt Abgas einen Kondensator solange, bis der Motor warmgelaufen ist.With an exhaust system after DE 10 2004 032 287 A1 exhaust gas flows through a condenser until the engine has warmed up.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der NOx-Anteil im Abgas reduziert wird, insbesondere bereits beim Starten des Verbrennungsmotors. Ferner soll vermieden werden, dass während des laufenden Betriebs der Strömungswiderstand merklich erhöht wird, gleichwenn der NOx-Anteil im Vergleich zu bekannten Anordnungen reduziert wird.The present invention is based on the object of developing a method and an arrangement of the type mentioned at the outset such that the NOx content in the exhaust gas is reduced, in particular already when the internal combustion engine is started. Furthermore, it should be avoided that the flow resistance is noticeably increased during ongoing operation, even if the NOx content is reduced in comparison to known arrangements.

Zur Lösung der Aufgabe wird zum einen vorgeschlagen ein Verfahren zur Reduzierung des NOx-Gehalts von Abgas eines Verbrennungsmotors, das zumindest über ein Partikelfilter und zumindest einen diesem nachgeordneten Katalysator zu einem Auslass strömt, wobei das Abgas eine im Abgasweg vor dem zumindest einen Katalysator angeordnete zumindest einen Wärmetauscher aufweisende Kondensationsstufe erst dann vollständig durchströmt, wenn an dem Wärmetauscher die Taupunkttemperatur TT oder in etwa die Taupunkttemperatur TT des Abgases erreicht ist.To achieve the object, on the one hand, a method is proposed for reducing the NOx content of exhaust gas from an internal combustion engine, which flows to an outlet at least via a particle filter and at least one catalytic converter arranged downstream thereof, the exhaust gas at least one arranged in the exhaust gas path upstream of the at least one catalyst only flows through a condenser stage having heat exchanger when the dew point temperature T T or approximately the dew point temperature T T of the exhaust gas is reached on the heat exchanger.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass eine Ventileinrichtung der Kondensationsstufe vorgeordnet oder in dieser integriert wird, mittels der vor Erreichen der Taupunkttemperatur TT am Wärmetauscher Abgas zumindest teilweise von der Kondensationsstufe ferngehalten wird. Insbesondere wird sodann das Abgas über ein weiteres Partikelfilter geführt.In particular, it is provided that a valve device is arranged upstream of the condensation stage or integrated therein, by means of which exhaust gas is at least partially kept away from the condensation stage at the heat exchanger before the dew point temperature T T is reached. In particular, the exhaust gas is then passed through a further particle filter.

Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass vor Erreichen der Taupunkttemperatur TT am Wärmetauscher das Abgas über einen Bypass an der Kondensationsstufe vorbeigeführt wird. In dem Bypass kann ein weiteres Partikelfilter vorgesehen sein.For this purpose, it is provided in particular that the exhaust gas is guided past the condensation stage via a bypass before the dew point temperature T T is reached. Another particle filter can be provided in the bypass.

Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass zu Beginn des Startens eines Verbrennungsmotors bereits eine Reduzierung der Rußpartikel erfolgt, indem ein weiteres Partikelfilter zugeschaltet wird, das dann, wenn am Wärmetauscher der Taupunkt für das Abgas noch nicht erreicht ist, die Kondensationsstufe umgangen wird. Nach Erreichen der Taupunkttemperatur TT am Wärmetauscher wird das weitere Partikelfilter nicht mehr durchströmt, so dass sich ein zusätzlicher Widerstand während des Dauerbetriebes durch das Sammeln von Rußpartikeln nicht aufbauen kann, also die Leistung des Motors nicht negativ beeinflusst wird.According to the invention, it is provided in particular that the soot particles are already reduced at the start of starting an internal combustion engine by switching on a further particle filter which, if the dew point for the exhaust gas has not yet been reached at the heat exchanger, bypasses the condensation stage. After reaching the dew point temperature T T on the heat exchanger, the further particle filter is no longer flowed through, so that an additional resistance cannot build up during continuous operation by collecting soot particles, so the performance of the engine is not adversely affected.

Die Kühlung in der Kondensationsstufe erfolgt mittels des Wärmetauschers, wobei eine Direktverdampfung oder eine indirekte Kühlung durch Schalten des Wärmetauschers in einen Solekreislauf erfolgen kann.The cooling in the condensation stage takes place by means of the heat exchanger, with direct evaporation or indirect cooling being possible by switching the heat exchanger into a brine circuit.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kondensationsstufe nach dem Partikelfilter und vor dem Katalysator in dem Strömungsweg des Abgases angeordnet wird.In a further development of the invention, it is provided that the condensation stage is arranged after the particle filter and before the catalytic converter in the flow path of the exhaust gas.

Dabei sollte insbesondere das Abgas in der Kondensationsstufe auf eine Temperatur TA von zumindest 80 °C, insbesondere auf eine Temperatur TA zwischen 50 °C und 80 °C abgekühlt werden. In particular, the exhaust gas in the condensation stage should be cooled to a temperature TA of at least 80 ° C., in particular to a temperature T A between 50 ° C. and 80 ° C.

Das in der Kondensationsstufe anfallende Kondensat wird über einen Abfluss abgeleitet, der beheizbar ist, um auch bei tiefen Temperaturen sicherzustellen, dass der Abfluss durch ausfallendes Kondensat aus der Kondensationsstufe nicht behindert wird.The condensate accumulating in the condensation stage is drained off via a drain that can be heated in order to ensure, even at low temperatures, that the outflow is not impeded by condensate from the condensation stage.

Insbesondere wird die Kondensationsstufe derart ausgebildet, dass dem die Kondensationsstufe durchströmenden Abgas eine Strömungsrichtung aufgezwungen wird, die entlang Fahrfläche eines den Verbrennungsmotor aufweisenden Fahrzeugs verläuft, also insbesondere eine horizontal verlaufende Strömungsrichtung.In particular, the condensation stage is designed such that a flow direction is forced on the exhaust gas flowing through the condensation stage, which runs along the driving surface of a vehicle having the internal combustion engine, that is to say in particular a horizontally running flow direction.

Die Erfindung wird jedoch auch gelöst durch eine Anordnung zur Reduzierung des NOx-Gehalts im Abgas eines Verbrennungsmotors mit im Strömungsweg des Abgases angeordnetem zumindest einen Partikelfilter und zumindest einem diesem nachgeordneten Katalysator sowie einer im Strömungsweg dem zumindest einen Katalysator vorgeordneten Kondensationsstufe mit Kondensatablauf, wobei parallel zur oder in der Kondensationsstufe ein abgasführender Abgasnebenweg verläuft, der dann von dem Abgas durchströmbar ist, wenn an dem in der Kondensationsstufe vorhandenen Wärmetauscher eine Temperatur herrscht, die größer als die Taupunkttemperatur TT oder in etwa die Taupunkttemperatur TT des Abgases ist.However, the invention is also achieved by an arrangement for reducing the NOx content in the exhaust gas of an internal combustion engine with at least one particle filter arranged in the flow path of the exhaust gas and at least one catalyst downstream of this and a condensation stage with condensate drain arranged upstream of the at least one catalyst, parallel to or in the condensation stage there is an exhaust gas-carrying bypass, through which the exhaust gas can flow when the temperature of the heat exchanger in the condensation stage is greater than the dew point temperature T T or approximately the dew point temperature T T of the exhaust gas.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass der Nebenweg, der als parallel zur Kondensationsstufe verlaufender Bypass ausgebildet sein kann, ein weiteres Partikelfilter aufweist oder ein solches ist.In particular, the invention provides that the secondary path, which can be designed as a bypass running parallel to the condensation stage, has or is a further particle filter.

In der Kondensationsstufe kann durch Direktverdampfung oder durch indirekte Kühlung des Wärmetauschers die Temperatur TK auf TK ≅ TT = Taupunkttemperatur des Abgases eingestellt werden.In the condensation stage, the temperature TK can be set to TK ≅ T T = dew point temperature of the exhaust gas by direct evaporation or by indirect cooling of the heat exchanger.

Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass vor der Kondensationsstufe eine Ventileinrichtung angeordnet ist, mittels der in Abhängigkeit von an dem Wärmetauscher in der Kondensationsstufe herrschender Temperatur TK Abgas der Kondensationsstufe oder dem Abgasnebenweg zuführbar ist. Hierdurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass dann, wenn an dem Wärmetauscher eine Temperatur herrscht, die gleich der Taupunkttemperatur TT des Abgases ist, der Abgasnebenweg absperrbar ist, so dass das Abgas ausschließlich durch die Kondensationsstufe strömt.Furthermore, the invention provides that a valve device is arranged upstream of the condensation stage, by means of which exhaust gas can be fed to the condensation stage or to the bypass depending on the temperature TK prevailing at the heat exchanger in the condensation stage. This has the particular advantage that when the heat exchanger has a temperature which is equal to the dew point temperature T T of the exhaust gas, the exhaust gas bypass can be shut off, so that the exhaust gas flows exclusively through the condensation stage.

Die Kondensationsstufe kann ein insbesondere quaderförmiges Gehäuse aufweisen, das bodenseitig Kondensatführungen aufweist, die durch Sicken ausgebildet sein können.The condensation stage can have, in particular, a cuboid housing that has condensate guides on the bottom, which can be formed by beads.

Das Kondensat kann des Weiteren über eine beheizbare Austrittsöffnung abgeleitet werden, so dass sichergestellt ist, dass auch bei tiefen Temperaturen das Kondensat aus dem Gehäuse abfließen kann.The condensate can also be drained off via a heatable outlet opening, so that it is ensured that the condensate can flow out of the housing even at low temperatures.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of the following description of preferred exemplary embodiments.

Es zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Abgasreinigung,
  • 2 eine erste Ausführungsform einer Vorreinigungsstufe,
  • 3 einen Ausschnitt aus der 2,
  • 4 eine zweite Ausführungsform einer Vorreinigungsstufe,
  • 5 eine Prinzipdarstellung eines Gehäuses einer Kondensationsstufe im Querschnitt,
  • 6 das Gehäuse gem. 5 im Längsschnitt,
  • 7 ein Detail des Abflusses aus dem Gehäuse gemäß 5 und 6,
  • 8 eine Prinzipdarstellung der Kühlung der Kondensationsstufe und
  • 9 eine weitere Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform zum Kühlen der Kondensationsstufe
Show it:
  • 1 a schematic diagram of exhaust gas purification,
  • 2 a first embodiment of a pre-cleaning stage,
  • 3 a section of the 2 .
  • 4 a second embodiment of a pre-cleaning stage,
  • 5 a schematic representation of a housing of a condensation stage in cross section,
  • 6 the housing acc. 5 in longitudinal section,
  • 7 a detail of the drain from the housing according to 5 and 6 .
  • 8th a schematic diagram of the cooling of the condensation stage and
  • 9 a further schematic representation of a further embodiment for cooling the condensation stage

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Benutzung der bereits zum Einsatz gelangenden Abgasnachbehandlungssysteme von Motoren, um den NOx-Ausstoß zu reduzieren, der allgemein als „Feinstaub“ bezeichnet wird, der durch die Oxidation beim Verbrennungsprozess in Motoren mit Diesel- und Benzinkraftstoff entstehen kann.In the present invention, the exhaust gas aftertreatment systems of engines that are already in use are used to reduce the NOx emissions, which is generally referred to as “fine dust”, which can be caused by the oxidation during the combustion process in engines with diesel and gasoline fuels.

Durch die erfindungsgemäße Lehre erfolgt eine Abgasvolumenreduzierung durch einen thermischen Prozess bis auf ca. 60 %, wobei durch einen gleichzeitigen Kondensationsvorgang Stickstoffoxidverbindungen eliminiert werden (NOx-Verminderung), und zwar in etwa bis zu 30 %.The teaching according to the invention results in an exhaust gas volume reduction by means of a thermal process to approximately 60%, nitrogen oxide compounds being eliminated by a simultaneous condensation process (NOx reduction), in fact approximately up to 30%.

Anhand der 1 wird rein prinzipiell die Abgasreinigungsstrecke eines Verbrennungsmotors, wie Dieselmotors, beschrieben, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt wird.Based on 1 the exhaust gas purification section of an internal combustion engine, such as a diesel engine, is described purely in principle, without the invention being restricted thereby.

Das von dem Dieselmotor kommende Abgas (Pfeil 10) strömt im Ausführungsbeispiel über einen Dieseloxidationskatalysator 12 und ein Partikelfilter 14. Sodann ist eine erfindungsgemäße Vorreinigungsstufe 16 vorgesehen, die aus einer Kondensationsstufe 18 und einem weiteren Partikelfilter 20 besteht. Sodann strömt das vorgereinigte Abgas über einen elektrisch beheizbaren Katalysator 22, einen SCR-Katalysator 24 und einen Schalldämpfer 26, um sodann ausgestoßen zu werden. Ferner ist ein Harnstofftank 28 mit Steuerung vorgesehen. Zur Steuerung der Harnstoffzufuhr sind NOx-Sensoren 30, 32 vorgesehen, die die Hamstoffinjektion in den elektrisch beheizbaren Katalysator 22 und den SCR-Katalysator 24 steuern. Insoweit wird auch auf die hinlänglich bekannte Technik verwiesen; der Kern der Erfindung ist die Vorreinigungsstufe 16, die erwähntermaßen eine Kondensationsstufe 18 und insbesondere ein Partikelfilter 20 beinhaltet.The exhaust gas coming from the diesel engine (arrow 10 ) overflows in the exemplary embodiment a diesel oxidation catalyst 12 and a particle filter 14 , Then there is a pre-cleaning stage according to the invention 16 provided that from a condensation stage 18 and another particle filter 20 consists. The pre-cleaned exhaust gas then flows over an electrically heated catalytic converter 22 , an SCR catalytic converter 24 and a silencer 26 to then be expelled. There is also a urea tank 28 provided with control. To control the urea supply, NOx sensors 30, 32 are provided, which inject urea into the electrically heated catalyst 22 and the SCR catalyst 24 Taxes. In this regard, reference is also made to the well-known technology; the core of the invention is the pre-cleaning stage 16 that mentioned a condensation level 18 and in particular a particle filter 20 includes.

Durch die erfindungsgemäße Vorreinigungsstufe 16 erfolgt eine Trocknung der Abgase, wodurch die katalytische Reaktion und Reduktion und damit das anfallende Ammoniak reduziert werden. Somit werden die der Vorreinigungsstufe 16 nachgeordneten Komponenten wie die Katalysatoren 22, 24 entlastet.Through the pre-cleaning stage according to the invention 16 the exhaust gases are dried, which reduces the catalytic reaction and reduction and thus the ammonia produced. Thus, the pre-cleaning stage 16 downstream components such as the catalysts 22 . 24 relieved.

Die erfindungsgemäße Vorreinigungsstufe 16 wird anhand der 2 bis 4 näher erläutert.The pre-cleaning stage according to the invention 16 is based on the 2 to 4 explained in more detail.

Die Vorreinigungsstufe 16 weist ein Zwei-Wege-Ventil 34 auf, um das Abgas (Anschluss 36) wahlweise der Kondensationsstufe 18 oder dem Partikelfilter 20 zuzuführen. Die Kondensationsstufe 18 und das Partikelfilter 20 können in einem boxenartigen quaderförmigen Gehäuse 38 angeordnet sein, das Abmessungen von z. B. 1100 mm x 800 mm x 180 mm aufweist, ohne dass hierdurch eine Beschränkung der Erfindung erfolgen soll. Das Gehäuse 38 ist vollumfänglich isoliert und kann eine Doppelwandung aufweisen, die einen Vakuumhohlraum begrenzt, in dem sich eine Isolierung befindet.The pre-cleaning stage 16 has a two-way valve 34 on to the exhaust gas (connection 36 ) optionally the condensation level 18 or the particle filter 20 supply. The condensation level 18 and the particle filter 20 can in a box-like cuboid housing 38 be arranged, the dimensions of z. B. 1100 mm x 800 mm x 180 mm, without thereby limiting the invention. The housing 38 is fully insulated and can have a double wall that delimits a vacuum cavity in which there is insulation.

Innerhalb des Gehäuses 38 sind z. B. Lamellen zur Bildung eines Wärmetauschers 40 vorhanden, die rein prinzipiell dargestellt sind. Die Lamellen werden von einem Kühlmittel durchströmt. Hierzu ist im oberen Bereich des Gehäuses 38 ein Anschluss 42 und am gegenüberliegenden Ende im Bodenbereich ein Auslass 44 vorgesehen, wie rein prinzipiell den 5 und 6 zu entnehmen ist. In der 6 ist auch der Abgaseintritt 46 und der Abgasaustritt 48 dargestellt.Inside the case 38 are z. B. fins to form a heat exchanger 40 available, which are shown in principle. A coolant flows through the fins. This is in the upper area of the housing 38 a connection 42 and an outlet at the opposite end in the floor area 44 provided, as in principle the 5 and 6 can be seen. In the 6 is also the exhaust gas inlet 46 and the exhaust gas outlet 48 shown.

Im Bodenbereich des Gehäuses 38 sind sickenförmige Kondensatführungen 50 vorgesehen, die rein prinzipiell in 5 angedeutet sind. Über die Führungen 50 kann das in der Kondensationsstufe 18 ausfallende Kondensat dem Ablauf 52 zugeführt werden, der entsprechend der 7 beheizbar ist (Symbol 54). Der 7 ist auch die Isolierung der Doppelwandung des Gehäuses 38 zu entnehmen. Die Beheizung ist erforderlich, um bei tiefen Temperaturen sicherzustellen, dass Kondensat nicht einfriert, wodurch ein Abfließen aus dem Innenraum des Gehäuses 38 behindert werden würde.In the bottom area of the housing 38 are bead-shaped condensate guides 50 provided that purely in principle 5 are indicated. About the guides 50 can do that in the condensation stage 18 precipitated condensate to the drain 52 are supplied according to the 7 is heatable (symbol 54 ). The 7 is also the insulation of the double wall of the housing 38 refer to. Heating is required to ensure that condensate does not freeze at low temperatures, causing it to drain out of the interior of the housing 38 would be hindered.

In dem Ausführungsbeispiel der 2 befindet sich innerhalb des Gehäuses 38 das Partikelfilter 20, das gemäß 4 jedoch auch in einer Bypass-Leitung 56 angeordnet sein kann, die parallel zur Kondensationsstufe 18, also zum Gehäuse 38 verläuft. In der Zuführung 46 befindet sich das Zwei-Wege-Ventil 34, um wahlweise Abgas dem Partikelfilter 20 oder der den Wärmetauscher 40 aufweisenden Kondensationsstufe 18 zuzuführen.In the embodiment of the 2 is inside the housing 38 the particle filter 20 that according to 4 but also in a bypass line 56 can be arranged parallel to the condensation stage 18 to the housing 38 runs. In the feeder 46 is the two-way valve 34 to selectively exhaust the particulate filter 20 or the heat exchanger 40 having condensation level 18 supply.

Wie den Figuren zu entnehmen ist, strömt das Abgas mit einer Temperatur von z. B. ca. 600 °C in die Vorreinigungsstufe 16, also entweder in das Partikelfilter 20 oder die Kondensationsstufe 18. Die Stellung des Zwei-Wege-Ventils 34 hängt davon ab, welche Temperatur am Wärmetauscher 40 in der Kondensationsstufe 18 auftritt. Liegt die Temperatur oberhalb des Taupunktes des Abgases, gibt das Zwei-Wege-Ventil 34 den Weg zum Partikelfilter 20 frei, so dass infolge dessen entsprechend der 2 nur ein Teil des in dem Gehäuse 38 angeordneten Wärmetauschers 40 durchströmt wird, wohingegen bei Nutzung der Bypass-Leitung 36 der Wärmetauscher 40 nicht beaufschlagt wird. Ist die Temperatur am Wärmetauscher 40 gleich oder in etwa gleich der Taupunkttemperatur TT des Abgases, so wird das Zwei-Wege-Ventil 34 umgeschaltet (3), so dass das Abgas ausschließlich durch die Kondensationsstufe 18 strömt.As can be seen from the figures, the exhaust gas flows at a temperature of e.g. B. about 600 ° C in the pre-cleaning stage 16 , either in the particle filter 20 or the condensation level 18 , The position of the two-way valve 34 depends on the temperature at the heat exchanger 40 in the condensation stage 18 occurs. If the temperature is above the dew point of the exhaust gas, the two-way valve gives 34 the way to the particle filter 20 free, so that as a result the 2 only part of that in the housing 38 arranged heat exchanger 40 is flowed through, whereas when using the bypass line 36 the heat exchanger 40 is not applied. Is the temperature at the heat exchanger 40 equal or approximately equal to the dew point temperature T T of the exhaust gas, so the two-way valve 34 switched ( 3 ), so that the exhaust gas only through the condensation stage 18 flows.

Die Temperatur am Wärmetauscher 40 wird z. B. mittels zumindest eines Temperatursensors 39 ermittelt. Anhand der 2 wird auch ersichtlich, dass eine Regelung erfolgt, um den Wärmetauscher 40 auf die gewünschte Temperatur einzustellen.The temperature at the heat exchanger 40 z. B. by means of at least one temperature sensor 39 determined. Based on 2 it can also be seen that a regulation is made to the heat exchanger 40 to the desired temperature.

Durch die Vorreinigungsstufe 16 ergibt sich der Vorteil, dass das Abgasvolumen auf ca. 60% reduziert werden kann, wobei gleichzeitig durch die erfolgende Kondensation bis zu 30 % Stickstoffoxidverbindungen eliminiert werden können.Through the pre-cleaning stage 16 The advantage is that the exhaust gas volume can be reduced to approx. 60%, and at the same time up to 30% of nitrogen oxide compounds can be eliminated by the condensation that takes place.

Nachstehende Berechnung soll die Volumenreduzierung verdeutlichen. Angenommen werden Durchschnittsverbrauchswerte für einen Dieselmotor: 5 1 Dieselkraftstoff nach DIN EN 590 pro Stunde. Die Abgasmenge beträgt ca. 1,3 m3/min und somit 78 m3/h.The following calculation should clarify the volume reduction. Average consumption values for a diesel engine are assumed: 5 1 diesel fuel according to DIN EN 590 per hour. The amount of exhaust gas is about 1.3 m 3 / min and thus 78 m 3 / h.

Beträgt die Dichte bei 600 °C des Abgases ungefähr 0,404 kg/m3, so ergäbe sich bei einer Austrittstemperatur von ca. 50 °C, bei der das Abgas eine Dichte von 1,120 kg/m3 aufweist, ein Volumen von ca. 28 m3, so dass in Folge die Reduzierung des Abgasvolumens in etwa 64 % beträgt. Die Kondensationsmenge beträgt in etwa 4 kg/h. Unter Berücksichtigung der Abgasmenge und der Temperaturreduzierung ergibt sich ein Kältebedarf von etwa 7,0 KW.If the density at 600 ° C. of the exhaust gas is approximately 0.404 kg / m 3 , a volume of approximately 28 m would result at an outlet temperature of approximately 50 ° C. at which the exhaust gas has a density of 1.120 kg / m 3 3 , so that the reduction in exhaust gas volume is approximately 64%. The amount of condensation is about 4 kg / h. Taking the amount of exhaust gas and the temperature reduction into account, there is a cooling requirement of around 7.0 KW.

Die Kühlung des Wärmetauschers kann direkt oder indirekt erfolgen, wie anhand der 8 und 9 verdeutlicht wird.The cooling of the heat exchanger can take place directly or indirectly, as on the basis of the 8th and 9 is made clear.

In 8 ist die Kälteerzeugung durch Direktverdampfung prinzipiell dargestellt. Man erkennt den Wärmetauscher 40, der in einem Kältekreislauf angeordnet ist, in dem sich in üblicher Weise ein Verdichter 58, ein Verflüssiger 60 und ein Expansionsventil 62 befinden. Gemäß 9 kann eine indirekte Kühlung erfolgen, in dem ein Solekreislauf 64 benutzt wird, um den Wärmetauscher 40 auf die gewünschte Temperatur einzustellen. Der Solekreislauf 64 wird mittels eines Wärmetauschers 66 gekühlt, der sich in einem Kreislauf befindet, der dem 8 entspricht, so dass für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.In 8th the generation of refrigeration by direct evaporation is shown in principle. You can see the heat exchanger 40 , which is arranged in a refrigeration cycle in which there is a compressor in the usual way 58 , a condenser 60 and an expansion valve 62 are located. According to 9 indirect cooling can be carried out in a brine circuit 64 used to the heat exchanger 40 to the desired temperature. The brine cycle 64 is by means of a heat exchanger 66 cooled, which is in a cycle that the 8th corresponds, so that the same reference numerals are used for the same elements.

Bei dem Wärmetauscher 40 handelt es sich insbesondere um eine Lamellenanordnung. Das Gehäuse 38 wird horizontal durchströmt, wie insbesondere durch die 6 verdeutlicht werden soll.At the heat exchanger 40 it is in particular a lamella arrangement. The housing 38 is flowed through horizontally, in particular through the 6 should be clarified.

Claims (14)

Verfahren zur Reduzierung des NOx-Gehalts von Abgas eines Verbrennungsmotors, das zumindest über ein Partikelfilter (14) und über zumindest einen diesem nachgeordneten Katalysator (22, 24) zu einem Auslass strömt, wobei das Abgas eine in dem Abgasweg vor dem zumindest einen Katalysator (22, 24) angeordnete zumindest einen Wärmetauscher (40) aufweisende Kondensationsstufe (18) erst dann vollständig durchströmt, wenn am Wärmetauscher (40) Taupunkttemperatur TT oder in etwa Taupunkttemperatur TT des Abgases erreicht ist.Method for reducing the NOx content of exhaust gas from an internal combustion engine, which flows to an outlet at least via a particle filter (14) and at least one catalytic converter (22, 24) downstream thereof, the exhaust gas flowing into the exhaust gas path upstream of the at least one catalytic converter ( 22, 24) arranged at least one heat exchanger (40) having condensation stage (18) only flows completely through when the dew point temperature T T or approximately dew point temperature T T of the exhaust gas is reached on the heat exchanger (40). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen der Taupunkttemperatur Tr Abgas über ein weiteres Partikelfilter (20) geleitet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that exhaust gas is passed through a further particle filter (20) before the dew point temperature Tr is reached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (34) der Kondensationsstufe (18) vorgeordnet oder in dieser integriert wird, durch die ein zumindest teilweises Umströmen des in der Kondensationsstufe (18) vorhandenen Wärmetauschers (40) ermöglicht wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a valve device (34) is arranged upstream of the condensation stage (18) or integrated therein, by means of which an at least partial flow around the heat exchanger (40) present in the condensation stage (18) is made possible. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen der Taupunkttemperatur TT das Abgas über einen Bypass (56) dem weiteren Partikelfilter (20) zugeführt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that before the dew point temperature T T is reached, the exhaust gas is fed to the further particle filter (20) via a bypass (56). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in der Kondensationsstufe (18) auf eine Temperatur TK von zumindest 80° C, insbesondere auf eine Temperatur TK zwischen 50 °C und 80°C abgekühlt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas in the condensation stage (18) is cooled to a temperature TK of at least 80 ° C, in particular to a temperature T K between 50 ° C and 80 ° C. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kondensationsstufe (18) anfallendes Kondensat über einen beheizbaren Kondensatablauf (52) abgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that condensate accumulating in the condensation stage (18) is discharged via a heatable condensate drain (52). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem die Kondensationsstufe (18) durchströmenden Abgas eine Strömungsrichtung aufgezwungen wird, die entlang einer Fahrfläche eines den Verbrennungsmotor aufweisenden Fahrzeugs verläuft.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas flowing through the condensation stage (18) is forced into a flow direction which runs along a driving surface of a vehicle having the internal combustion engine. Anordnung zur Reduzierung des NOx-Gehalts im Abgas eines Verbrennungsmotors mit im Strömungsweg (10) des Abgases angeordnetem zumindest einen Partikelfilter (14) und zumindest einem diesem nachgeordneten Katalysator (22, 24) sowie einer im Strömungsweg (10) dem zumindest einen Katalysator (22, 24) vorgeordneten Kondensationsstufe (18) mit Kondensatablauf (52), wobei parallel zur Kondensationsstufe (18) ein abgasführender Abgasnebenweg verläuft, der dann von dem Abgas durchströmbar ist, wenn an in der Kondensationsstufe (18) vorhandenem Wärmetauscher (40) eine Temperatur herrscht, die größer als die Taupunkttemperatur TT des Abgases ist.Arrangement for reducing the NOx content in the exhaust gas of an internal combustion engine with at least one particle filter (14) arranged in the flow path (10) of the exhaust gas and at least one catalyst (22, 24) downstream thereof and one in the flow path (10) the at least one catalyst (22 , 24) upstream condensation stage (18) with condensate drain (52), parallel to the condensation stage (18) is an exhaust gas-carrying bypass, through which the exhaust gas can flow when there is a temperature at the heat exchanger (40) present in the condensation stage (18) , which is greater than the dew point temperature T T of the exhaust gas. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasnebenweg ein weiteres Partikelfilter (20) aufweist oder ein solches ist.Arrangement after Claim 8 , characterized in that the exhaust gas bypass has or is a further particle filter (20). Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kondensationsstufe (18) durch Direktverdampfung oder durch indirekte Kühlung die Temperatur im Wärmetauscher (40) einstellbar ist.Arrangement after Claim 8 or 9 , characterized in that the temperature in the heat exchanger (40) can be adjusted in the condensation stage (18) by direct evaporation or by indirect cooling. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsstufe (18) ein Gehäuse (38) aufweist, in dem der Wärmetauscher (40) angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the Claims 8 to 10 , characterized in that the condensation stage (18) has a housing (38) in which the heat exchanger (40) is arranged. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kondensationsstufe (18) eine Ventileinrichtung (34) angeordnet ist, mittels der in Abhängigkeit von der an dem Wärmetauscher (40) herrschenden Temperatur das Abgas entweder ausschließlich dem Abgasnebenweg zuführbar ist oder den Wärmetauscher (40) vollständig durchströmt.Arrangement according to at least one of the Claims 8 to 11 , characterized in that a valve device (34) is arranged upstream of the condensation stage (18), by means of which, depending on the temperature prevailing at the heat exchanger (40), the exhaust gas can either be fed exclusively to the exhaust gas bypass or flows completely through the heat exchanger (40). Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (38) bodenseitig Führungen (50), wie Sicken, für abzuleitendes Kondensat aufweist. Arrangement after Claim 11 , characterized in that the housing (38) has guides (50) on the bottom, such as beads, for condensate to be discharged. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat über eine beheizbare Austrittsöffnung oder -leitung (52) ableitbar ist.Arrangement according to at least one of the Claims 8 to 13 , characterized in that the condensate can be discharged via a heatable outlet opening or line (52).
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