DE102017209483A1 - Optimized exhaust gas purification - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Abgasreinigungssystems.The present invention relates to an exhaust gas purification system for a motor vehicle and a method for operating the exhaust gas purification system.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Abgasreinigungssystems.The present invention relates to an exhaust gas purification system for a motor vehicle and a method for operating the exhaust gas purification system.
Die Abgase aus Verbrennungsmaschinen werden heutzutage mehrstufig gereinigt. Dabei strömt das Abgas durch verschiedene Monolithen. Diese sind unter anderem Katalysatoren und Filter. Um die Reinigung zu optimieren, werden die Abgase mit Reaktanden vermischt. Dieses Gemisch aus Abgas und Reaktand kann danach in einem Monolithen (welcher oftmals auch eine Beschichtung aufweist) optimal reagieren.The exhaust gases from internal combustion engines are now cleaned in multiple stages. The exhaust gas flows through different monoliths. These include catalysts and filters. To optimize the cleaning, the exhaust gases are mixed with reactants. This mixture of exhaust gas and reactant can then react optimally in a monolith (which often also has a coating).
Das von der Verbrennungsmaschine erzeugte Abgas strömt zunächst laminar durch ein Rohr des Abgasreinigungssystems und wird in einem ersten Schritt durch einen Mischer verwirbelt. In das turbulente Abgas wird durch einen nach dem Mischer angeordneten Injektor ein Reaktand in den Abgasstrom eingebracht. Das resultierende turbulente Fluidgemisch kann danach mit dem Reaktanden in einem Monolithen, beispielsweise einem Katalysator, zur Reaktion gebracht werden.The exhaust gas generated by the internal combustion engine initially flows laminar through a pipe of the exhaust gas purification system and is swirled in a first step by a mixer. In the turbulent exhaust gas, a reactant is introduced into the exhaust gas flow through an injector arranged after the mixer. The resulting turbulent fluid mixture may then be reacted with the reactant in a monolith, such as a catalyst.
Durch die Reihenschaltung der Komponenten des Systems resultiert eine lange Abgasreinigungsstrecke. Das bedeutet einen großen Bauraumbedarf, mehr Gewicht und einen erhöhten Gegendruck. Der erhöhte Gegendruck kommt durch die lange Strecke des abgasreinigenden Systems zu Stande und führt zu einem Leistungsverlust.The series connection of the components of the system results in a long exhaust gas purification path. This means a large space requirement, more weight and increased back pressure. The increased back pressure is due to the long distance of the exhaust gas cleaning system to conditions and leads to a loss of power.
Es wäre daher wünschenswert, ein Abgasreinigungssystem zur Verfügung zu stellen, das eine kompaktere Bauform ermöglicht. Es wurden bereits Vorschläge gemacht, das Mischelement und den Injektor für den Reaktanden räumlich näher zusammenzulegen.It would therefore be desirable to provide an exhaust gas purification system which allows a more compact design. Proposals have already been made to more spatially merge the mixing element and the reactant injector.
Aus
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Abgasreinigungssystems mit reduziertem Bauraumbedarf und verringertem Druckaufbau.Against this background, the object of the invention was to provide an exhaust gas purification system with reduced space requirement and reduced pressure build-up.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Abgasreinigungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein rohrförmiges Gehäuse mit einem Einlass für einen zu reinigenden Abgasstrom und einem Auslass für einen gereinigten Abgasstrom. In dem rohrförmigen Gehäuse ist ein mit einem Reaktanden beladenes Mischelement zur Erzeugung eines turbulenten Fluidgemischs enthaltend Abgas und Reaktand angeordnet. Stromabwärts des mit einem Reaktanden beladenen Mischelements ist ein mit einem Katalysator beladener Wabenkörper zur Umsetzung des turbulenten Fluidgemischs angeordnet.An object of the invention is an exhaust gas purification system for a motor vehicle, comprising a tubular housing with an inlet for an exhaust gas stream to be cleaned and an outlet for a purified exhaust gas stream. In the tubular housing, a loaded with a reactant mixing element for generating a turbulent fluid mixture containing exhaust gas and reactant is arranged. Downstream of the mixing element loaded with a reactant is disposed a honeycomb body loaded with a catalyst for reacting the turbulent fluid mixture.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems füllt das mit einem Reaktanden beladene Mischelement den gesamten Querschnitt des rohrförmigen Gehäuses aus. In einer Ausführungsform ist das mit einem Reaktanden beladene Mischelement ein statischer Mischer.In one embodiment of the exhaust gas purification system according to the invention, the mixing element loaded with a reactant fills the entire cross section of the tubular housing. In one embodiment, the mixing element loaded with a reactant is a static mixer.
Das Mischelement des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems ist mit einem Reaktanden beladen. In einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Mischelements mit einem Reaktanden beschichtet, beispielsweise in Form einer Suspension oder einer Lösung, welche die Oberfläche des Mischelements benetzt und an ihr anhaftet.The mixing element of the exhaust gas purification system according to the invention is loaded with a reactant. In one embodiment, the surface of the mixing element is coated with a reactant, for example in the form of a suspension or a solution, which wets and adheres to the surface of the mixing element.
Der Begriff „Reaktand“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung für Substanzen verwendet, die mit im Abgas enthaltenen Schadstoffen unter Bildung ungiftigerer oder weniger schädlicher Reaktionsprodukte reagieren können. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Reaktand Harnstoff. In einer speziellen Ausführungsform ist der Reaktand eine wässrige Harnstofflösung.The term "reactant" is used in the context of the present invention for substances which can react with pollutants contained in the exhaust gas to form less toxic or less harmful reaction products. In one embodiment of the invention, the reactant comprises urea. In a specific embodiment, the reactant is an aqueous urea solution.
In einer Ausführungsform umfasst das Abgasreinigungssystem eine Zuführung zum Mischelement, über die das Mischelement mit einem Reaktanden gespeist werden kann. In einer Ausführungsform wird der Reaktand aus einem externen Reservoir dem Mischelement zugeführt.In one embodiment, the exhaust gas purification system comprises a supply to the mixing element, via which the mixing element can be fed with a reactant. In a Embodiment, the reactant is supplied from an external reservoir to the mixing element.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems besteht darin, dass der Reaktand über das Mischelement in den Abgasstrom eingebracht wird. Dabei kann das Mischelement mit einem Reaktanden beladen oder benetzt sein oder/und über einen externen Zufluss mit dem Reaktanden gespeist werden Dies macht eine separate Injektion des Reaktanden und den zugehörigen Injektor entbehrlich.An advantage of the exhaust gas purification system according to the invention is that the reactant is introduced into the exhaust gas flow via the mixing element. In this case, the mixing element may be loaded or wetted with a reactant and / or fed via an external inflow with the reactant. This makes a separate injection of the reactant and the associated injector dispensable.
Im erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystem wird durch das Zusammenführen der Verwirbelung des laminaren Abgasstroms und der Vermischung des Abgases mit einem Reaktanden an einer Stelle die Strecke der Abgasreinigung verkürzt. Dies bietet die Vorteile einer Reduzierung von Bauraum und Gewicht des Abgasreinigungssystems und einer Verringerung des Gegendrucks. Beides wirkt sich positiv auf die Reinigung der Abgase aus.In the exhaust gas purification system according to the invention, by combining the swirling of the laminar exhaust gas flow and the mixing of the exhaust gas with a reactant at one point, the distance of the exhaust gas purification is shortened. This offers the advantages of reducing the installation space and weight of the exhaust gas purification system and reducing the backpressure. Both have a positive effect on the cleaning of the exhaust gases.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines Abgasstroms eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird ein zu reinigender Abgasstrom durch ein mit einem Reaktanden beladenes Mischelement geleitet. Das Mischelement verwirbelt den Abgasstrom und gibt gleichzeitig den Reaktanden ab. Dadurch wird ein turbulentes Fluidgemisch erzeugt, das Abgas und Reaktand enthält. Anschließend wird das turbulente, Abgas und Reaktand enthaltende Fluidgemisch durch einen mit einem Katalysator beladenen Wabenkörper geleitet, in dem Abgas und Reaktand zur Umsetzung gebracht und dadurch Schadstoffe aus dem Abgas entfernt werden.Another object of the invention is a method for purifying an exhaust gas stream of a motor vehicle. In this case, an exhaust gas stream to be purified is passed through a mixing element loaded with a reactant. The mixing element swirls the exhaust stream and simultaneously releases the reactant. This creates a turbulent fluid mixture containing exhaust gas and reactant. Subsequently, the turbulent, exhaust gas and reactant-containing fluid mixture is passed through a honeycomb body loaded with a catalyst, brought in the exhaust gas and reactant for implementation and thereby pollutants are removed from the exhaust gas.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung ein Abgasreinigungssystem des Standes der Technik; -
2 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems.
-
1 in a schematic representation of an exhaust gas purification system of the prior art; -
2 in a schematic representation of an embodiment of the emission control system according to the invention.
In
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Abgasstrom (laminar)Exhaust stream (laminar)
- 44
- Abgasstrom (turbulent)Exhaust gas flow (turbulent)
- 55
- Reaktandreactant
- 66
- Turbulentes FluidgemischTurbulent fluid mixture
- 1010
- Abgasreinigungssystememission Control system
- 1111
- Abgaseinlassexhaust inlet
- 1212
- Gehäusecasing
- 1313
- Mischelementmixing element
- 1414
- Katalysator/PartikelfilterCatalyst / particulate filter
- 1515
- Abgasauslassexhaust outlet
- 16 16
- Injektorinjector
- 2020
- Abgasreinigungssystememission Control system
- 2121
- Abgaseinlassexhaust inlet
- 2222
- Gehäusecasing
- 2323
- Mischelementmixing element
- 2424
- Katalysator/PartikelfilterCatalyst / particulate filter
- 2525
- Abgasauslassexhaust outlet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2796684 A1 [0006]EP 2796684 A1 [0006]
- EP 2314837 A1 [0007]EP 2314837 A1 [0007]
- DE 102011018569 A1 [0008]DE 102011018569 A1 [0008]
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DE102017209483.4A DE102017209483A1 (en) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | Optimized exhaust gas purification |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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-
2017
- 2017-06-06 DE DE102017209483.4A patent/DE102017209483A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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