DE102018208922A1 - Device for exhaust aftertreatment - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung (1), welche eine erste Katalysatoreinrichtung (2) und eine sich in Strömungsrichtung (17, 18) des Abgases an die erste Katalysatoreinrichtung (2) anschließende zweite Katalysatoreinrichtung (3) umfasst, wobei die erste und die zweite Katalysatoreinrichtung räumlich aneinander angrenzend angeordnet sind. Die erste Katalysatoreinrichtung (2) umfasst einen ersten Strömungskanal (11) und einen zweiten Strömungskanal (12) und die erste Katalysatoreinrichtung (2), die dazu ausgelegt ist, Abgas in einer ersten Strömungsrichtung (17) durch den ersten Strömungskanal (11) zu leiten und anschließend in einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsrichtung (18) durch den zweiten Strömungskanal (12) zu leiten. Die zweite Katalysatoreinrichtung (3) umfasst einen dritten Strömungskanal (13), wobei der zweite Strömungskanal (12) zwischen dem ersten Strömungskanal (11) und dem dritten Strömungskanal (13) angeordnet ist, und die zweite Katalysatoreinrichtung (3) dazu ausgelegt ist, Abgas nach dem Verlassen des zweiten Strömungskanals (12) in einer entgegengesetzt zur zweiten Strömungsrichtung verlaufenden, dritten Strömungsrichtung (19) durch den dritten Strömungskanal (13) zu leiten. Der erste Strömungskanal (11) umfasst eine Mittelachse (14) und der zweite Strömungskanal (12) umfasst eine Mittelachse (15), die zu der Mittelachse (14) des ersten Strömungskanals (14) radial versetzt angeordnet ist.

Figure DE102018208922A1_0000
A device for exhaust gas aftertreatment (1), which comprises a first catalyst device (2) and a second catalyst device (3) adjoining the first catalyst device (2) in the flow direction (17, 18) of the exhaust gas, wherein the first and the second catalyst device are spatially adjacent to one another are arranged adjacent. The first catalyst device (2) comprises a first flow channel (11) and a second flow channel (12) and the first catalyst device (2), which is adapted to pass exhaust gas in a first flow direction (17) through the first flow channel (11) and then in a second, opposite to the first flow direction extending flow direction (18) through the second flow channel (12). The second catalyst device (3) comprises a third flow channel (13), wherein the second flow channel (12) between the first flow channel (11) and the third flow channel (13) is arranged, and the second catalyst device (3) is adapted to exhaust gas after leaving the second flow channel (12) in a direction opposite to the second flow direction extending, third flow direction (19) through the third flow channel (13) to conduct. The first flow channel (11) comprises a central axis (14) and the second flow channel (12) comprises a central axis (15), which is arranged offset radially to the central axis (14) of the first flow channel (14).
Figure DE102018208922A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung und ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a device for exhaust aftertreatment and a motor vehicle.

Die Effizienz von Abgasnachbehandlungssystemen ist grundsätzlich beschränkt, da das Abgas, welches in den der Abgasnachbehandlungsvorrichtung nachgeordneten Bereich des Abgassystems strömt noch ungenutzte thermische Energie enthält. Die Effizienz ist weiterhin dadurch beschränkt, dass Abgasnachbehandlungssysteme üblicherweise eine bestimmte minimale Temperatur, sogenannte Light-Off-Temperatur, für die Umwandlung der Abgase benötigen.The efficiency of exhaust aftertreatment systems is basically limited, since the exhaust gas flowing into the downstream of the exhaust aftertreatment device region of the exhaust system still contains unused thermal energy. Efficiency is further limited by the fact that exhaust aftertreatment systems usually require a certain minimum temperature, so-called light-off temperature, for the conversion of the exhaust gases.

Darüber hinaus stellt die Installation von Verbrennungsmotoren im Motorraum eines Kraftfahrzeuges zunehmend eine Herausforderung dar. Grund dafür ist die steigende Anzahl an zusätzlichen Komponenten mit jeweils individuellen Größen, die zusammen mit dem Verbrennungsmotor verbaut werden müssen. Derzeit übliche Verbrennungsmotoren erfordern zum Beispiel Komponenten wie Turbolader, Abgasnachbehandlungssysteme, Hochdruck- und Niederdruck-Abgasrückführungssysteme, Ladeluftkühler, Heizsysteme, hochtemperatur-basierte und niedrigtemperatur-basierte Kühlsysteme für den Grundmotor, sowie für individuelle Komponenten, verschiedene Pumpen (beispielsweise ÖI-, Brennstoff-, Kühlmittel-, Vakuum-Pumpen) und Antriebssysteme. Mit dem Erfordernis einer kontinuierlich verbesserten Motorperformance und zunehmend strengeren Emissionsanforderungen besteht die Tendenz, dass die erforderlichen Zusatzkomponenten immer mehr Volumen im Motorraum beanspruchen. Dabei ist insbesondere die Größe des Abgasnachbehandlungssystems relevant.In addition, the installation of internal combustion engines in the engine compartment of a motor vehicle increasingly presents a challenge. The reason for this is the increasing number of additional components, each with individual sizes, which must be installed together with the internal combustion engine. Currently common internal combustion engines require, for example, components such as turbochargers, exhaust aftertreatment systems, high pressure and low pressure exhaust gas recirculation systems, intercoolers, heating systems, high temperature and low temperature based cooling systems for the base engine, as well as individual components, various pumps (eg, oil, fuel, Coolant, vacuum pumps) and drive systems. With the requirement for continuously improved engine performance and increasingly stringent emissions requirements, there is a tendency for the required supplemental components to occupy more and more volume in the engine compartment. In particular, the size of the exhaust aftertreatment system is relevant.

Im Zusammenhang mit der Nachbehandlung von Abgas von Kraftfahrzeugen wird versucht entsprechende Katalysatoren möglichst platzsparend anzuordnen. Dazu werden üblicherweise Strömungskanäle mit Rückströmungsbereichen vorgesehen. Das Abgas strömt also zunächst in einer ersten Strömungsrichtung und wird dann in eine in eine zur ersten Strömungsrichtung entgegengesetzt verlaufende zweite Strömungsrichtung umgelenkt. Auf diese Weise werden in kompakten Katalysatoranwendungen mindestens zwei Katalysatoreinheiten oder Substrate auf engstem Raum nebeneinander angeordnet.In connection with the aftertreatment of exhaust gas from motor vehicles, it is attempted to arrange appropriate catalysts as space-saving as possible. For this purpose, flow channels with return flow areas are usually provided. Thus, the exhaust gas initially flows in a first flow direction and is then deflected into a second flow direction running in the opposite direction to the first flow direction. In this way, in compact catalyst applications, at least two catalyst units or substrates are arranged side by side in a confined space.

Der beschränkte Stauraum und die Größe der Komponenten zwingen dazu, Abgasnachbehandlungskomponenten so zu installieren, dass eine steigende Anzahl an Biegungen in den Strömungskanälen erforderlich ist. Weiterhin müssen Katalysatoren so positioniert werden, dass ihre Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Abgasnachbehandlungseinheiten mit einem Rückstrombereich sind beispielsweise in den Dokumenten US 8,978,366 B2 und US 2017/218824 beschrieben.The limited storage space and size of the components force exhaust after-treatment components to be installed to require an increasing number of bends in the flow channels. Furthermore, catalysts must be positioned so that their functionality is not impaired. Exhaust aftertreatment units with a backflow region are for example in the documents US 8,978,366 B2 and US 2017/218824 described.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine vorteilhafte Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zur Verfügung zu stellen, welche vorhandenen Stauraum noch effizienter ausnutzt.Object of the present invention is to provide an advantageous device for exhaust aftertreatment available, which uses existing storage space even more efficient.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung gemäß Patentanspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by a device for exhaust aftertreatment according to claim 1 and a motor vehicle according to claim 12. The dependent claims contain further advantageous embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung umfasst eine erste Katalysatoreinrichtung und eine sich in Strömungsrichtung des Abgases an die erste Katalysatoreinrichtung anschließende zweite Katalysatoreinrichtung. Die erste und die zweite Katalysatoreinrichtung sind räumlich aneinander angrenzend angeordnet, zum Beispiel nebeneinander angeordnet. Die erste Katalysatoreinrichtung umfasst einen ersten Strömungskanal und einen zweiten Strömungskanal. Die erste Katalysatoreinrichtung ist dazu ausgelegt, Abgas in einer ersten Strömungsrichtung durch den ersten Strömungskanal zu leiten und anschließend in einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsrichtung durch den zweiten Strömungskanal zu leiten. Die zweite Katalysatoreinrichtung umfasst einen dritten Strömungskanal. Der zweite Strömungskanal der ersten Katalysatoreinrichtung ist räumlich und strömungstechnisch zwischen dem ersten Strömungskanal der ersten Katalysatoreinrichtung und dem dritten Strömungskanal der zweiten Katalysatoreinrichtung angeordnet. Die zweite Katalysatoreinrichtung ist dazu ausgelegt, Abgas nach dem Verlassen des zweiten Strömungskanals der ersten Katalysatoreinrichtung in einer dritten, entgegengesetzt zur zweiten Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsrichtung durch die zweite Katalysatoreinrichtung zu leiten. Die dritte Strömungsrichtung kann beispielsweise parallel zur ersten Strömungsrichtung verlaufen.The device according to the invention for exhaust aftertreatment comprises a first catalyst device and a second catalyst device which adjoins the first catalyst device in the flow direction of the exhaust gas. The first and the second catalyst device are arranged spatially adjacent to one another, for example arranged next to one another. The first catalyst device comprises a first flow channel and a second flow channel. The first catalyst device is designed to guide exhaust gas through the first flow channel in a first flow direction and then to conduct it through the second flow channel in a second flow direction that runs in opposite directions to the first flow direction. The second catalyst device comprises a third flow channel. The second flow channel of the first catalyst device is arranged spatially and fluidically between the first flow channel of the first catalyst device and the third flow channel of the second catalyst device. The second catalyst device is designed to guide exhaust gas through the second catalyst device after leaving the second flow channel of the first catalyst device in a third flow direction, which runs in the opposite direction to the second flow direction. The third flow direction can run, for example, parallel to the first flow direction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Strömungskanal eine Mittelachse umfasst und der zweite Strömungskanal eine Mittelachse umfasst, die zu der Mittelachse des ersten Strömungskanals radial versetzt angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung insgesamt weniger Stauraum beansprucht als bei einer konzentrischen Anordnung, in welcher die Mittelachsen des ersten Strömungskanals und des zweiten Strömungskanals identisch sind. Ein weiterer Vorteil besteht in der thermischen Isolierung des ersten Strömungskanals durch den zweiten Strömungskanal.The device according to the invention for exhaust aftertreatment is characterized in that the first flow channel comprises a central axis and the second flow channel comprises a central axis, which is arranged offset radially to the central axis of the first flow channel. This has the advantage that the device occupies a total of less storage space than in a concentric arrangement in which the center axes of the first flow channel and the second flow channel are identical. Another advantage is the thermal insulation of the first flow channel through the second flow channel.

In einer vorteilhaften Variante weist der erste Strömungskanal eine Außenwand auf, der zweite Strömungskanal weist eine Außenwand auf und zumindest ein Teilbereich der Außenwand des ersten Strömungskanals bildet zumindest einen Teilbereich der Außenwand des zweiten Strömungskanals. Diese Variante ist besonders platzsparend. Auch die im Folgenden beschriebenen Varianten haben jeweils den Vorteil, dass sie platzsparende Lösungen bereitstellen. In an advantageous variant, the first flow channel has an outer wall, the second flow channel has an outer wall, and at least a partial area of the outer wall of the first flow channel forms at least a partial area of the outer wall of the second flow channel. This variant is particularly space-saving. The variants described below also each have the advantage that they provide space-saving solutions.

In einer weiteren Variante kann der zweite Strömungskanal den ersten Strömungskanal in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließen. Der zweite Strömungskanal ist mit anderen Worten in dieser Variante radial in Bezug auf die Mittelachse des ersten Strömungskanals außerhalb des ersten Strömungskanals angeordnet und umschließt diesen zumindest teilweise. Insbesondere kann der zweite Strömungskanal den ersten Strömungskanal in Umfangsrichtung vollständig umschließt. Der zweite Strömungskanal kann zum Beispiel eine Querschnittsfläche aufweisen, die die Form eines offenen oder geschlossenen Ringes hat.In a further variant, the second flow channel may at least partially surround the first flow channel in the circumferential direction. In other words, in this variant, the second flow channel is arranged radially with respect to the center axis of the first flow channel outside the first flow channel and at least partially encloses it. In particular, the second flow channel completely encloses the first flow channel in the circumferential direction. For example, the second flow channel may have a cross-sectional area that is in the form of an open or closed ring.

In einer anderen Variante weist der zweite Strömungskanal eine zumindest in Bezug auf eine radiale Achse asymmetrische Querschnittsfläche auf. Durch die asymmetrische Gestaltung ist eine flexible Anpassung an den jeweils vorhandenen Stauraum möglich, ohne dass dies die Funktionalität der Abgasnachbehandlungsvorrichtung beeinträchtigt. Insbesondere kann der zweite Strömungskanal eine Freiform-Querschnittsfläche aufweisen. Dies hat den speziellen Vorteil, dass individuelle Stauraumgegebenheiten spezifisch berücksichtigt werden können und der jeweils vorhandene Platz damit optimal ausgenutzt werden kann.In another variant, the second flow channel has an asymmetrical cross-sectional area, at least with respect to a radial axis. Due to the asymmetrical design, a flexible adaptation to the existing storage space is possible without this affecting the functionality of the exhaust aftertreatment device. In particular, the second flow channel may have a free-form cross-sectional area. This has the special advantage that individual storage space conditions can be specifically taken into account and the available space can thus be optimally utilized.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet ein zueinander entgegengesetztes Verlaufen von Strömungsrichtungen, dass die entsprechenden Strömungskanäle jeweils Mittelachsen aufweisen, die einen Winkel von 135 Grad (135°) bis 180 Grad (180°) bzw. von 0 Grad (0°) bis 45 Grad (45°) einschließen. In einer vorteilhaften Variante umfasst der erste Strömungskanal eine Mittelachse und/oder der zweite Strömungskanal umfasst eine Mittelachse und/oder der dritte Strömungskanal umfasst eine Mittelachse. Die Mittelachsen können jeweils einen Winkel von 0 Grad (0°) bis 45 Grad (45°), zum Beispiel von 0 Grad (0°) bis 20 Grad (20°), vorzugsweise einen Winkel von 0 Grad (0°) bis 5 Grad (5°), einschließen.In the context of the present invention, a flow direction that is opposite to one another means that the corresponding flow channels each have central axes which are at an angle of 135 degrees (135 degrees) to 180 degrees (180 degrees) or 0 degrees (0 degrees) to 45 degrees Include degrees (45 °). In an advantageous variant of the first flow channel comprises a central axis and / or the second flow channel comprises a central axis and / or the third flow channel comprises a central axis. The center axes may each have an angle of 0 degrees (0 °) to 45 degrees (45 °), for example, from 0 degrees (0 °) to 20 degrees (20 °), preferably an angle of 0 degrees (0 °) to 5 Degrees (5 °).

Die erste Strömungsrichtung und die zweite Strömungsrichtung und/oder die zweite Strömungsrichtung und die dritte Strömungsrichtung können einen Winkel von 135 Grad bis 225 Grad einschließen. Die genannten Mittelachsen können jeweils die Strömungsrichtung in dem jeweiligen Strömungskanal festlegen. Die Mittelachse des ersten Strömungskanals kann zum Beispiel die erste Strömungsrichtung festlegen, die Mittelachse des zweiten Strömungskanals kann die zweite Strömungsrichtung festlegen und die Mittelachse des dritten Strömungskanals kann die dritte Strömungsrichtung festlegen.The first flow direction and the second flow direction and / or the second flow direction and the third flow direction may include an angle of 135 degrees to 225 degrees. The named center axes can each define the flow direction in the respective flow channel. For example, the center axis of the first flow channel may define the first flow direction, the center axis of the second flow channel may define the second flow direction, and the center axis of the third flow channel may define the third flow direction.

Mindestens eine der Katalysatoreinrichtungen kann einen SCR-Katalysator, beispielsweise einen SCR-Filter, und/oder eine Mager-NOx-Falle (LNT - Lean NOx trap) und/oder einen Dieselpartikelfilter umfassen. Vorzugsweise umfasst die erste Katalysatoreinrichtung eine Mager-NOx-Falle und die zweite Katalysatoreinrichtung einen SCR-Katalysator.At least one of the catalyst devices may comprise an SCR catalyst, for example an SCR filter, and / or a lean NOx trap (LNT) and / or a diesel particulate filter. Preferably, the first catalyst device comprises a lean NOx trap and the second catalyst device comprises an SCR catalyst.

In einer bevorzugten Variante sind die erste Katalysatoreinrichtung und die zweite Katalysatoreinrichtung innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet. Die erste Katalysatoreinrichtung kann eine Mittelachse umfassen und die zweite Katalysatoreinrichtung kann eine Mittelachse umfassen, wobei die Mittelachsen parallel zueinander verlaufen können. In einer weiteren Variante kann der erste Strömungskanal der ersten Katalysatoreinrichtung eine Mittelachse umfassen und der zweite Strömungskanal kann radial außerhalb des ersten Strömungskanals angeordnet sein. Er kann den ersten Strömungskanal insbesondere radial umschließen.In a preferred variant, the first catalyst device and the second catalyst device are arranged within a common housing. The first catalyst means may comprise a central axis and the second catalyst means may comprise a central axis, wherein the central axes may be parallel to each other. In a further variant, the first flow channel of the first catalyst device may comprise a central axis and the second flow channel may be arranged radially outside the first flow channel. It can enclose the first flow channel in particular radially.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Nachbehandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, ausgelegt. Stromaufwärts der ersten Katalysatoreinrichtung kann ein Lader, beispielsweise ein Turbolader, und/oder ein Verdampfer angeordnet sein.The device according to the invention is preferably designed for the aftertreatment of exhaust gas of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle internal combustion engine. Upstream of the first catalyst device, a supercharger, for example a turbocharger, and / or an evaporator can be arranged.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung. Es hat die in diesem Zusammenhang bereits genannten Eigenschaften und Vorteile. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln.The motor vehicle according to the invention comprises a device according to the invention for exhaust aftertreatment described above. It has the features and benefits already mentioned in this context. The motor vehicle may be a passenger car, a truck or a motorcycle.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wird, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung in einer Seitenansicht.
  • 2 zeigt schematisch die in der 1 gezeigte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung in einer geschnittenen Ansicht entlang II-II.
  • 3 zeigt schematisch eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung in einer geschnittenen Ansicht von oben.
  • 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the accompanying figures. Although the invention is further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • 1 schematically shows a device according to the invention for exhaust aftertreatment in a side view.
  • 2 schematically shows the in the 1 shown variant of a device according to the invention for exhaust aftertreatment in a sectional view along II-II ,
  • 3 schematically shows a further variant of an inventive device for exhaust aftertreatment in a sectional top view.
  • 4 schematically shows a motor vehicle according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung 1 umfasst eine erste Katalysatoreinrichtung 2 und eine zweite Katalysatoreinrichtung 3. Die erste Katalysatoreinrichtung 2 umfasst einen Abgaseinlass 4 und einen Abgasauslass 5. Die zweite Katalysatoreinrichtung 3 umfasst einen Abgaseinlass 6, welcher mit dem Abgasauslass 5 der ersten Katalysatoreinrichtung verbunden ist, und einen Abgasauslass 7. Vorzugsweise ist der Abgaseinlass 6 der zweiten Katalysatoreinrichtung in vertikaler Richtung über dem Abgasauslass 7 der zweiten Katalysatoreinrichtung angeordnet.The 1 and 2 show a first variant of a device according to the invention for exhaust aftertreatment 1 , The inventive device for exhaust aftertreatment 1 includes a first catalyst device 2 and a second catalyst device 3 , The first catalyst device 2 includes an exhaust inlet 4 and an exhaust outlet 5 , The second catalyst device 3 includes an exhaust inlet 6 , which with the exhaust outlet 5 the first catalyst device is connected, and an exhaust gas outlet 7 , Preferably, the exhaust gas inlet 6 the second catalyst device in the vertical direction over the exhaust outlet 7 the second catalyst device arranged.

Die erste Katalysatoreinrichtung 2 umfasst einen ersten Strömungskanal 11 und einen zweiten Strömungskanal 12. Die zweite Katalysatoreinrichtung 3 umfasst einen dritten Strömungskanal 13. Der zweite Strömungskanal 12 ist stromabwärts des ersten Strömungskanals 11 angeordnet. Der dritte Strömungskanal 13 ist stromabwärts des zweiten Strömungskanals 12 angeordnet. Der zweite Strömungskanal 12 ist zumindest teilweise räumlich zwischen dem ersten Strömungskanal 11 und dem dritten Strömungskanal 13 angeordnet.The first catalyst device 2 includes a first flow channel 11 and a second flow channel 12 , The second catalyst device 3 includes a third flow channel 13 , The second flow channel 12 is downstream of the first flow channel 11 arranged. The third flow channel 13 is downstream of the second flow channel 12 arranged. The second flow channel 12 is at least partially spatially between the first flow channel 11 and the third flow channel 13 arranged.

Der zweite Strömungskanal umfasst eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels 28. Zusätzlich kann der Strömungskanal eine Vorrichtung zum Mischen des eingespritzten Reduktionsmittels mit Abgas 29 umfassen. In der in der 1 gezeigten Variante sind die Vorrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels 28 und die Vorrichtung zum Mischen des eingespritzten Reduktionsmittels mit Abgas 29 an dem Abgasauslass 5 der ersten Katalysatoreinrichtung 2 angeordnet.The second flow channel comprises a device for injecting a reducing agent 28 , In addition, the flow passage may include means for mixing the injected reducing agent with exhaust gas 29 include. In the in the 1 variant shown are the device for injecting a reducing agent 28 and the apparatus for mixing the injected reducing agent with exhaust gas 29 at the exhaust outlet 5 the first catalyst device 2 arranged.

Der erste Strömungskanal 11 umfasst eine Mittelachse 14. Der zweite Strömungskanal 12 umfasst eine Mittelachse 15. Der dritte Strömungskanal 13 umfasst eine Mittelachse 16. In der gezeigten Variante sind die Mittelachsen 14, 15 und 16 parallel zueinander angeordnet. Der zweite Strömungskanal 12 ist in der gezeigten Variante radial außerhalb des ersten Strömungskanals 11 angeordnet und umschließt diesen in Umfangsrichtung vollständig oder zumindest teilweise.The first flow channel 11 includes a central axis 14 , The second flow channel 12 includes a central axis 15 , The third flow channel 13 includes a central axis 16 , In the variant shown, the central axes 14 . 15 and 16 arranged parallel to each other. The second flow channel 12 is in the variant shown radially outside the first flow channel 11 arranged and encloses this in the circumferential direction completely or at least partially.

Die Mittelachsen 14 und 15 sind radial versetzt zueinander angeordnet. Der Versatz ist mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Wie in der 2 gezeigt ergibt sich daraus eine asymmetrische Querschnittsfläche 20 des zweiten Strömungskanals 12 in Bezug auf mindestens eine radiale Achse 27. Diese Gestaltung verringert den erforderlichen Stauraum der Vorrichtung 1 bei gleichem Querschnittsflächeninhalt verglichen mit einer symmetrischen Anordnung. Eine potenzielle Stauraumbegrenzung ist mit der Bezugsziffer 26 gekennzeichnet. Durch die asymmetrische Gestaltung ist eine flexible Anpassung an den jeweils vorhandenen Stauraum möglich, ohne dass dies die Funktionalität der Abgasnachbehandlungsvorrichtung beeinträchtigt.The central axes 14 and 15 are arranged offset radially to one another. The offset is with the reference number 10 characterized. Like in the 2 this results in an asymmetrical cross-sectional area 20 of the second flow channel 12 with respect to at least one radial axis 27 , This design reduces the required storage space of the device 1 with the same cross-sectional area compared to a symmetrical arrangement. A potential storage space limitation is indicated by the reference numeral 26 characterized. Due to the asymmetrical design, a flexible adaptation to the existing storage space is possible without this affecting the functionality of the exhaust aftertreatment device.

Die Mittelachsen legen gleichzeitig die Strömungsrichtung in den jeweiligen Strömungskanälen fest. Abgas durchströmt den ersten Strömungskanal 11 in Strömungsrichtung 17. Strömungsrichtung 17 verläuft parallel zur Mittelachse 14. Anschließend durchströmt das Abgas den zweiten Strömungskanal 12 in Strömungsrichtung 18. Dabei verläuft die Strömungsrichtung 18 parallel zur Mittelachse 15 und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 17. Mit anderen Worten schließen in der gezeigten Variante die Strömungsrichtungen 17 und 18 einen Winkel von 180° ein. Nach dem Verlassen des zweiten Strömungskanals 12 durchströmt das Abgas den dritten Strömungskanal 13 in Strömungsrichtung 19. Dabei verläuft die Strömungsrichtung 19 parallel zur Mittelachse 16 und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 18. Die Strömungsrichtungen 18 und 19 schließen in der gezeigten Variante also einen Winkel von 180° ein. Weiterhin verlaufen in der gezeigten Variante die Strömungsrichtungen 17 und 19 parallel zueinander. Hiervon abweichende Ausgestaltungen sind ebenfalls möglich. So können die Strömungsrichtungen 17 und 18 und/oder die Strömungsrichtungen 18 und 19 jeweils Winkel zwischen 135° und 180° einschließen.The central axes simultaneously determine the flow direction in the respective flow channels. Exhaust gas flows through the first flow channel 11 in the flow direction 17 , flow direction 17 runs parallel to the central axis 14 , Subsequently, the exhaust gas flows through the second flow channel 12 in the flow direction 18 , The flow direction runs 18 parallel to the central axis 15 and opposite to the flow direction 17 , In other words, in the variant shown, the flow directions close 17 and 18 an angle of 180 °. After leaving the second flow channel 12 the exhaust gas flows through the third flow channel 13 in the flow direction 19 , The flow direction runs 19 parallel to the central axis 16 and opposite to the flow direction 18 , The flow directions 18 and 19 So close in the variant shown an angle of 180 °. Furthermore, in the variant shown, the flow directions run 17 and 19 parallel to each other. Deviating embodiments thereof are also possible. So can the flow directions 17 and 18 and / or the flow directions 18 and 19 each include angles between 135 ° and 180 °.

In den gezeigten Varianten kann die erste Katalysatoreinrichtung 2 eine Mager-NOx-Falle umfassen und die zweite Katalysatoreinrichtung 3 einen SCR-Filter umfassen. Weiterhin ist in den gezeigten Varianten stromaufwärts der Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung 1 ein Turbolader 21 mit einem Kompressor 22 und einer Turbine 23, sowie ein Verdampfer 24 angeordnet.In the variants shown, the first catalyst device 2 a lean NOx trap and the second catalyst device 3 comprise an SCR filter. Furthermore, in the variants shown upstream of the device for exhaust aftertreatment 1 a turbocharger 21 with a compressor 22 and a turbine 23 , as well as an evaporator 24 arranged.

In den 1 und 2 sind die Mittelachsen 14, 15 und 16 jeweils vertikal angeordnet. Die Strömungsrichtungen 17 und 19 zeigen damit in Richtung der Schwerkraft. Eine andere Anordnung ist ebenfalls möglich.In the 1 and 2 are the central axes 14 . 15 and 16 each arranged vertically. The flow directions 17 and 19 show it in the direction of gravity. Another arrangement is also possible.

In der in der 3 gezeigten Variante weist der zweite Strömungskanal 12 eine Freiform-Querschnittsfläche 30 auf. In der gezeigten Variante umschließt der zweite Strömungskanal 12 den ersten Strömungskanal 11 nur teilweise. In the in the 3 shown variant, the second flow channel 12 a free-form cross-sectional area 30 on. In the variant shown, the second flow channel encloses 12 the first flow channel 11 only partially.

Die kann unter spezifischen Stauraumbegrenzungen 26 von besonderem Vorteil sein.That may be under specific storage space limitations 26 be of particular advantage.

In den 1 bis 3 weist der erste Strömungskanal 11 eine Außenwand 8 auf. Der zweite Strömungskanal 12 weist ebenfalls eine Außenwand 9 auf, wobei die Außenwand 9 des zweiten Strömungskanals 12 zumindest teilweise von der Außenwand 8 des ersten Strömungskanals 11 gebildet wird. Diese Ausgestaltung ist ebenfalls unter dem Gesichtspunkt eines möglichst geringen Stauraums vorteilhaft.In the 1 to 3 has the first flow channel 11 an outer wall 8th on. The second flow channel 12 also has an outer wall 9 on, with the outer wall 9 of the second flow channel 12 at least partially from the outer wall 8th of the first flow channel 11 is formed. This embodiment is also advantageous from the viewpoint of the smallest possible storage space.

Die 4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 45. Es umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung 1.The 4 schematically shows a motor vehicle according to the invention 45 , It comprises a previously described device according to the invention for exhaust aftertreatment 1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zur AbgasnachbehandlungDevice for exhaust aftertreatment
22
erste Katalysatoreinrichtungfirst catalyst device
33
zweite Katalysatoreinrichtungsecond catalyst device
44
Abgaseinlassexhaust inlet
55
Abgasauslassexhaust outlet
66
Abgaseinlassexhaust inlet
77
Abgasauslassexhaust outlet
88th
Außenwandouter wall
99
Außenwandouter wall
1010
radialer Versatzradial offset
1111
erster Strömungskanalfirst flow channel
1212
zweiter Strömungskanalsecond flow channel
1313
dritter Strömungskanalthird flow channel
1414
Mittelachsecentral axis
1515
Mittelachsecentral axis
1616
Mittelachsecentral axis
1717
Strömungsrichtungflow direction
1818
Strömungsrichtungflow direction
1919
Strömungsrichtungflow direction
2020
QuerschnittsflächeCross sectional area
2121
Turboladerturbocharger
2222
Kompressorcompressor
2323
Turbineturbine
2424
VerdampferEvaporator
2525
Abgasauslassexhaust outlet
2626
StauraumbegrenzungStorage limit
2727
radiale Achseradial axis
2828
EinspritzvorrichtungInjector
2929
Mischvorrichtungmixing device
3030
Freiform-QuerschnittsflächeFree-form cross-sectional area
4545
Kraftfahrzeugmotor vehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8978366 B2 [0005]US 8978366 B2 [0005]
  • US 2017218824 [0005]US 2017218824 [0005]

Claims (12)

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung (1), welche eine erste Katalysatoreinrichtung (2) und eine sich in Strömungsrichtung (17, 18) des Abgases an die erste Katalysatoreinrichtung (2) anschließende zweite Katalysatoreinrichtung (3) umfasst, wobei die erste und die zweite Katalysatoreinrichtung räumlich aneinander angrenzend angeordnet sind, die erste Katalysatoreinrichtung (2) einen ersten Strömungskanal (11) und einen zweiten Strömungskanal (12) umfasst und die erste Katalysatoreinrichtung (2) dazu ausgelegt ist, Abgas in einer ersten Strömungsrichtung (17) durch den ersten Strömungskanal (11) zu leiten und anschließend in einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsrichtung (18) durch den zweiten Strömungskanal (12) zu leiten, die zweite Katalysatoreinrichtung (3) einen dritten Strömungskanal (13) umfasst, wobei der zweite Strömungskanal (12) räumlich und strömungstechnisch zwischen dem ersten Strömungskanal (11) und dem dritten Strömungskanal (13) angeordnet ist, und die zweite Katalysatoreinrichtung (3) dazu ausgelegt ist, Abgas nach dem Verlassen des zweiten Strömungskanals (12) in einer entgegengesetzt zur zweiten Strömungsrichtung verlaufenden, dritten Strömungsrichtung (19) durch den dritten Strömungskanal (13) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (11) eine Mittelachse (14) umfasst und der zweite Strömungskanal (12) eine Mittelachse (15) umfasst, die zu der Mittelachse (14) des ersten Strömungskanals (14) radial versetzt (10) angeordnet ist.A device for exhaust gas aftertreatment (1), which comprises a first catalyst device (2) and a second catalyst device (3) adjoining the first catalyst device (2) in the flow direction (17, 18) of the exhaust gas, the first and the second catalyst device being spatially adjacent to one another are arranged adjacent, the first catalyst device (2) comprises a first flow channel (11) and a second flow channel (12) and the first catalyst device (2) is adapted exhaust gas in a first flow direction (17) through the first flow channel (11). to guide and then in a second, opposite to the first flow direction extending flow direction (18) through the second flow channel (12), the second catalyst device (3) comprises a third flow channel (13), wherein the second flow channel (12) spatially and fluidically between the first flow channel (11) and the third Str flow channel (13) is arranged, and the second catalyst means (3) is adapted to lead exhaust gas after leaving the second flow channel (12) in a direction opposite to the second flow direction, third flow direction (19) through the third flow channel (13) characterized in that the first flow channel (11) comprises a central axis (14) and the second flow channel (12) comprises a central axis (15) radially offset (10) to the central axis (14) of the first flow channel (14) is. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (11) eine Außenwand (8) aufweist, der zweite Strömungskanal (12) eine Außenwand (9) aufweist und zumindest ein Teilbereich der Außenwand (8) des ersten Strömungskanals (11) zumindest einen Teilbereich der Außenwand (9) des zweiten Strömungskanals (12) bildet.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the first flow channel (11) has an outer wall (8), the second flow channel (12) has an outer wall (9) and at least a portion of the outer wall (8) of the first flow channel (11) at least a portion of the outer wall (9) of the second flow channel (12). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12) den ersten Strömungskanal (11) in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließt.Device (1) according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the second flow channel (12) at least partially surrounds the first flow channel (11) in the circumferential direction. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12) den ersten Strömungskanal (11) in Umfangsrichtung vollständig umschließt.Device (1) according to Claim 3 , characterized in that the second flow channel (12) completely surrounds the first flow channel (11) in the circumferential direction. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12) eine Querschnittsfläche (20) aufweist, die die Form eines offenen oder geschlossenen Ringes hat.Device (1) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the second flow channel (12) has a cross-sectional area (20) which is in the form of an open or closed ring. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal eine zumindest in Bezug auf eine radiale Achse (31) asymmetrische Querschnittsfläche (20) aufweist.Device (1) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the second flow channel has an at least with respect to a radial axis (31) asymmetric cross-sectional area (20). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (12) eine Freiform-Querschnittsfläche (20, 30) aufweist.Device (1) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the second flow channel (12) has a free-form cross-sectional area (20, 30). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (11) eine Mittelachse (14) umfasst und/oder der zweite Strömungskanal (12) eine Mittelachse (15) umfasst und/oder der dritte Strömungskanal (13) eine Mittelachse (16) umfasst und die Mittelachsen jeweils einen Winkel von 0 Grad bis 45 Grad einschließen.Device (1) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the first flow channel (11) comprises a central axis (14) and / or the second flow channel (12) comprises a central axis (15) and / or the third flow channel (13) comprises a central axis (16) and the central axes each include an angle of 0 degrees to 45 degrees. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen jeweils einen Winkel von 0 Grad bis 20 Grad einschließen.Device (1) according to Claim 8 , characterized in that the central axes each include an angle of 0 degrees to 20 degrees. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungsrichtung (17) und die zweite Strömungsrichtung (18) und/oder die zweite Strömungsrichtung (18) und die dritte Strömungsrichtung (19) einen Winkel von 135 Grad bis 225 Grad einschließen.Device (1) according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the first flow direction (17) and the second flow direction (18) and / or the second flow direction (18) and the third flow direction (19) form an angle of 135 degrees to 225 degrees. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Katalysatoreinrichtungen (2, 3) eine Mager-NOx-Falle und/oder einen SCR-Katalysator und/oder einen Dieselpartikelfilter umfasst.Device (1) according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that at least one of the catalyst devices (2, 3) comprises a lean NOx trap and / or an SCR catalyst and / or a diesel particulate filter. Kraftfahrzeug (45), welches eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.Motor vehicle (45), which is a device for exhaust aftertreatment (1) according to one of Claims 1 to 11 includes.
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