DE112013006933T5

DE112013006933T5 - Motorabgasnachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE112013006933T5
Application number: DE112013006933.4T
Authority: DE
Inventors: William V. Alcini; Lin Wang; Michael Golin; Wenliang Xing
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2016-01-07
Also published as: WO2014166076A1; CN105189963A; US20160047285A1; JP2016514799A; KR20150139968A

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Motorabgasnachbehandlungssystem bereitgestellt, mit: einem Abgaskanal, einem mit dem Abgaskanal kommunizierenden Abgasbehandlungskomponentengehäuse, einem Paar Prallplatten, die innerhalb des Gehäuses voneinander beabstandet sind, mehreren zwischen dem Paar Prallplatten angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtungen, wobei jede Abgasbehandlungsvorrichtung einen Behälter aufweist, mehreren zwischen dem Paar Prallplatten befestigten Halteeinrichtungen zum Positionieren jedes der Behälter zwischen den Prallplatten, wobei jede Halteeinrichtung mindestens einen Abschnitt aufweist, der bezüglich einer Außenfläche des Behälters geneigt ist, so dass Enden der Halteeinrichtung an der Außenfläche des Behälters am ersten Ende anliegen und eine radiale Bewegung des Behälters verhindern, und einem im Gehäuse stromaufwärts von den Abgasbehandlungsvorrichtungen angeordneten Rußbläser, wobei der Rußbläser dazu geeignet ist, auf jeder der Abgasbehandlungsvorrichtungen abgeschiedenen Feinstaub zu dispergieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorabgasnachbehandlungssystem.
HINTERGRUND
In diesem Abschnitt wird mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehende Hintergrundinformation bereitgestellt, die nicht unbedingt den Stand der Technik widerspiegelt.
Es ist bekannt, dass Verbrennungsmotoren Emissionen erzeugen, die für die Umwelt schädlich sein können. Im Bemühen, die Auswirkungen zu reduzieren, die ein Verbrennungsmotor auf die Umwelt haben kann, sind Abgasnachbehandlungssysteme umfassend analysiert und weiterentwickelt worden. Verschiedene Komponenten, die die Behandlung von Motoremissionen unterstützen, sind Partikelfilter und Oxidations- und Reduktionskatalysatoren.
Im Laufe der Zeit ist es gegebenenfalls erforderlich, einige der verschiedenen Abgasnachbehandlungselemente zu entfernen und zu warten. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist es, die verschiedenen Nachbehandlungskomponenten derart zu konfigurieren, dass sie von der entsprechenden Baugruppe entfernbar sind und dadurch separat gereinigt werden können. In Abhängigkeit von der Größe der Motoranwendung können jedoch der Zeitaufwand und der Schwierigkeitsgrad für diese Aufgabe zunehmen. Größere Motoranwendungen, wie beispielsweise eine Lokomotive, ein Schiff und leistungsstarke stationäre Anwendungen, können wesentlich mehr Abgasemissionen erzeugen als beispielsweise eine Sattelschleppermotoranwendung. Die Abgasnachbehandlungssysteme haben daher in der Regel eine viel größere Größe, um die durch diese großformatigen Anwendungen erzeugten Emissionen geeignet zu behandeln. Wenn die Größe des Nachbehandlungssystems zunimmt, wird es aber wesentlich schwieriger, ein solches System zu warten
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Kurzbeschreibung der Erfindung und ist keine umfassende Beschreibung ihres vollen Umfangs oder alle ihrer Merkmale.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Motorabgasnachbehandlungssystem bereitgestellt, mit: einem Abgaskanal, einem mit dem Abgaskanal kommunizierenden Abgasbehandlungskomponentengehäuse, einem Paar Prallplatten, die innerhalb des Gehäuses voneinander beabstandet sind, mehreren Abgasbehandlungsvorrichtungen, die zwischen dem Paar Prallplatten angeordnet sind, wobei jede Abgasbehandlungsvorrichtung einen Behälter aufweist, mehreren zwischen dem Paar Prallplatten befestigten Halteeinrichtungen zum Positionieren jedes der Behälter zwischen den Prallplatten, wobei jede Halteeinrichtung mindestens einen Abschnitt aufweist, der bezüglich einer Außenfläche des Behälters geneigt ist, so dass Enden der Halteeinrichtung an der Außenfläche des Behälters an einem ersten Ende anliegen und eine radiale Bewegung des Behälters verhindern, und einem im Gehäuse stromaufwärts von den Abgasbehandlungsvorrichtungen angeordneten Rußbläser, wobei der Rußbläser zum Verteilen von auf jeder der Abgasbehandlungsvorrichtungen abgeschiedenem Feinstaub dient.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin dargestellten Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Kurzbeschreibung dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Erläuterung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgassystems gemäß einem Prinzip der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß einem Prinzip der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des in 2 dargestellten Abgasnachbehandlungssystems;
4 zeigt eine perspektivische Teilexplosionsansicht einer Abgasbehandlungskomponente gemäß einem Prinzip der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer Abgasbehandlungskomponente gemäß einem Prinzip der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Innenraums des in 5 dargestellten Gehäuses betrachtet von einer Einlassseite;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Innenraums des in 5 dargestellten Gehäuses betrachtet von einer Auslassseite;
8 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie 8-8 in 5; und
9 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht einer der in 8 dargestellten Abgasbehandlungskomponenten.
Sich entsprechende Bezugszeichen bezeichnen sich entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Abgassystem 10. Das Abgassystem 10 kann mindestens einen Verbrennungsmotor 12 aufweisen, der mit einem Paar Kraftstoffquellen 14a und 14b kommuniziert, die, sobald sie verbrannt werden, Abgase erzeugen werden, die in einen Abgaskanal 16 ausgestoßen werden, in dem ein Abgasnachbehandlungssystem 18 angeordnet ist. Die Kraftstoffquellen 14a und 14b können unterschiedliche Kraftstoffe enthalten. Beispielsweise kann die Kraftstoffquelle 14a einen schwefelarmen Dieselkraftstoff (LSF) enthalten, während die Kraftstoffquelle 14b einen ultra-schwefelarmen Dieselkraftstoff (ULSF) enthalten kann. Andere beispielhafte Kraftstoffe, die verwendet werden können, sind Gasöl für den Seeverkehr (MGO), Marine-Dieselöl (MDO), Intermediate Fuel Oil (IFO), Schweröl (HFO), Kombinationen von Erdgas und Dieselkraftstoff, oder Mischungen von Erdgas und Wasserstoff. Ferner sollte klar sein, dass in den Kraftstoffquellen 14a und 14b eine beliebige Kombination der vorstehend erwähnten Kraftstoffe gespeichert sein kann.
Stromabwärts vom Motor 12 kann eine Abgasbehandlungskomponente 20 angeordnet sein, die einen Dieseloxidationskatalysator (DOC), eine katalysatorbeschichtete Dieselpartikelfilter(DPF)komponente oder, wie dargestellt, eine SCR-(selektive katalytische Reduktion)Komponente 22 aufweisen kann. Obwohl eine SCR-Komponente 22 dargestellt ist, sollte klar sein, dass die SCR-Komponente 22 auch einen DOC oder einen DPF aufweisen kann. Ferner kann die SCR-Komponente 22 ein mit einem SCR-Katalysatormaterial beschichteter DPF oder ein mit einem SCR-Katalysatormaterial beschichteter Durchflussfilter (FTF) sein.
Das Abgasnachbehandlungssystem 18 kann ferner Komponenten, wie beispielsweise eine Temperaturerhöhungseinrichtung oder einen Brenner 24, zum Erhöhen der Temperatur der durch den Abgaskanal 16 strömenden Abgase aufweisen. Eine Erhöhung der Temperatur des Abgases ist vorteilhaft, um die Anspringtemperatur des Katalysators in der Abgasbehandlungskomponente 20 unter Kaltwetterbedingungen und beim Anlaufen des Motors 12 zu erreichen sowie die Regeneration der Abgasbehandlungskomponente 20 einzuleiten, wenn die Abgasbehandlungskomponente 20 ein DPF ist.
Zum Unterstützen der Reduktion der durch den Motor 12 erzeugten Emissionen kann das Abgasnachbehandlungssystem 18 ein Dosiermodul 26 zum periodischen dosierten Einspritzen eines Abgasbehandlungsfluids in den Abgasstrom aufweisen. Wie in 1 dargestellt ist, kann das Dosiermodul 26 stromaufwärts von der Abgasbehandlungskomponente 20 angeordnet sein und ist betreibbar, um ein Abgasbehandlungsfluid in den Abgasstrom einzuspritzen. Hierzu steht das Dosiermodul 26 über eine Einlassleitung 32 in Fluidverbindung mit einem Reagenzbehälter 28 und einer Pumpe 30, um ein Abgasbehandlungsfluid, wie beispielsweise Dieselkraftstoff, Harnstoff oder gasförmiges Ammoniak, stromaufwärts von der Abgasbehandlungskomponente 20 dosiert in den Abgaskanal 16 einzuspritzen. Der Behälter 28 kann flüssige Abgasbehandlungsfluids oder festes oder gasförmiges Ammoniak speichern. Andere Materialien, die verwendet werden können, um die Abgasbehandlung in Kombination mit Harnstoff zu verbessern, sind beispielsweise Ethanol oder Wasserstoff, die in einem separaten Behälter (nicht dargestellt) gespeichert sein können.
Das Dosiermodul 26 kann außerdem über eine Rückführleitung 34 mit dem Reagenzbehälter 28 kommunizieren. Die Rückführleitung 34 ermöglicht, dass jegliches Abgasbehandlungsfluid, das nicht in den Abgasstrom eingespritzt wird, wieder zum Reagenzbehälter 28 zurückgeführt wird. Der Durchfluss des Abgasbehandlungsfluids durch die Einlassleitung 32, das Dosiermodul 26 und die Rückführleitung 34 unterstützt außerdem eine Kühlung des Dosiermoduls 26, so dass das Dosiermodul 26 nicht überhitzt. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann das Dosiermodul 26 derart konfiguriert sein, dass es einen Kühlmantel aufweist, in dem ein Kühlmittel um das Dosiermodul 26 herum strömt, um es zu kühlen.
Die Abgasbehandlungsfluidmenge, die erforderlich ist, um den Abgasstrom effektiv zu behandeln, kann mit der Last, der Motordrehzahl, der Abgastemperatur, dem Abgasdurchsatz, dem Motorkraftstoffeinspritzzeitpunkt, der gewünschten NO_x-Reduktion, dem Luftdruck, der Luftfeuchtigkeit, der AGR-Rate und der Motorkühlmitteltemperatur variieren. Ein NO_x-Sensor oder Messgerät 36 kann stromabwärts von der SCR-Komponente 22 angeordnet sein. Der NO_x-Sensor 36 ist betreibbar, um ein den NO_x-Gehalt des Abgases anzeigendes Signal an eine Motorsteuereinheit (ECU) 38 auszugeben. Alle oder einige der Motorbetriebsparameter können vom Steuergerät 38 über einen Motor-/Fahrzeug-Datenbus einem Abgassystemsteuergerät 40 zugeführt werden. Das Abgassystemsteuergerät 40 könnte auch Teil der ECU 38 sein. Die Abgastemperatur, der Abgasdurchsatz und der Abgasrückdruck und andere Fahrzeugbetriebsparameter können durch jeweilige Sensoren gemessen werden, wie in 1 dargestellt ist.
Die Abgasbehandlungsfluidmenge, die erforderlich ist, um den Abgasstrom effektiv zu behandeln, kann auch von der Größe des Motors 12 abhängig sein. In dieser Hinsicht können großformatige Dieselmotoren, wie sie in Lokomotiven, Marineanwendungen und stationären Anwendungen verwendet werden, Abgasdurchflussraten haben, die die Kapazität eines einzelnen Dosiermoduls 26 überschreiten. Daher sollte, obgleich für die dosierte Harnstoffeinspritzung lediglich ein einziges Dosiermodul 26 dargestellt ist, klar sein, dass erfindungsgemäß mehrere Dosiermodule 26 für die Harnstoffeinspritzung in Betracht gezogen werden.
Während des Betriebs des Motors 12 kann die dem Motor 12 zugeführte Kraftstoffart, wie vorstehend erwähnt, zwischen verschiedenen Kraftstoffquellen 14a und 14b umgeschaltet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Kraftstoffquellen 14a und 14b Kraftstoffe mit verschiedenem Schwefelgehalt enthalten, wenn der Motor 12 den Kraftstoffs mit höherem Schwefelgehalt verwendet, das Nachbehandlungssystem 18 nicht unbedingt verwendet wird. D.h., wenn der Motor 12 in einer Marineanwendung eingesetzt wird und das Schiff in einem vorgegebenen Abstand von der Küste entfernt ist, erfordern Emissionsvorschriften möglicherweise nicht die Verwendung des Nachbehandlungssystems 18. Daher kann jegliches durch den Motor 12 erzeugtes Abgas, während ein Kraftstoff mit hohem Schwefelgehalt (oder eine beliebige Kraftstoffart) verwendet wird, in die Atmosphäre ausgestoßen werden, ohne das Nachbehandlungssystem 18 zu durchlaufen. Um Abgas direkt in die Atmosphäre auszustoßen, bevor es das Nachbehandlungssystem 18 erreicht, kann das Abgassystem 10 eine Nachbehandlungsumgehungsleitung 44 aufweisen.
Ein Ventil 48 kann an einem Einlass der Umgehungsleitung 44 angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass Abgas die Umgehungsleitung 44 oder das Nachbehandlungssystem 18 durchströmt. Das Ventil 48 kommuniziert mit dem Steuergerät 40 oder mit der ECU 38. Falls der Motor 12 mit einem schwefelreichen Kraftstoff betrieben wird, kann das Steuergerät 40 oder die ECU 38 das Ventil 38 ansteuern, um die Umgehungsleitung 44 zu öffnen und den Abgaskanal 16 stromabwärts vom Ventil 48 zu schließen, um zu ermöglichen, dass Abgas in die Atmosphäre entweicht, ohne das Nachbehandlungssystem 18 zu durchlaufen. Ähnlicherweise kann, falls der Motor 12 in einem Gebiet betrieben wird, wo die Emissionsvorschriften eine Abgasnachbehandlung erfordern, das Steuergerät 40 oder die ECU 38 das Ventil 48 ansteuern, um die Umgehungsleitung 44 zu schließen und zu veranlassen, dass das Abgas das Nachbehandlungssystem 18 durchläuft.
Der dem Motor 12 von den Kraftstoffbehältern 14a und 14b zugeführte Kraftstoff wird durch Ventile 50a bzw. 50b gesteuert. Die Ventile 50a und 50b kommunizieren mit dem Steuergerät 40 und/oder mit der ECU 38. Wenn zwischen den durch die Behälter 14a und 14b bereitgestellten Kraftstoffen umgeschaltet werden soll, kann das Steuergerät 40 oder die ECU 38 die Ventile 50a und 50b ansteuern, so dass sie öffnen oder schließen. Beispielsweise kann, wenn der Motor 12 von einem schwefelreicheren Kraftstoff auf einen schwefelärmeren Kraftstoff schaltet, das Steuergerät 40 oder die ECU 38 das Ventil 50a derart ansteuern, dass es schließt, und das Ventil 50b derart ansteuern, dass es öffnet. Bevor das Steuergerät 40 oder die ECU 38 die Ventile 50a und 50b ansteuert, so dass diese öffnen oder schließen, kann das Steuergerät 40 oder die ECU 38 den Brenner 24 ansteuern, um ihn zu aktivieren und die Abgastemperaturen in einem Maß zu erhöhen, gemäß dem jeglicher im Abgasstrom vorhandener unverbrannter Kraftstoff verbrannt werden kann (z.B. bei 300°C). In dieser Hinsicht kann, wenn ein Kraftstoffwechsel erwünscht ist, das Steuergerät 40 oder die ECU 38 den Brenner 24 ansteuern, um ihn zu aktivieren, und die Betätigung der Ventile 50a und 50b verzögern, bis der Brenner 24 für eine vorgegebene Zeitdauer in Betrieb war.
Obwohl dies in der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist, sollte klar sein, dass das Ventil 48 angesteuert werden kann, um die Umgehungsleitung 44 während des Kraftstoffwechsels zu öffnen, während der Brenner 24 aktiviert ist. Wenn der Kraftstoffwechsel abgeschlossen und der Brenner 24 deaktiviert ist, kann das Ventil 48 die Umgehungsleitung 44 schließen, so dass das Abgas durch das Abgasnachbehandlungssystem 18 strömen kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass vermieden wird, dass jeglicher unverbrannter schwefelreicher Kraftstoff die SCR-Komponente 22 erreicht.
Darüber hinaus kann das Ventil 48 derart konfiguriert sein, dass es mit den Kraftstoffventilen 50a und 50b synchronisiert ist. D.h., wenn vom Steuergerät 40 ein Signal zum Öffnen des Kraftstoffventils 50b an das Ventil übertragen wird, so dass der Motor 12 mit schwefelarmem Kraftstoff betrieben werden kann, kann das Ventil 48 gleichzeitig ein Signal zum Schließen der Umgehungsleitung 44 empfangen, um zu ermöglichen, dass das Abgas das Abgasnachbehandlungssystem 18 durchläuft. Ähnlicherweise kann, falls von der Steuereinheit 40 ein Signal zum Öffnen des Kraftstoffventils 50a übertragen wird, so dass Motor 12 mit schwefelreichem Kraftstoff betrieben werden kann, das Ventil 48 gleichzeitig ein Signal zum Öffnen der Umgehungsleitung 44 empfangen, um zu ermöglichen, dass Abgas in die Atmosphäre ausgestoßen wird, bevor es das Nachbehandlungssystem 18 erreicht.
Nachstehend wird unter Bezug auf die 2–9 ein erfindungsgemäßes exemplarisches Abgasnachbehandlungssystem 18 erläutert. Das Nachbehandlungssystem 18 weist einen Abgaskanal 16 auf, der durch den Motor 12 erzeugtes Abgas der Abgasbehandlungskomponente 20 zuführt. Ein Paar Mischvorrichtungen 52 können im Abgaskanal 16 an einer Stelle zwischen dem Dosiermodul 26 und der Abgasbehandlungskomponente 20 angeordnet sein. Die Mischvorrichtungen 52 unterstützen die Dispergierung und Vermischung des in den Abgaskanal 16 eingespritzten Abgasbehandlungsfluids mit dem durch den Motor 12 erzeugten Abgas. Obwohl in den 2 und 3 ein Paar Mischvorrichtungen 52 dargestellt sind, sollte klar sein, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eine größere oder kleinere Anzahl von Mischvorrichtungen 52 verwendet werden kann. Das Abgasnachbehandlungssystem 18 kann durch mehrere Trägerstrukturen 53 gehalten werden.
Ein Einlass 54 der Umgehungsleitung 44 ist stromabwärts von den Mischvorrichtungen 52 angeordnet. Das Ventil 48 kann am Einlass 54 angeordnet sein und betätigt werden, um zu ermöglichen, dass im Abgaskanal 16 strömendes Abgas die Abgasbehandlungskomponente 20 umgeht. Obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, sollte klar sein, dass auch ein weiteres Ventil 56 an einem Abgasbehandlungskomponenteneinlass 58 angeordnet sein kann, so dass, wenn die Umgehungsleitung 44 offen ist, der Fluidstrom durch die Abgasbehandlungskomponente 20 durch das Ventil 56 verhindert werden kann. D.h., wenn das Ventil 48 offen ist, ist das Ventil 56 geschlossen. Jedes der Ventile 48 und 56 kann beispielsweise ein durch einen Solenoid (nicht dargestellt) betätigtes Schmetterlingsventil sein.
Die Umgehungsleitung 44 kann modular aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Umgehungsleitung 44 ein Paar gekrümmte Abschnitte 60a und 60b aufweisen, die über mehrere Zwischenabschnitte 62, 64, und 66 verbunden sind. Obwohl in den 2 und 3 die Zwischenabschnitte 62 und 66 als zylindrisch geformte Rohre dargestellt sind, sollte klar sein werden, dass die Zwischenabschnitte 62 und 66 flexible Bälge sein können, die während der Verwendung der Umgehungsleitung 44 eine Wärmeausdehnung ermöglichen. Stromabwärts vom gekrümmten Abschnitt 60b kann ein Auslass 68 angeordnet sein, der das umgeleitete Abgas an einer Position stromabwärts von der Abgasbehandlungskomponente 20 in den Abgaskanal 16 zurück führt. Der Einlass 54 und der Auslass 68 der Umgehungsleitung 44 können mit dem Abgaskanal 16 integral oder einheitlich ausgebildet sein oder ähnlich wie die gekrümmten Abschnitte 60a und 60b und die Zwischenabschnitte 62, 64 und 66 separat ausgebildete Komponenten sein.
Die Abgasbehandlungskomponente 20 kann ein Gehäuse 70 aufweisen, das mehrere SCR-Komponenten 22 hält. In der dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 70 kastenförmig ausgebildet und weist mehrere Außenwände 71 auf. Innerhalb der Außenwände 71 des Gehäuses 70 können mehrere Streben 73 angeordnet sein. Die Streben 73 können L-förmige Elemente sein, die an den Ecken der Außenwände 71 innerhalb eines Innenraums des Gehäuses 70 angeordnet sind. Die Streben 73 stellen eine strukturelle Stütze für das Gehäuse 70 bereit und ermöglichen, dass das Gehäuse 70 jede der SCR-Komponenten 22 halten kann. Zwischen den Streben 73 können auch Querträger 75 angeordnet sein. Ähnliche wie die Streben 73 stellen auch die Querträger 75 eine strukturelle Stütze für das Gehäuse 70 bereit.
Das Gehäuse 70 hält eine Anordnung von neun SCR-Komponenten 22. Obwohl in den Figuren neun SCR-Komponenten 22 dargestellt sind, sollte klar sein, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eine beliebige Anzahl von SCR-Komponenten 22 innerhalb des Gehäuses 70 gehalten werden kann. Die SCR-Komponenten 22 können zylinderförmig ausgebildet sein, obwohl eine beliebige Konfiguration für die SCR-Komponenten 22 in Betracht gezogen wird.
Das Gehäuse 70 kann zwischen einer Einströmdüse 72 und einer Ausströmdüse 74 angeordnet sein. Die Einströmdüse 72 weist einen Flansch 76 auf, der einem Flansch 78 des Gehäuses 70 angepasst ist und damit verschraubt wird. Die Ausströmdüse 74 kann einen Flansch 80 aufweisen, der einem anderen Flansch 82 des Gehäuses 70 angepasst ist und damit verschraubt wird. Eine solche Konfiguration führt zu einer starren und hermetisch abgedichteten Abgasbehandlungskomponente 20.
Wie am besten in 5 dargestellt ist, kann das Gehäuse 70 eine Einlassseite 84 und eine Auslassseite 86 aufweisen. An der Einlassseite 86 kann eine Feinstaubdispersionsvorrichtung 88 (nachfolgend als "Rußbläser" bezeichnet) angeordnet sein. Der Rußbläser 88 ist dafür konfiguriert und betreibbar ist, Druckluft zu den SCR-Komponenten 22 hin auszustoßen, um jegliche Ablagerungen von Feinstaub, die sich auf den SCR-Komponenten 22 aufbauen können, zu dispergieren. Der Rußbläser 88 weist mehrere Anordnungen 90 von Düsenleitungen 92 auf, wobei jede Düsenleitung 92 mehrere Düsen 94 zum Ausstoßen von Druckluft zu den Abgas-SCR-Komponenten 22 hin aufweist. Die Düsenleitungen 92 können aus verschiedenen Metallmaterialien, wie beispielsweise Aluminium, Stahl, Kupfer, oder aus einem anderen Material hergestellt sein, wie Fachleuten bekannt ist. Das Gehäuse 70 kann mehrere Öffnungen (nicht dargestellt) aufweisen, durch die die Düsenleitungen 92 hindurch geführt werden können. Zum Befestigen der Düsenleitungen 92 an den Öffnungen können ein Sitzelement 98 und eine Dichtung 100 verwendet werden.
Obwohl das Dispergieren von Feinstaub und/oder Ruß an der Oberfläche der SCR-Komponenten 22 erwünscht und bevorzugt sind, sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll. Ganz im Gegenteil, es sollte klar sein, dass durch die vorliegende Erfindung auch ein Rußbläser 88 bereitstellt wird, der dafür konfiguriert ist, den Aufbau von Feinstaub und/oder Ruß an von der Oberfläche der SCR-Komponente 22 verschiedenen Stellen zu verhindern. Insbesondere können Feinstaub und/oder Ruß sich an von der Oberfläche der SCR-Komponente 22 verschiedenen Stellen aufbauen. Wenn sich an diesen ("toten Punkten") zwischen SCR-Komponenten 22 zu viel Feinstaub und/oder Ruß aufbaut, könnte der aufgebaute Feinstaub und/oder Ruß schließlich abbrechen und die SCR-Komponenten 22 verstopfen. Daher sollte klar sein, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung die Düsen 94 derart angeordnet sein können, dass sie an Positionen zwischen SCR-Komponenten 22 Druckluft ausstoßen.
Nachstehend wird unter Bezug auf die 4, 6 und 7–9 ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungskomponentenmontagesystem beschrieben. Das Gehäuse 70 kann ein Paar Prallplatten 102a und 102b zum Halten jeder der SCR-Komponenten 22 aufweisen. Die Prallplatten 102a und 102b können an Innenflächen 104 des Gehäuses 70 angeschweißt sein und mehrere Durchgangslöcher 106 (9) aufweisen, die derart bemessen sind, dass sie die SCR-Komponenten 22 aufnehmen. Jede SCR-Komponente 22 weist einen Behälter 108 auf, der ein SCR-Substrat 110 aufnimmt. Zwischen dem Behälter 108 und dem SCR-Substrat 110 kann eine Isoliermatte 112 angeordnet sein.
Zum Befestigen der Behälter 108 zwischen den Prallplatten 102a und 102b können mehrere Halteeinrichtungen 141 verwendet werden. Die Halteeinrichtungen 114 können lineare (z.B. flache) Elemente sein, die zwischen den Prallplatten 102a und 102b angeschweißt sind. Alternativ können die Halteeinrichtungen 114 einen L-förmigen Querschnitt haben (7). Unabhängig davon ist, wie am besten in 9 dargestellt ist, mindestens ein Abschnitt der Halteeinrichtungen 114 unter einem Winkel α zu einer Oberfläche 116 des Behälters 108 angeordnet, die sich parallel zu einer Achse A der SCR Komponente 22 erstreckt. Der Winkel α kann im Bereich von 1 bis 20 Grad einschließlich liegen. Vorzugsweise liegt der Winkel α im Bereich von 5 bis 15 Grad einschließlich. Am bevorzugtesten liegt der Winkel α im Bereich von 5 bis 10 Grad einschließlich.
Dadurch, dass mindestens ein Abschnitt der Halteeinrichtung 114 bezüglich der Fläche 116 geneigt ist, wird die Halteeinrichtung 114 am Behälter 108 an einem ersten Ende 118 anliegen, wenn die SCR-Komponente 22 in das Gehäuse 70 eingesetzt ist.
Sobald die Halteeinrichtung 114 am Behälter 108 anliegt, wird eine radiale Bewegung der SCR-Komponente 22 verhindert. Die 7 und 9 zeigen den Kontakt zwischen der Halteeinrichtung 114 und dem Behälter 108. Darüber hinaus unterstützt der Kontakt zwischen den Halteeinrichtungen 114 und dem Behälter 108 die Positionierung des Behälters zwischen den Prallplatten 102a und 102b während des Einsetzens von Behältern in das Gehäuse 70.
Nachdem der Behälter 108 an der Halteeinrichtung 114 anliegt, kann ein zweites Ende 120 des Behälters 108 durch Anschrauben von Ansatzelementen 122 befestigt werden. Die Ansatzelemente 122 können getrennt ausgebildete Elemente sein, die am zweiten Ende 120 des Behälters 108 angeschweißt sind. Alternativ kann der Behälter 108 einen sich radial erstreckenden Flansch (nicht dargestellt) am zweiten Ende 120 aufweisen. Unabhängig davon ist das Ansatzelement 122 dafür konfiguriert, ein Befestigungselement 124 aufzunehmen, durch das das Ansatzelement 122 und den Behälter 108 an der Prallplatte 102b angeschraubt wird. Wie am besten in den 4–6 dargestellt ist, können vier Halteeinrichtungen 114 (wie durch Ansatzelemente 122 dargestellt ist) verwendet werden, um den Behälter 108 zwischen den Prallplatten 102a und 102b zu befestigen. Es sollte jedoch klar sein, dass innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eine größere oder eine kleinere Anzahl von Halteeinrichtungen 114 verwendet werden kann.
Weil die Halteeinrichtungen 114 ein erstes Ende 118 des Behälters 108 befestigen, ist es nicht notwendig, das erste Ende 118 des Behälters 108 an der Prallplatte 102a festzuschrauben. Die Einfachheit, mit der Behälter 108 in das Gehäuse 70 eingesetzt und davon entfernt werden können, kann erhöht werden. Insbesondere müssen, wenn für eine der SCR-Komponenten 22 eine Wartung erforderlich ist, lediglich Befestigungselemente 124 entfernt werden, um die SCR-Komponenten vom Gehäuse 70 zu entfernen. Dadurch wird die Wartungszeit im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der SCR-Komponenten 22 an einem ersten und einem zweiten Ende 118, 122 an den Prallplatten 102a und 102 angeschraubt oder angeschweißt sind, wesentlich vermindert. Um das Entfernen der SCR-Komponenten 22 vom Gehäuse 70 zu unterstützen, können die Ansatzelemente 122 eine Öffnung 123 aufweisen, die ein Werkzeug (nicht dargestellt) aufnehmen kann, um eine Bedienungsperson dabei zu unterstützen, die SCR-Komponente 22 vom Gehäuse 70 abzuziehen.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient zur Erläuterung und Darstellung. Sie soll nicht umfassend sein oder die Erfindung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, wo möglich, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn diese nicht spezifisch dargestellt oder beschrieben ist. Außerdem sind innerhalb des Umfangs der Erfindung verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich.

Claims

Abgasnachbehandlungskomponente, mit: einem Gehäuse; einem Paar Prallplatten, die innerhalb des Gehäuses voneinander beabstandet sind; einem zwischen dem Paar Prallplatten angeordneten Behälter mit einem Abgasbehandlungssubstrat, wobei der Behälter ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; und mehreren zwischen dem Paar Prallplatten befestigten Halteeinrichtungen zum Positionieren des Behälters zwischen den Prallplatten, wobei jede Prallplatte mindestens einen Abschnitt aufweist, der bezüglich einer Außenfläche des Behälters geneigt ist, so dass Enden der Halteeinrichtung an der Außenfläche des Behälters am ersten Ende anliegen und eine radiale Bewegung des Behälters verhindern.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei ein zweites Ende des Behälters mit einer der Prallplatten verschraubt ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei das Abgasbehandlungssubstrat ein SCR-Substrat ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, ferner mit einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Feinstaubdispersionseinrichtung.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 4, wobei die Feinstaubdispersionseinrichtung mehrere Düsenleitungen aufweist, wobei jede Düsenleitung mehrere Düsen zum Dispergieren von auf dem Abgasbehandlungssubstrat abgeschiedenem Feinstaub aufweist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei mehrere Behälter zwischen den Prallplatten in einer Anordnung gehalten werden.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 6, wobei jeder Behälter mehreren Halteeinrichtungen zugeordnet ist, die die Behälter zwischen den Prallplatten positionieren.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtungen an einer Einlassseite des Gehäuses an den Behältern anliegen.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt der Halteeinrichtung bezüglich der Außenfläche des Behälters unter einem Winkel α im Bereich von 1 bis 20 Grad einschließlich geneigt ist.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 9, wobei α im Bereich von 5 bis 15 Grad einschließlich liegt.
Abgasbehandlungskomponente nach Anspruch 10, wobei α im Bereich von 5 bis 10 Grad einschließlich liegt.
Motorabgasnachbehandlungssystem, mit: einem Abgaskanal; einem mit dem Abgaskanal kommunizierenden Abgasbehandlungskomponentengehäuse; einem Paar Prallplatten, die innerhalb des Gehäuses voneinander beabstandet sind; mehreren zwischen dem Paar Prallplatten angeordneten Abgasbehandlungsvorrichtungen, wobei jede Abgasbehandlungsvorrichtung einen Behälter aufweist; mehreren Halteeinrichtungen, die zwischen dem Paar Prallplatten befestigt sind, zum Positionieren jedes der Behälter zwischen den Prallplatten, wobei jede Halteeinrichtung mindestens einen Abschnitt aufweist, der bezüglich einer Außenfläche des Behälters geneigt ist, so dass Enden der Halteeinrichtung die Außenfläche des Behälters am ersten Ende positionieren und eine radiale Bewegung des Behälters verhindern; und einem im Gehäuse stromaufwärts von den Abgasbehandlungsvorrichtungen angeordneten Rußbläser, wobei der Rußbläser dazu geeignet ist, auf jeder der Abgasbehandlungsvorrichtungen abgeschiedenen Feinstaub zu dispergieren.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei ein zweites Ende der Behälter mit einer der Prallplatten verschraubt ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtungen jeweils ein SCR-Substrat aufweisen.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei der Rußbläser mehrere Düsenleitungen aufweist, wobei jede Düsenleitung mehrere Düsen aufweist.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei die Halteeinrichtungen an einer Einlassseite des Gehäuses am Behälter anliegen.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, wobei der Abschnitt der Halteeinrichtung bezüglich der Außenfläche des Behälters unter einem Winkel α im Bereich von 1 bis 20 Grad einschließlich geneigt ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 12, ferner mit einer Umgehungsleitung, die Abgase um das Abgasbehandlungskomponentengehäuse herum lenkt.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 18, wobei ein erstes Ventil in der Umgehungsleitung angeordnet ist und ein zweites Ventil an einem Einlass des Abgasbehandlungskomponentengehäuses angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungskomponentensystem nach Anspruch 19, wobei, wenn das erste Ventil offen ist, das zweite Ventil geschlossen ist.