EP3990758A1 - Vorrichtung zur abgasnachbehandlung - Google Patents

Vorrichtung zur abgasnachbehandlung

Info

Publication number
EP3990758A1
EP3990758A1 EP20735115.6A EP20735115A EP3990758A1 EP 3990758 A1 EP3990758 A1 EP 3990758A1 EP 20735115 A EP20735115 A EP 20735115A EP 3990758 A1 EP3990758 A1 EP 3990758A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow path
annular
particle filter
exhaust gas
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20735115.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf BRÜCK
Peter Hirth
Sven Schepers
David Odenthal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of EP3990758A1 publication Critical patent/EP3990758A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/22—Inlet and outlet tubes being positioned on the same side of the apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device for exhaust gas aftertreatment with a first tubular flow path, with a deflection area and with a second annular flow path, the tubular flow path being formed by an inner tube and the annular flow path by an im
  • Outer tube running essentially parallel to the inner tube is formed between the inner tube and the outer tube, and the deflection region is designed to deflect the exhaust gas flow from the tubular flow path into the annular flow path.
  • catalysts are used, among other things, which enable the conversion of exhaust gas components into less harmful substances.
  • catalysts are in
  • the so-called ring catalytic converter which has a tubular flow path, which is followed by a flow deflection and then an annular flow path, the tubular flow path being enclosed by the annular flow path.
  • a relatively long flow path for the exhaust gas can thus be implemented even with a possible short overall length of the catalytic converter. This favors, for example, the mixing of the exhaust gas, or extends the time needed to convert one injected into the exhaust gas flow
  • Ring catalytic converters can be used, for example, as classic 3-way catalytic converters in the exhaust system of a gasoline engine, or, for example, as
  • Installation space, in particular the overall length, is small.
  • the object of the present invention is to create a device which enables optimized exhaust gas aftertreatment and, in particular, filtering of particles carried along in the exhaust gas, the device being intended to be particularly short.
  • the object with regard to the device is achieved by a device having the features of claim 1.
  • Flow path is formed in the annular flow path, the device having an annular catalytically active support body and an annular particle filter, the support body and the particle filter being arranged in the annular flow path.
  • a device for exhaust gas treatment constructed in this way is also called
  • Ring catalyst called. Starting from a flow inlet, the exhaust gas flows through a tubular flow path in the center of the ring catalytic converter. The exhaust gas flows from the tubular flow path into a deflection area in which the exhaust gas is preferably deflected by 180 degrees.
  • the exhaust gas flows out of the flow path via a flow outlet
  • the tubular flow path essentially serves to mix the flowing exhaust gas and thus to homogenize the exhaust gas flow and the
  • the elements provided for exhaust gas purification and exhaust gas aftertreatment are arranged in the annular flow path.
  • This can preferably be ring-shaped metallic honeycomb bodies with catalytically active ones
  • the ring-shaped elements can, for example, also be formed from a plurality of individual elements arranged next to one another in the circumferential direction or one behind the other in the axial direction.
  • cross section of the first flow path and / or the second flow path tapers or widens conically in the direction of flow.
  • the cross section of the flow paths can be constant along the direction of flow. This is the case, for example, when the inner tube and the outer tube are arranged parallel to one another. If the inner tube and / or the outer tube are conical along the respective axial extension, the configuration can also result in conically tapering and / or conically widening flow paths.
  • a conical taper can, for example, achieve a concentration of the flow, while an expansion can be used to fan out the flow. In this way, for example, the resulting pressure loss can also be influenced.
  • the inner tube and the outer tube are arranged concentrically to one another. This results in a constant flow cross section along the circumference of the annular flow path. This can change along the axial direction, but remains the same in relation to one another in the circumferential direction due to the concentric alignment of the two tubes to one another.
  • Direction of flow of the particle filter is arranged after the catalytically active support body. This is advantageous in order to achieve the highest possible temperature of the exhaust gas on the catalytically active support body and the resulting
  • a further particle filter is arranged in the deflection area, the particle filter in the deflection area being designed with larger pores than the ring-shaped particle filter in the second flow path.
  • An additional upstream particle filter is advantageous in order to increase the overall particle separation.
  • Carrier body instead, whereby at least the larger particles are filtered out of the exhaust gas flow. This increases the overall service life of the system, since the risk of the carrier body becoming blocked is reduced. Furthermore, the uptake of particles in the ring-shaped filter is also reduced, which is particularly positive for the resulting pressure loss, since this is lower as a result.
  • the ring-shaped particle filter has a cross section that widens or tapers conically in the direction of flow.
  • the jacket delimiting the particle filter outward in the radial direction can be conical.
  • the one forming the filter body The matrix can, for example, have a constant cross section in the direction of flow.
  • the ring-shaped particle filter has a filter matrix which has a cross-section that tapers or widens in the direction of flow.
  • the coarse-pored particle filter is designed as a coating of a wall area in the deflection area.
  • the coarse-pored filter can, for example, be applied as a thin layer of a fleece to the wall area of the deflection area as a coating.
  • the deflection area is formed by a cover-like element which is connected to the outer tube in a gas-tight manner.
  • the inside of the cover-like element can have a geometry which is adapted to the respective ring catalytic converter and which favors the flow deflection.
  • the cover-like element in the interior of the ring catalytic converter forms a baffle wall for the exhaust gas, the baffle wall having a coating that acts as a particle filter.
  • Fig. 1 is a sectional view through a ring catalyst
  • tubular flow path the deflection area, the annular flow path and the catalysts and particle filters arranged therein are shown.
  • FIG. 1 shows a ring catalytic converter 1. This has a centrally located first tubular flow path 2 through which exhaust gas can flow along the direction of flow 3.
  • the tubular flow path 2 is delimited in the radial direction by an inner tube 4.
  • the deflection region 5 is arranged downstream of the tubular flow path 2 in the flow direction 3.
  • the deflection area 5 is formed from a cover-like element 6 against which the exhaust gas flowing through the tubular flow path 2 flows. As a result of the impact on the cover-like element 6, the exhaust gas is deflected outward in the radial direction and finally into one of the
  • the exhaust gas then flows through the second annular flow path 8 through several elements arranged in this flow path 8 to the
  • annular catalytic converter 9 which, for example, has a catalytically active coating in order to be able to promote the conversion of the exhaust gas.
  • a particle filter 10 is arranged downstream of the catalytic converter 9 and is provided for filtering the exhaust gas that has flowed through the catalytic converter 9.
  • the catalytic converter 9 and the particle filter 10 are each constructed in an annular manner.
  • the second annular flow path 8 is delimited in the radial direction inward by the inner pipe 4 and in the radial direction outward by the outer pipe
  • the inner tube 4 and the outer tube 12 are arranged concentrically and parallel to one another. This results in a in the circumferential direction
  • a non-concentric arrangement of the tubes to one another can also be selected.
  • a filter layer 11 is arranged on the inner wall of the cover-like element 6, which acts as a coarse filter for the particles carried along in the exhaust gas.
  • the filter layer 11 is preferably more coarse-pored than that Particle filter 10 is formed.
  • the aim of the filter layer 11 is to pre-filter the exhaust gas in order to subsequently prevent the catalytic converter 9 or the particle filter 10, which is more fine-pored than the filter layer 11, from becoming blocked.
  • a honeycomb body acting as a filter can also be inserted into the deflection region 5
  • the advantage of the filter layer 11 is that the pressure loss it causes and in particular the negative influence on the gas flow is very small. This is particularly advantageous because, for the best possible effect of the catalytic converter and the particle filter, the most homogeneous flow distribution possible over the cross section of the flow paths 2, 8 and also the most uniform possible concentration distribution of the exhaust gas should be achieved.
  • the exemplary embodiment in FIG. 1 in particular does not have a restrictive character and serves to illustrate the concept of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke (2), mit einem Umlenkbereich (5) und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke (8), wobei die rohrförmige Strömungsstrecke (2) durch ein Innenrohr (4) gebildet ist und die ringförmige Strömungsstrecke (8) durch ein im Wesentlichen parallel zum Innenrohr (4) verlaufendes Außenrohr (12) zwischen dem Innenrohr (4) und dem Außenrohr (12) gebildet ist und der Umlenkbereich (5) zur Umlenkung der Abgasströmung aus der rohrförmigen Strömungsstrecke (2) in die ringförmige Strömungsstrecke (8) ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung einen ringförmigen katalytisch aktiven Trägerkörper (9) aufweist und einen ringförmigen Partikelfilter (10), wobei der Trägerkörper (9) und der Partikelfilter (10) in der ringförmigen Strömungstrecke (8) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke, mit einem Umlenkbereich und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke, wobei die rohrförmige Strömungsstrecke durch ein Innenrohr gebildet ist und die ringförmige Strömungsstrecke durch ein im
Wesentlichen parallel zum Innenrohr verlaufendes Außenrohr zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildet ist und der Umlenkbereich zur Umlenkung der Abgasströmung aus der rohrförmigen Strömungsstrecke in die ringförmige Strömungsstrecke ausgebildet ist.
Stand der Technik
Zur Abgasnachbehandlung von Abgasen von Verbrennungsmotoren werden unter anderem Katalysatoren eingesetzt, die eine Umwandlung von Abgasbestandteilen in weniger schädliche Stoffe ermöglichen. Hierzu sind Katalysatoren in
unterschiedlicher Bauweise und unterschiedlicher Dimensionierung bekannt.
Unter anderem ist der sogenannte Ringkatalysator bekannt, welcher eine rohrförmige Strömungsstrecke aufweist, auf welche eine Strömungsumlenkung folgt und anschließend eine ringförmige Strömungsstrecke, wobei die rohrförmige Strömungsstrecke von der ringförmigen Strömungsstrecke umschlossen ist. Es kann somit auch bei einer nur geringen möglichen Baulänge des Katalysators eine verhältnismäßig lange Strömungsstrecke für das Abgas realisiert werden. Dies begünstigt beispielsweise die Vermischung des Abgases, beziehungsweise verlängert die zur Umwandlung einer in den Abgasstrom eingespritzten
Harnstofflösung zur Verfügung stehende Zeit.
Um eine möglichst hohe Umsetzungsrate der Schadstoffe an den katalytisch aktiven Materialien zu erreichen ist eine möglichst homogene Strömungsverteilung beziehungsweise eine möglichst homogene Konzentrationsverteilung von Vorteil. Ringkatalysatoren können beispielsweise als klassische 3-Wege-Katalysatoren im Abgasstrang eines Ottomotors eingesetzt werden, oder beispielswese als
Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion im Abgasstrang eines
Dieselmotors.
Weiterhin ist insbesondere bei Ottomotoren zunehmend eine Problematik mit kleinsten Abgaspartikeln gegeben, so dass auch bei Ottomotoren mittlerweile der Einsatz von zusätzlichen Partikelfiltern erwogen wird. Solche Partikelfilter sind gewöhnlich losgelöst von den eigentlichen Katalysatoren im Abgasstrang angeordnet.
Insbesondere hinsichtlich der immer höheren Anforderungen an die
Abgasnachbehandlung und den immer restriktiveren Bauraumvorgaben der Hersteller, ist die Anordnung aller zur wirkungsvollen Abgasnachbehandlung notwendigen Komponenten eine immer größere Herausforderung.
Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass keine optimale Abgasnachbehandlung gewährleistet werden kann, wenn zusätzlich zum Katalysator ein Partikelfilter benötigt wird und der zur Verfügung stehende
Bauraum, insbesondere die Baulänge, gering ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine optimierte Abgasnachbehandlung und insbesondere eine Filterung von im Abgas mitgeführten Partikeln ermöglicht, wobei die Vorrichtung eine besonders kurze Baulänge aufweisen soll. Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Abgasnachbehandlung mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke, mit einem Umlenkbereich und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke, wobei die rohrförmige Strömungsstrecke durch ein Innenrohr gebildet ist und die ringförmige Strömungsstrecke durch ein im Wesentlichen parallel zum Innenrohr verlaufendes Außenrohr zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildet ist und der Umlenkbereich zur Umlenkung der Abgasströmung aus der rohrförmigen
Strömungsstrecke in die ringförmige Strömungsstrecke ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung einen ringförmigen katalytisch aktiven Trägerkörper aufweist und einen ringförmigen Partikelfilter, wobei der Trägerkörper und der Partikelfilter in der ringförmigen Strömungstrecke angeordnet sind.
Eine so aufgebaute Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung wird auch als
Ringkatalysator bezeichnet. Ausgehend von einem Strömungseintritt durchströmt das Abgas eine rohrförmige Strömungsstrecke im Zentrum des Ringkatalysators. Von der rohrförmigen Strömungsstrecke strömt das Abgas in einen Umlenkbereich, in welchem das Abgas vorzugsweise um 180 Grad umgelenkt wird. Diese
Umlenkung erfolgt zuerst in radialer Richtung nach Außen und schließlich hinein in die zweite ringförmige Strömungsstrecke, welche in entgegengesetzter Richtung zur rohrförmigen Strömungsstrecke durchströmt wird. Aus der ringförmigen
Strömungsstrecke strömt das Abgas über einen Strömungsaustritt aus dem
Ringkatalysator aus.
Die rohrförmige Strömungsstrecke dient im Wesentlichen der Durchmischung des strömenden Abgases und somit der Homogenisierung der Abgasströmung und der
Konzentrationsverteilung im Abgas. Im Umlenkbereich wird die Abgasströmung von der in radialer Richtung zentral angeordneten rohrförmigen Strömungsstrecke in die radial außen liegende ringförmige Strömungsstrecke umgelenkt. In der
ringförmigen Strömungsstrecke sind schließlich die zur Abgasreinigung und Abgasnachbehandlung vorgesehenen Elemente angeordnet. Dies können vorzugweise ringförmige metallische Wabenkörper mit katalytisch aktiven
Beschichtungen sein oder auch Filterelemente aus Metallvlies oder andren porösen Strukturen. Die ringförmigen Elemente können beispielsweise auch aus mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander oder in axialer Richtung hintereinander angeordneten Einzelelementen gebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Querschnitt der ersten Strömungsstrecke und/oder der zweiten Strömungsstrecke in Strömungsrichtung sich konisch verjüngt oder erweitert.
Der Querschnitt der Strömungsstrecken kann entlang der Strömungsrichtung gleichbleibend sein. Dies ist beispielweise dann der Fall, wenn das Innenrohr und das Außenrohr parallel zueinander angeordnet sind. Sollte das Innenrohr und/oder das Außenrohr entlang der jeweiligen axialen Erstreckung konisch ausgebildet sein, können sich infolge der Ausgestaltung auch konisch verjüngende und/oder konisch erweiternde Strömungsstrecken ergeben. Durch eine konische Verjüngung kann beispielsweise eine Strömungskonzentration erreicht werden, während durch eine Erweiterung eine Auffächerung der Strömung erreicht werden kann. So kann beispielsweise auch der entstehende Druckverlust beeinflusst werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Innenrohr und das Außenrohr konzentrisch zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich entlang des Umfangs der ringförmigen Strömungsstrecke ein gleichbleibender Strömungsquerschnitt. Dieser kann sich entlang der axialen Richtung verändern, bleibt durch die konzentrische Ausrichtung der beiden Rohre zueinander jedoch im Verhältnis zueinander in Umfangsrichtung gleich.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass in
Strömungsrichtung der Partikelfilter nach dem katalytisch aktiven Trägerkörper angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft um eine möglichst hohe Temperatur des Abgases am katalytisch aktiven Trägerkörper zu erreichen und den entstehenden
Druckverlust vor dem katalytisch aktiven T rägerkörper zu minimieren.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn im Umlenkbereich ein weiterer Partikelfilter angeordnet ist, wobei der Partikelfilter im Umlenkbereich grobporiger ausgebildet ist als der ringförmige Partikelfilter in der zweiten Strömungsstrecke. Ein zusätzlicher vorgelagerter Partikelfilter ist vorteilhaft, um insgesamt die Partikelabscheidung zu erhöhen. Außerdem findet eine Vorfilterung vor dem katalytisch aktiven
Trägerkörper statt, wodurch zumindest die größeren Partikel aus dem Abgasstrom herausgefiltert werden. Dadurch wird insgesamt die Lebensdauer des Systems erhöht, da das Risiko des Verblockens des Trägerkörpers reduziert wird. Weiterhin wird die Aufnahme von Partikeln im ringförmigen Filter auch reduziert, was insbesondere positiv für den entstehenden Druckverlust ist, da dieser dadurch geringer ausfällt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der ringförmige Partikelfilter einen sich konisch in Strömungsrichtung erweiternden oder verjüngenden Querschnitt aufweist. Hierzu kann beispielsweise der den Partikelfilter in radialer Richtung nach außen begrenzende Mantel konisch ausgebildet sein. Die den Filterkörper bildende Matrix kann dabei beispielsweise einen in Strömungsrichtung gleichbleibenden Querschnitt aufweisen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der ringförmige Partikelfilter eine Filtermatrix aufweist, welche einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden oder erweiternden Querschnitt aufweist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der grobporige Partikelfilter im Umlenkbereich als Beschichtung eines Wandbereichs ausgebildet ist. Der grobporige Filter kann beispielsweise als eine dünnschichtige Lage eines Vlieses auf den Wandbereich des Umlenkbereichs als Beschichtung aufgebracht sein.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Umlenkbereich durch ein deckelartiges Element gebildet ist, welches mit dem Außenrohr gasdicht verbunden ist. Das deckelartige Element kann im Inneren eine an den jeweiligen Ringkatalysator angepasste Geometrie aufweisen, die die Strömungsumlenkung begünstigt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das deckelartige Element im Inneren des Ringkatalysators eine Prallwand für das Abgas ausbildet, wobei die Prallwand eine als Partikelfilter wirkende Beschichtung aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den
Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Ringkatalysator, wobei die
rohrförmige Strömungsstrecke, der Umlenkbereich, die ringförmige Strömungsstrecke und die darin angeordneten Katalysatoren und Partikelfilter dargestellt sind.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Die Figur 1 zeigt einen Ringkatalysator 1. Dieser weist eine zentral gelegene erste rohrförmige Strömungsstrecke 2 auf, welche entlang der Durchströmungsrichtung 3 mit Abgas durchströmbar ist. Die rohrförmige Strömungsstrecke 2 ist durch ein Innenrohr 4 in radialer Richtung begrenzt. Im Strömungsrichtung 3 der rohrförmigen Strömungsstrecke 2 nachgelagert ist der Umlenkbereich 5 angeordnet.
Der Umlenkbereich 5 ist aus einem deckelartigen Element 6 gebildet, welches von dem durch die rohrförmige Strömungsstrecke 2 strömende Abgas angeströmt wird. Durch das Aufprallen auf das deckelartige Element 6 wird das Abgas in radialer Richtung nach außen umgelenkt und schließlich in eine der
Durchströmungsrichtung 3 um 180 Grad entgegengesetzte Strömungsrichtung 7 gelenkt.
Das Abgas strömt dann durch die zweite ringförmige Strömungsstrecke 8 durch mehrere in dieser Strömungsstrecke 8 angeordnete Elemente zur
Abgasnachbehandlung. In Figur 1 ist ein ringförmiger Katalysator 9 gezeigt, welcher beispielsweise eine katalytisch aktive Beschichtung aufweist, um so die Umsetzung des Abgases begünstigen zu können. Stromabwärts des Katalysators 9 ist ein Partikelfilter 10 angeordnet, welcher zur Filterung des durch den Katalysator 9 geströmten Abgases vorgesehen ist.
Der Katalysator 9 und der Partikelfilter 10 sind jeweils ringförmig aufgebaut.
Die zweite ringförmige Strömungsstrecke 8 ist in radialer Richtung nach Innen durch das Innenrohr 4 begrenzt und in radialer Richtung nach außen durch das Außenrohr
12.
In der Figur 1 sind das Innenrohr 4 und das Außenrohr 12 konzentrisch und parallel zueinander angeordnet. Dadurch ergibt sich in Umfangsrichtung ein
gleichbleibender Ringspalt zwischen Innenrohr 4 und Außenrohr 12. Wie bereits beschrieben, können hier auch konische Rohre Verwendung finden und
gegebenenfalls auch eine nicht konzentrische Anordnung der Rohre zueinander gewählt werden. Im Umlenkbereich 5 ist an der Innenwandung des deckelartigen Elements 6 eine Filterschicht 11 angeordnet, welche als Grobfilter für die im Abgas mitgeführten Partikel wirkt. Die Filterschicht 11 ist dabei bevorzugt grobporiger als der Partikelfilter 10 ausgebildet. Ziel der Filterschicht 11 ist eine Vorfilterung des Abgases, um im Nachfolgenden eine Verblockung des Katalysators 9 oder der Partikelfilter 10, welcher feinporiger ist als die Filterschicht 11 , zu vermeiden. Alternativ zu einer Art Beschichtung der Innenwand des deckelartigen Elements 6 kann auch ein als Filter wirkender Wabenkörper in den Umlenkbereich 5
eingebracht werden. Der Vorteil der Filterschicht 11 ist, dass der durch sie entstehende Druckverlust und insbesondere die negative Beeinflussung der Gasströmung sehr gering ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da für eine möglichst optimale Wirkung des Katalysators und des Partikelfilters eine möglichst homogene Strömungsverteilung über den Querschnitt der Strömungsstrecken 2, 8 erreicht werden soll und auch eine möglichst gleichmäßige Konzentrationsverteilung des Abgases. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung mit einer ersten rohrförmigen
Strömungsstrecke (2), mit einem Umlenkbereich (5) und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke (8), wobei die rohrförmige Strömungsstrecke
(2) durch ein Innenrohr (4) gebildet ist und die ringförmige Strömungsstrecke (8) durch ein im Wesentlichen parallel zum Innenrohr (4) verlaufendes Außenrohr (12) zwischen dem Innenrohr (4) und dem Außenrohr (12) gebildet ist und der Umlenkbereich (5) zur Umlenkung der Abgasströmung aus der rohrförmigen Strömungsstrecke (2) in die ringförmige
Strömungsstrecke (8) ausgebildet ist, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung einen ringförmigen katalytisch aktiven Trägerkörper (9) aufweist und einen ringförmigen
Partikelfilter (10), wobei der Trägerkörper (9) und der Partikelfilter (10) in der ringförmigen Strömungstrecke (8) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass der Querschnitt der ersten
Strömungsstrecke (2) und/oder der zweiten Strömungsstrecke (8) in
Strömungsrichtung (3, 7) sich konisch verjüngt oder erweitert.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Innenrohr (4) und das Außenrohr (12) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in Strömungsrichtung (7) der
Partikelfilter (10) nach dem katalytisch aktiven Trägerkörper (9) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Umlenkbereich (5) ein weiterer Partikelfilter (11) angeordnet ist, wobei der Partikelfilter (11) im
Umlenkbereich (5) grobporiger ausgebildet ist als der ringförmige
Partikelfilter (10) in der zweiten Strömungsstrecke (8).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der ringförmige Partikelfilter einen sich konisch in Strömungsrichtung erweiternden oder verjüngenden
Querschnitt aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der ringförmige Partikelfilter eine Filtermatrix aufweist, welche einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden oder erweiternden Querschnitt aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der grobporige Partikelfilter (11) im Umlenkbereich (5) als Beschichtung eines Wandbereichs ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass der Umlenkbereich (5) durch ein deckelartiges Element (6) gebildet ist, welches mit dem Außenrohr (12) gasdicht verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass das deckelartige Element (6) im Inneren des Ringkatalysators eine Prallwand für das Abgas ausbildet, wobei die Prallwand eine als Partikelfilter (11) wirkende Beschichtung aufweist.
EP20735115.6A 2019-06-26 2020-06-24 Vorrichtung zur abgasnachbehandlung Withdrawn EP3990758A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209303.5A DE102019209303A1 (de) 2019-06-26 2019-06-26 Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
PCT/EP2020/067590 WO2020260333A1 (de) 2019-06-26 2020-06-24 Vorrichtung zur abgasnachbehandlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3990758A1 true EP3990758A1 (de) 2022-05-04

Family

ID=71266638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20735115.6A Withdrawn EP3990758A1 (de) 2019-06-26 2020-06-24 Vorrichtung zur abgasnachbehandlung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220106899A1 (de)
EP (1) EP3990758A1 (de)
CN (1) CN114008307A (de)
DE (1) DE102019209303A1 (de)
WO (1) WO2020260333A1 (de)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2159712T3 (es) * 1995-11-23 2001-10-16 Scambia Ind Dev Ag Procedimiento para la fabricacion de un cuerpo de catalizador para el tratamiento catalitico de gas, cuerpo de catalizador y catalizador.
JP2006515401A (ja) * 2003-01-14 2006-05-25 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 入れ子式に位置する往流領域及び還流領域を備え同じ側で排ガスの流出入を行う省スペース形排ガス後処理装置
DE102004024685A1 (de) * 2004-05-19 2005-12-15 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Katalysator-Trägerkörper für einen motornah einzusetzenden katalytischen Konverter
WO2007076978A2 (de) * 2005-12-22 2007-07-12 Ark-Holding Ag Partikelfilteranordnung
DE502006009201D1 (de) * 2005-12-22 2011-05-12 Ark Holding Ag Partikelfilteranordnung und Verfahren zum Filtern von Abgasen
DE202006011281U1 (de) * 2006-07-21 2006-09-28 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co. Kg Abgasreinigungsanlage
US7614215B2 (en) * 2006-09-18 2009-11-10 Cummins Filtration Ip, Inc. Exhaust treatment packaging apparatus, system, and method
DE102006048045A1 (de) * 2006-10-11 2008-04-17 Daimler Ag Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine
JP5628413B2 (ja) * 2010-05-05 2014-11-19 ビーエーエスエフ コーポレーション 触媒化煤煙フィルターおよび排出処理システムおよび方法
SE535220C2 (sv) * 2010-10-14 2012-05-29 Scania Cv Abp Arrangemang för att införa ett vätskeformigt medium i avgaser från en förbränningsmotor
DE102011015512A1 (de) * 2011-03-30 2012-10-04 Dif Die Ideenfabrik Gmbh Kompakte Abgasbehandlungseinheit mit Mischbereich und Verfahren zur Vermischung eines Abgases
DE102012210456A1 (de) * 2012-06-21 2013-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgassystem für den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs
DE102013210799C5 (de) * 2013-06-10 2020-07-09 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
JP6153793B2 (ja) * 2013-07-10 2017-06-28 日野自動車株式会社 パティキュレートフィルタの再生異常判定装置
US9371764B2 (en) * 2013-08-01 2016-06-21 GM Global Technology Operations LLC After-treatment component
EP3184767B1 (de) * 2015-12-23 2019-07-03 Volvo Car Corporation Katalytischer konverter und abgasnachbehandlungsanordnung
DE102016118972A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine
US10954841B2 (en) * 2017-10-05 2021-03-23 Caterpillar Inc. Diesel exhaust fluid mixing
DE102017124032A1 (de) * 2017-10-16 2019-04-18 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgas/Reaktionsmittel-Mischbaugruppe
US20200003103A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust aftertreatment system for an engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20220106899A1 (en) 2022-04-07
WO2020260333A1 (de) 2020-12-30
CN114008307A (zh) 2022-02-01
DE102019209303A1 (de) 2020-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2598730B1 (de) Vorrichtung zur motornahen abgasbehandlung
EP2687697B1 (de) Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
EP2687286B1 (de) Mischvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
EP1554473B1 (de) Abgasnachbehandlungsanordnung
DE112021001259T5 (de) Mischer zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen
DE102006045435B4 (de) Abgasanlage für Dieselfahrzeuge mit einem SCR-Katalysator
EP2853705B1 (de) Abgasbehandlungseinrichtung
DE102015105559A1 (de) Integriertes mischsystem für ein abgasnachbehandlungssystem
DE102011077156A1 (de) Abgasanlage und Injektionsmodul
EP3553290A1 (de) Gas/gas-mischer zum einleiten von gas in den abgasstrom einer brennkraftmaschine
DE102016004333A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit Katalysator und Mischvorrichtung
EP1179125A1 (de) Vorrichtung zum reduzieren von schädlichen bestandteilen im abgas einer brennkraftmaschine, insbesondere einer diesel-brennkraftmaschine
DE2307215A1 (de) Einrichtung zur katalytischen abgasreigigung
EP3990758A1 (de) Vorrichtung zur abgasnachbehandlung
EP1304152A1 (de) Abgasanlage mit Partikelfilter für einen Verbrennungsmotor
DE102019106238A1 (de) Abgasbehandlungssystem und Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators
DE102018202298A1 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Eindosieren eines flüssigen Abgasnachbehandlungsmittels
DE102015110997A1 (de) Partikelfilter für ein Kraftfahrzeug
WO2018015148A1 (de) Mischervorrichtung für ein abgasnachbehandlungssystem eines kraftfahrzeugs, abgasnachbehandlungssystem und kraftfahrzeug
EP3792463A1 (de) Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit durch lösen einer zerstörungsfrei lösbaren verbindung auswechselbaren abgasnachbgehandlungseinrichtungen
DE202008001819U1 (de) Filtereinrichtung, insbesondere Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine
WO2009016006A1 (de) Abgasanlage einer brennkraftmaschine
DE102006038204B4 (de) Eingangstrichter für eine Abgasbehandlungseinrichtung
DE102020128924A1 (de) Beschichtungsvorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Wabenkörper einer Abgasreinigungseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Beschichtungsvorrichtung
DE102015213112B4 (de) Abgasnachbehandlungseinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220126

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20220817