WO2013149748A1 - Vorrichtung zur reinigung des abgases eines verbrennungsmotors - Google Patents

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purification stage
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Christoph Doehring
Miro Marijanovic
Chaiwat Jaruvatee
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Robert Bosch Gmbh
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    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel and / or large engine, having the features of the preamble of claim 1.
  • a device for purifying exhaust gas of a diesel engine which comprises a particulate filter for soot particles contained in the exhaust gas and an SCR catalyst.
  • the particle filter is at the same time designed as a hydrolysis catalytic converter.
  • the hydrolysis catalyst is used to convert urea into ammonia, which is used as a reducing agent in the downstream SCR catalyst.
  • the inner wall of the particulate filter is preferably at least partially provided with a hydrolysis-active coating.
  • the particle filter at the same time assumes the function of mixing and homogenization of the reducing agent solution or the ammonia in the exhaust gas.
  • the particle filter is preferably designed in such a way that, when flowing through, a turbulent flow is formed in the exhaust gas. In this way, a separate mixer, which is usually upstream of the SCR catalyst omitted.
  • the present invention seeks to provide a device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine, in particular a diesel and / or large engine, which is not only compact, but also flexible. Disclosure of the invention
  • the proposed device for cleaning the exhaust gas of a combustion engine comprises a first cleaning stage A and a second cleaning stage B for reducing the soot particles and / or nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Furthermore, the device comprises a mixing chamber in which the exhaust gas, a reducing agent, in particular an aqueous urea solution, between the first and the second cleaning stage can be supplied. According to the invention, the first and the second
  • the mixing chamber is arranged on the side of the first cleaning stage A, which faces away from the second cleaning stage B.
  • the mixing chamber is connected to the second purification stage B via at least one mixing tube effecting a diversion of the exhaust gas flow. Due to the deflection of the exhaust gas flow is twice passed through the purification stage A, wherein the flow direction of the exhaust gas through the mixing tube of the actual flow direction of the exhaust gas through the first cleaning stage A is opposite.
  • the deflection of the exhaust gas flow causes a reduction in the space requirement for the same length of the flow path, so that the device can be made compact even with several successive purification stages.
  • the deflection of the exhaust gas flow also causes turbulences, which lead to an improvement of the urea treatment or to an improved mixing of the urea solution with the exhaust gas.
  • the structural series connection of the first and second cleaning stage also allows a modular construction, by means of which the device can be used flexibly.
  • a modular design also facilitates the replacement of a component of a cleaning stage for repair or cleaning purposes.
  • the first purification stage A and the second purification stage B comprise at least one particulate filter and / or one SCR catalyst.
  • the first purification stage A has a particle filter and the second purification stage B an SCR catalyst as a component.
  • the at least one mixing tube opens into a mixing chamber of the second cleaning stage B, which is preferably arranged on the side of the second cleaning stage B, which faces away from the first cleaning stage (A).
  • both mixing chambers are preferably arranged at opposite ends of the device and the at least one mixing tube extends from the mixing chamber of the first purification stage A to the mixing chamber of the second purification stage B.
  • the at least one mixing tube is furthermore preferably passed through at least part of the first purification stage (A), preferably the particle filter, and / or the second purification stage (B), preferably the SCR catalyst.
  • the particulate filter and / or the SCR catalyst is or are formed in several parts, and the at least one mixing tube is guided between two parts of the particulate filter and / or the SCR catalyst.
  • the at least one mixing tube can also be integrated into the particle filter and / or the SCR catalyst.
  • the at least one mixing tube is designed in several parts, wherein a first part of the first cleaning stage A and a second
  • the second purification stage B preferably has means for diverting the exhaust gas. It follows that the direction of flow of the exhaust gas through the second purification stage B, preferably the SCR catalyst, corresponds to the flow direction of the exhaust gas through the first purification stage A, preferably the particle filter.
  • the means for deflecting the exhaust gas flow may comprise the mixing chamber, into which the at least one mixing tube opens, and any guide plates and / or guide structures arranged therein. by virtue of the deflection of the exhaust gas flow is twice passed through the purification stage B, wherein the flow direction of the exhaust gas through the mixing tube of the actual flow direction of the exhaust gas through the second cleaning stage B is opposite.
  • the first cleaning stage A has at least one inlet and / or the second cleaning stage B at least one outlet, which allow a connection of the device to the internal combustion engine and / or an exhaust line.
  • exhaust gas containing soot particles and nitrogen oxides is supplied to the device and exhaust gas purified via the at least one outlet is removed, which due to the purification contains significantly less soot particles and / or nitrogen oxides.
  • the inlet and / or the outlet is or are aligned transversely to the flow direction of the exhaust gas through the first cleaning stage A and / or the second cleaning stage B.
  • the inlet and / or the outlet is or are arranged on a longitudinal side of the device.
  • the arrangement of the inlet and the outlet takes place on the same longitudinal side.
  • the inlet and outlet can therefore be close together.
  • the at least one inlet and / or outlet preferably has the shape of a pipe or nozzle.
  • the inlet opens into an inlet chamber and / or the outlet into an outlet chamber, wherein preferably the inlet chamber is part of the first cleaning stage A and / or the outlet chamber is part of the second cleaning stage B.
  • Each cleaning stage therefore preferably has at least one outer mixing chamber and an inner inlet or. Outlet chamber on when the two cleaning stages are connected in series.
  • outlet chamber on when the two cleaning stages are connected in series.
  • inlet and outlet chamber of the coupling of the two purification stages can serve. This in turn is advantageous for a modular design.
  • the two cleaning stages are detachably connected.
  • the modular design makes it easy to supplement and / or exchange a component of the device.
  • the device can therefore also be used for retrofitting purposes.
  • a component for a purification stage of a device according to the invention is preferably designed in several parts.
  • the multi-part design allows the arrangement of at least one mixing tube between the parts of the component. Since the at least one mixing tube preferably extends in the longitudinal direction, the division of the component preferably also takes place in the longitudinal direction.
  • the pitch can cross in cross section, so that four, preferably equal parts are formed. In the case of several mixing tubes, these can be arranged next to and / or below each other between two parts.
  • a component for a purification stage preferably has a mixing chamber at a first end and an inlet or outlet chamber at a second end, via which the component can be coupled to a further component for forming a cleaning device according to the invention.
  • the arranged at the ends of a component chambers also allow a uniform distribution of the exhaust gas flow to the multiple parts of the component, if this is made of several parts.
  • the device can be combined with both a passive and an active particle filter regeneration, so that the exhaust backpressure can be kept low, preferably below 100 mbar, which in turn prevents power losses.
  • individual components can be supplemented and / or retrofitted, so that the construction of different sized systems is possible.
  • the modular design also facilitates the replacement of a component for repair and / or cleaning purposes.
  • the multiple deflection of the exhaust gas flow while flowing through the device not only leads to a compact design of the device, but also causes the formation of turbulence within the exhaust stream, which a ensures good mixing of the metered urea solution with the exhaust gas. A separate mixer is therefore unnecessary.
  • FIGS. 1 to 6. show:
  • FIG. 1 is a perspective view of a device according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of the device of Fig. 1,
  • FIG. 3 is a side view of the device of Fig. 1,
  • FIG. 5a-c perspective views of the cleaning stage A and / or B, z.T.
  • FIG. 6 is a further perspective view of the device.
  • the apparatus shown in FIG. 1 for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine comprises a first purification stage A with a particulate filter 1 and a second purification stage B with an SCR catalyst 2.
  • the two purification stages A, B are connected in series and above each other a terminal arranged chamber 8, 9 coupled.
  • the chamber 8 is part of the first cleaning stage A and has two inlets 6 each in the form of a nozzle.
  • the chamber 8 thus serves as an inlet chamber 8.
  • the second cleaning stage B associated chamber 9 serves as outlet chamber 9, wherein in the outlet chamber 9 two outlets 7 open in the form of a nozzle, via which the purified exhaust gas can be discharged.
  • the particle filter 1 is cross-sectionally divided into four equal parts 1 .1 to 1.4 (see FIGS. 4a-4c), which are spaced apart from each other, so that a vertical and a horizontally extending gap are formed.
  • a plurality of, in the present case, six mixing tubes 4 are accommodated, which connect a first mixing chamber 3 of the first purification stage A to a second mixing chamber 5 of the second purification stage B.
  • the two mixing chambers 3, 5 are in each case arranged at the opposite end of the particle filter 1 or the SCR catalytic converter 2, ie on the outside, so that the six mixing tubes 4 extend substantially over the entire length of the device.
  • each mixing tube 4 may be designed in several parts in order to allow the assignment of a first part 4.1 to the first cleaning stage A and a second part 4.2 to the second cleaning stage B. In this way, a detachable connection of the two cleaning stages A, B is ensured.
  • the coupling of the two parts 4.1, 4.2 of the mixing tube 4 takes place here in the region of the two previously mentioned chambers 8, 9, which serve to couple the two purification stages.
  • the length of the mixing tubes 4 ensures adequate mixing of a metered urea solution 1 1 with the exhaust gas.
  • the metered addition of the urea solution 1 1 as a reducing agent is present in the region of the mouth of the mixing tubes 4 in the mixing chamber 3 (see Fig. 5c).
  • coupling components 10 Due to the two-sided enclosure of the particulate filter 1 and the SCR catalyst 2 with chambers 3, 8 and 5, 9, these form coupling components 10, which allow a modular design.
  • the coupling can be done in such a way that several such components 10 are connected in series and / or side by side. In this way more than two purification stages A, B can be realized and / or the purification stages A, B can be increased.
  • the modular design allows the replacement of components 10, for example for repair and / or cleaning purposes.
  • the modular construction is apparent in particular from FIGS. 4 a, 5 a and 6. In the present case, the purification stage A is used for particle separation, while the purification stage B is used for nitrogen oxide reduction.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Diesel- und/oder Großmotors, umfassend eine erste Reinigungsstufe (A, vorzugsweise DPF) sowie eine zweite Reinigungsstufe (B, vorzugsweise SCR- Katalysator) zur Reduzierung der im Abgas enthaltenen Rußpartikel und Stickoxide, ferner umfassend eine Mischkammer (3), in welcher dem Abgas ein Reduktionsmittel, insbesondere eine wässrige Harnstoff lösung, zwischen der ersten und der zweiten Reinigungsstufe (A, B) zuführbar ist. Erfindungsgemäß sind die erste und die zweite Reinigungsstufe (A, B) baulich hintereinandergeschaltet und die Mischkammer (3) ist auf der Seite der ersten Reinigungsstufe (A) angeordnet, die der zweiten Reinigungsstufe (B) abgewandt ist, wobei die Mischkammer (3) über wenigstens ein eine Umlenkung des Abgasstroms bewirkendes Mischrohr (4) mit der zweiten Reinigungsstufe (B) verbunden ist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Diesel- und/oder Großmotors, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Stand der Technik
Aufgrund stetig steigender Anforderungen im Hinblick auf die Reduzierung von umweltbelastenden Schadstoffen in den Abgasen von Verbrennungsmotoren, gilt es Maßnahmen zu treffen, welche den Rußpartikel- und Stickoxidausstoß zu verringern helfen. Dies gilt insbesondere für Diesel- und/oder Großmotoren, sowohl in mobiler, als auch in stationärer Anwendung. Hierzu eingesetzte Filter und Katalysatoren werden in der Regel hintereinandergeschaltet und erfordern auf diese Weise, insbesondere bei Großmotoren (> 560 KW), wie beispielsweise Schiffsmotoren, einen erheblichen Bauraumbedarf.
Aus der Offenlegungsschrift DE 102 26 975 A1 ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgas eines Dieselmotors bekannt, welche einen Partikelfilter für im Abgas enthaltene Rußpartikel sowie einen SCR-Katalysator umfasst. Um eine wirksame Abgasreinigung in einer einfachen und kompakten Bauform zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Partikelfilter zugleich als Hydrolysekatalysator ausgebildet ist. Der Hydrolysekatalysator dient der Umsetzung von Harnstoff in Ammoniak, das im nachgeschalteten SCR-Katalysator als Reduktionsmittel eingesetzt wird. Hierzu ist bevorzugt die Innenwand des Partikelfilters zumindest teilweise mit einer hydrolyseaktiven Beschichtung versehen. Es entfällt somit die Notwendigkeit, einen zusätzlichen, separaten Hydrolysekatalysator vorzusehen, der üblicherweise bei einem System zur Entstickung des Abgases mittels einge- düster Harnstofflösung vorhanden ist. Des Weiteren wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass der Partikelfilter zugleich die Funktion des Vermischens und der Homogenisierung der Reduktionsmittellösung bzw. des Ammoniaks im Abgas übernimmt. Der Partikelfilter ist hierzu bevorzugt derart ausgelegt, dass beim Durchströmen eine turbulente Strömung im Abgas ausgebildet wird. Auf diese Weise kann ein separater Mischer, welcher dem SCR-Katalysator üblicherweise vorgeschaltet ist, entfallen.
Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2006 01 1 281 IM geht ferner eine Abgasreinigungsanlage zum Reinigen des Abgasstromes einer Brennkraftmaschine mit einem Partikelfilter und einem SCR-Katalysator hervor, bei welcher der Partikelfilter Bestandteil einer ersten Abgasreinigungsstufe und der Katalysator Bestandteil einer zweiten Abgasreinigungsstufe ist. Zur Realisierung einer kompakten Bauweise wird vorgeschlagen, dass beide Reinigungsstufen konzentrisch zueinander in einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei der Partikelfilter der ersten Abgasreinigungsstufe den SCR-Katalysator der zweiten Abgasreinigungsstufe zumindest teilweise einfassend angeordnet ist. Das heißt, dass der Partikelfilter den SCR-Katalysator ringförmig umgibt. Diese Anordnung hat zur Folge, dass der Abgasstrom, nachdem dieser eine Reinigungsstufe durchströmt hat, bezüglich seiner Strömungsrichtung umgelenkt werden muss, um in entgegengesetzter Strömungsrichtung die andere Abgasreinigungsstufe durchströmen zu können. Infolge der Umlenkung können Zuleitung und Ableitung an ein und derselben Seite der Abgasreinigungsanlage angeordnet werden. Ferner werden durch die Umlenkung Turbulenzen innerhalb des Abgasstromes erzeugt, welche die Zersetzung und Verteilung eines dem Abgasstrom zugeführten Reduktionsmittels fördern. Das Reduktionsmittel wird vorzugsweise in einer Mischkammer zugeführt, welche weiterhin bevorzugt an die konzentrische Anordnung der beiden Abgasreinigungsstufen angeschlossen ist.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Diesel- und/oder Großmotors, anzugeben, welche nicht nur kompakt aufgebaut, sondern zudem flexibel einsetzbar ist. Offenbarung der Erfindung
Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbren- nungsmotors, insbesondere eines Diesel- und/oder Großmotors, umfasst eine erste Reinigungsstufe A sowie eine zweite Reinigungsstufe B zur Reduzierung der im Abgas enthaltenen Rußpartikel und/oder Stickoxide. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Mischkammer, in welcher dem Abgas ein Reduktionsmittel, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung, zwischen der ersten und der zweiten Reinigungsstufe zuführbar ist. Erfindungsgemäß sind die erste und die zweite
Reinigungsstufe baulich hintereinandergeschaltet. Ferner erfindungsgemäß ist die Mischkammer auf der Seite der ersten Reinigungsstufe A angeordnet, die der zweiten Reinigungsstufe B abgewandt ist. Die Mischkammer ist dabei über wenigstens ein eine Umlenkung des Abgasstroms bewirkendes Mischrohr mit der zweiten Reinigungsstufe B verbunden. Aufgrund der Umlenkung wird der Abgasstrom zweimal durch die Reinigungsstufe A geführt, wobei die Strömungsrichtung des Abgases durch das Mischrohr der eigentlichen Strömungsrichtung des Abgases durch die erste Reinigungsstufe A entgegengesetzt ist. Die Umlenkung des Abgasstromes bewirkt bei gleichbleibender Länge des Strömungsweges eine Verringerung des Bauraumbedarfs, so dass die Vorrichtung selbst bei mehreren hintereinandergeschalteten Reinigungsstufen kompakt gestaltet werden kann. Die Umlenkung des Abgasstromes bewirkt ferner Turbulenzen, welche zu einer Verbesserung der Harnstoffaufbereitung bzw. zu einer verbesserten Vermischung der Harnstofflösung mit dem Abgas führen. Das bauliche Hintereinander- schalten der ersten und zweiten Reinigungsstufe ermöglicht zudem eine modula- re Bauweise, durch welche die Vorrichtung flexibel einsetzbar ist. Ein modularer Aufbau erleichtert darüber hinaus den Austausch einer Komponente einer Reinigungsstufe zu Reparatur- oder Reinigungszwecken. Bevorzugt umfassen die erste Reinigungsstufe A und die zweite Reinigungsstufe B wenigstens einen Partikelfilter und/oder einen SCR-Katalysator. Weiterhin bevorzugt weist die erste Reinigungsstufe A einen Partikelfilter und die zweite Reinigungsstufe B einen SCR-Katalysator als Komponente auf. Auf diese Weise kann eine besonders effektive Reinigung des Abgases bewirkt werden, da in der ersten Stufe im Abgas enthaltene Rußpartikel und in der zweiten Stufe im Abgas enthaltene Stickoxide reduziert werden. Ferner können wenigstens zwei Partikel- filter oder wenigstens zwei SCR-Katalysatoren als erste und zweite Reinigungsstufe hintereinander geschaltet werden. Der modulare Aufbau der Vorrichtung ermöglicht eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet das wenigstens eine Mischrohr in eine Mischkammer der zweiten Reinigungsstufe B, welche vorzugsweise auf der Seite der zweiten Reinigungsstufe B angeordnet ist, die der ersten Reinigungsstufe (A) abgewandt ist. Somit sind beide Mischkammern bevorzugt an entgegengesetzten Enden der Vorrichtung angeordnet und das we- nigstens eine Mischrohr erstreckt sich von der Mischkammer der ersten Reinigungsstufe A bis zur Mischkammer der zweiten Reinigungsstufe B. Durch diese Anordnung wird der Strömungsweg des Abgases verlängert ohne jedoch gleichzeitig den Bauraumbedarf der Vorrichtung in axialer Richtung zu erhöhen. Das wenigstens eine Mischrohr ist hierzu weiterhin bevorzugt zumindest teilweise durch die erste Reinigungsstufe (A), vorzugsweise den Partikelfilter, und/oder die zweite Reinigungsstufe (B), vorzugsweise den SCR-Katalysator, hindurch geführt. Vorteilhafterweise ist bzw. sind der Partikelfilter und/oder der SCR- Katalysator mehrteilig ausgebildet und das wenigstens eine Mischrohr ist zwi- sehen zwei Teilen des Partikelfilters und/oder des SCR-Katalysators geführt. Das wenigstens eine Mischrohr kann aber auch in den Partikelfilter und/oder den SCR-Katalysator integriert sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Mischrohr mehrteilig ausgeführt ist, wobei ein erster Teil der ersten Reinigungsstufe A und ein zweiter
Teil der zweiten Reinigungsstufe B zugeordnet ist. Eine entsprechende Zuordnung der Teile des wenigstens einen Mischrohres ist für einen modularen Aufbau der Vorrichtung von Vorteil. Darüber hinaus bevorzugt besitzt die zweite Reinigungsstufe B Mittel zur Umlen- kung des Abgases. Daraus folgt, dass die Strömungsrichtung des Abgases durch die zweite Reinigungsstufe B, vorzugsweise den SCR-Katalysator, der Strömungsrichtung des Abgases durch die erste Reinigungsstufe A, vorzugsweise den Partikelfilter, entspricht. Die Mittel zur Umlenkung des Abgasstromes können die Mischkammer, in welche das wenigstens eine Mischrohr mündet, sowie etwaige hierin angeordnete Leitbleche und/oder Leitstrukturen umfassen. Aufgrund der Umlenkung wird der Abgasstrom zweimal durch die Reinigungsstufe B geführt, wobei die Strömungsrichtung des Abgases durch das Mischrohr der eigentlichen Strömungsrichtung des Abgases durch die zweite Reinigungsstufe B entgegengesetzt ist.
Vorzugsweise besitzt die erste Reinigungsstufe A wenigstens einen Einlass und/oder die zweite Reinigungsstufe B wenigstens einen Auslass, welche eine Verbindung der Vorrichtung mit dem Verbrennungsmotor und/oder einem Abgasstrang ermöglichen. Über den wenigstens einen Einlass wird der Vorrichtung Rußpartikel und Stickoxide enthaltendes Abgas zugeführt und über den wenigstens einen Auslass gereinigtes Abgas abgeführt, das aufgrund der Reinigung deutlich weniger Rußpartikel und/oder Stickoxide enthält. Weiterhin vorzugsweise ist bzw. sind der Einlass und/oder der Auslass quer zur Strömungsrichtung des Abgases durch die erste Reinigungsstufe A und/oder die zweite Reinigungs- stufe B ausgerichtet. Das heißt, dass bevorzugt der Einlass und/oder der Auslass an einer Längsseite der Vorrichtung angeordnet ist bzw. sind. Vorteilhafterweise erfolgt die Anordnung des Einlasses und des Auslasses an derselben Längsseite. Einlass und Auslass können demnach dicht beieinander liegen. Der wenigstens eine Einlass und/oder Auslass weist bzw. weisen bevorzugt die Form eines Rohres oder Stutzens auf.
Vorteilhafterweise mündet der Einlass in eine Einlasskammer und/oder der Auslass in eine Auslasskammer, wobei vorzugsweise die Einlasskammer Bestandteil der ersten Reinigungsstufe A und/oder die Auslasskammer Bestandteil der zwei- ten Reinigungsstufe B ist. Jede Reinigungsstufe weist demnach bevorzugt wenigstens eine außen liegende Mischkammer sowie eine innen liegende Einlassbzw. Auslasskammer auf, wenn die beiden Reinigungsstufen hintereinander geschaltet sind. Dadurch können Einlass und Auslass der Vorrichtung noch dichter beieinander gelegt werden. Zudem können Einlass- und Auslasskammer der Kopplung der beiden Reinigungsstufen dienen. Dies wiederum ist für eine modu- lare Bauweise von Vorteil.
Um einen modularen Aufbau der Vorrichtung zu ermöglichen, wird ferner vorgeschlagen, dass die beiden Reinigungsstufen lösbar verbunden sind. Der modula- re Aufbau ermöglicht in einfacher Weise die Ergänzung und/oder den Austausch einer Komponente der Vorrichtung. Die Vorrichtung kann daher auch zu Nachrüstungszwecken eingesetzt werden.
Eine Komponente für eine Reinigungsstufe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise ein Partikelfilter oder ein SCR-Katalysator, ist bevorzugt mehrteilig ausgeführt. Die mehrteilige Ausführung erlaubt die Anordnung wenigstens eines Mischrohres zwischen den Teilen der Komponente. Da sich das wenigstens eine Mischrohr bevorzugt in Längsrichtung erstreckt, erfolgt die Teilung der Komponente bevorzugt ebenfalls in Längsrichtung. Beispielsweise kann die Teilung im Querschnitt kreuzweise verlaufen, so dass vier, vorzugsweise gleich große Teile ausgebildet werden. Bei mehreren Mischrohren können diese neben- und/oder untereinander jeweils zwischen zwei Teilen angeordnet werden.
Des Weiteren bevorzugt weist eine Komponente für eine Reinigungsstufe bevorzugt an einem ersten Ende eine Mischkammer und an einem zweiten Ende eine Einlass- bzw. Auslasskammer auf, über welche die Komponente mit einer weiteren Komponente zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung koppelbar ist. Die an den Enden einer Komponente angeordneten Kammern ermöglichen zudem eine gleichmäßige Verteilung des Abgasstroms auf die mehreren Teile der Komponente, sofern diese mehrteilig ausgeführt ist.
Als Vorteile der Erfindung sind insbesondere die kompakte Bauweise der Vorrichtung und der damit einhergehende geringe Bauraumbedarf zu nennen. Ferner ist die Vorrichtung sowohl mit einer passiven als auch einer aktiven Partikelfilterregeneration kombinierbar, so dass der Abgasgegendruck gering gehalten werden kann, vorzugsweise unter 100 mbar, wodurch wiederum Leistungsverluste verhindert werden. Bei einem modularen Aufbau der Vorrichtung, sind einzelne Komponenten ergänzbar und/oder nachrüstbar, so dass der Bau von unterschiedlich großen Anlagen möglich ist. Der modulare Aufbau erleichtert darüber hinaus den Austausch einer Komponente zu Reparatur- und/oder Reinigungszwecken.
Das mehrfache Umlenken des Abgasstroms beim Durchströmen der Vorrichtung führt nicht nur zu einer kompakten Bauweise der Vorrichtung, sondern bewirkt zugleich die Bildung von Turbulenzen innerhalb des Abgasstroms, welche eine gute Durchmischung der zudosierten Harnstofflösung mit dem Abgas gewährleistet. Ein separater Mischer ist demzufolge entbehrlich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 6 dargestellt. Diese zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1 ,
Fig. 4a-c perspektivische Darstellungen der Reinigungsstufe A mit Darstellung des Abgas-Strömungsweges,
Fig. 5a-c perspektivische Darstellungen der Reinigungsstufe A und/oder B, z.T.
als Explosionszeichnung, mit Darstellung des Abgas- Strömungsweges und
Fig. 6 eine weitere perspektivische Darstellung der Vorrichtung. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors umfasst eine erste Reinigungsstufe A mit einem Partikelfilter 1 und eine zweite Reinigungsstufe B mit einem SCR-Katalysator 2. Die beiden Reinigungsstufen A, B sind hintereinandergeschaltet und über jeweils eine end- seitig angeordnete Kammer 8, 9 gekoppelt. Die Kammer 8 ist Bestandteil der ers- ten Reinigungsstufe A und weist zwei Einlässe 6 jeweils in Form eines Stutzens auf. Die Kammer 8 dient demnach als Einlasskammer 8. Die der zweiten Reinigungsstufe B zugeordnete Kammer 9 dient als Auslasskammer 9, wobei in die Auslasskammer 9 zwei Auslässe 7 in Form eines Stutzens münden, über welche das gereinigte Abgas abführbar ist. Da die beiden Reinigungsabschnitte A, B über die beiden Kammern 8, 9 gekoppelt sind, sind diese einander zugewandt, d.h. innen liegend angeordnet. Von der Einlasskammer 8 der Reinigungsstufe A aus gelangt der Abgasstrom in den Partikelfilter 1 , welche demzufolge in Strömungsrichtung des Abgases hinter der Einlasskammer 8 angeordnet ist. Der Partikelfilter 1 ist im Querschnitt kreuzweise in vier gleich große Teile 1 .1 bis 1.4 geteilt (siehe Fig. 4a-4c), welche zueinander beabstandet sind, so dass ein vertikal und ein horizontal verlaufender Zwischenraum ausgebildet werden. Im vertikal verlaufenden Zwischenraum sind mehrere, vorliegend sechs Mischrohre 4 aufgenommen, welche eine erste Mischkammer 3 der ersten Reinigungsstufe A mit einer zweiten Mischkammer 5 der zweiten Reinigungsstufe B verbinden. Die beiden Mischkammern 3, 5 sind jeweils am entgegengesetzten Ende des Partikelfilters 1 bzw. des SCR- Katalysators 2, d.h. außen liegend angeordnet, so dass sich die sechs Mischrohre 4 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Vorrichtung erstrecken.
Wie den Fig. 1 bis 3 zu entnehmen ist, kann jedes Mischrohr 4 mehrteilig ausgeführt sein, um die Zuordnung eines ersten Teils 4.1 zur ersten Reinigungsstufe A und eines zweiten Teils 4.2 zur zweiten Reinigungsstufe B zu ermöglichen. Auf diese Weise ist eine lösbare Verbindung der beiden Reinigungsstufen A, B sichergestellt. Die Kopplung der beiden Teile 4.1 , 4.2 des Mischrohres 4 erfolgt vorliegend im Bereich der beiden bereits erwähnten Kammern 8, 9, die der Kopplung der beiden Reinigungsstufen dienen. Die Länge der Mischrohre 4 stellt eine ausreichende Durchmischung einer zudosierten Harnstofflösung 1 1 mit dem Abgas sicher. Die Zudosierung der Harnstofflösung 1 1 als Reduktionsmittel erfolgt vorliegend im Bereich der Mündung der Mischrohre 4 in die Mischkammer 3 (siehe Fig. 5c).
Durch die beidseitige Einfassung des Partikelfilters 1 und des SCR- Katalysators 2 mit Kammern 3, 8 bzw. 5, 9, bilden diese koppelbare Komponenten 10 aus, welche eine modulare Bauweise ermöglichen. Die Kopplung kann in der Weise erfolgen, dass mehrere solcher Komponenten 10 hintereinander und/oder nebeneinander geschaltet werden. Auf diese Weise können mehr als zwei Reinigungsstufen A, B realisiert und/oder die Reinigungsstufen A, B vergrößert werden. Ferner erlaubt die modulare Bauweise den Austausch von Komponenten 10, beispielsweise zu Reparatur- und/oder Reinigungszwecken. Die modulare Bauweise geht insbesondere aus den Fig. 4a, 5a und 6 hervor. Die Reinigungsstufe A dient vorliegend der Partikelabscheidung, während die Reinigungsstufe B der Stickoxidreduzierung dient.
Die Fig. 4b und 4c zeigen den Strömungsweg des Abgases innerhalb der ersten Reinigungsstufe A, wobei die Teile 1 .1 bis 1 .4 des Partikelfilters 1 in einer ersten Richtung (siehe Pfeile in der Fig. 4b) und die Mischrohre (4) in einer zweiten Richtung durchströmt werden, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist (siehe Fig. 4c). Die Reinigungsstufe A wird demnach zweimal durchströmt. Gleiches gilt für die Reinigungsstufe B, da die Mischrohre 4 das Gemisch aus Abgas und Harn stoff lösung zunächst der Mischkammer 5 der zweiten Reinigungsstufe B zuführen (siehe Fig. 5a und 5b), von wo aus das Gemisch in den SCR- Katalysator gelangt, der in Strömungsrichtung hinter der Mischkammer 5 angeordnet ist. Im SCR-Katalysator werden die Stickoxide zu Stickstoff reduziert und das auf diese Weise gereinigte Abgas anschließend über die Auslasskammer 9 den Auslässen 7 zugeführt.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Diesel- und/oder Großmotors, umfassend eine erste Reinigungsstufe (A) sowie eine zweite Reinigungsstufe (B) zur Reduzierung der im Abgas enthaltenen Rußpartikel und/oder Stickoxide, ferner umfassend eine Mischkammer (3), in welcher dem Abgas ein Reduktionsmittel, insbesondere eine wässrige Harnstofflösung, zwischen der ersten und der zweiten Reinigungsstufe (A, B) zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Reinigungsstu- fe (A, B) baulich hintereinandergeschaltet sind und die Mischkammer (3) auf der Seite der ersten Reinigungsstufe (A) angeordnet ist, die der zweiten Reinigungsstufe (B) abgewandt ist, wobei die Mischkammer (3) über wenigstens ein eine Umlenkung des Abgasstroms bewirkendes Mischrohr (4) mit der zweiten Reinigungsstufe (B) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reinigungsstufe (A) und die zweite Reinigungsstufe (B) wenigstens einen Partikelfilter (1 ) und/oder einen SCR-Katalysator (2) umfassen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reinigungsstufe (A) einen Partikelfilter (1 ) umfasst, und die zweite Reinigungsstufe (B) wenigstens einen SCR-Katalysator (2) umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mischrohr (4) in eine Mischkammer (5) der zweiten Reinigungsstufe (B) mündet, welche vorzugsweise auf der Seite der zweiten Reinigungsstufe (B) angeordnet ist, die der ersten Reinigungsstufe (A) abgewandt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mischrohr (4) zumindest teilweise durch die erste Reinigungsstufe (A) und/oder die zweite Reinigungsstufe (B) hindurch geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mischrohr (4) mehrteilig ausgeführt ist, wobei ein erster Teil (4.1 ) der ersten Reinigungsstufe (A) und ein zweiter Teil (4.2) der zweiten Reinigungsstufe (B) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reinigungsstufe (B) Mittel zur
Umlenkung des Abgases besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reinigungsstufe (A) wenigstens einen Einlass (6) und/oder die zweite Reinigungsstufe (B) wenigstens einen Auslass (7) besitzt, welcher bzw. welche vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung des Abgases durch die erste Reinigungsstufe (A) und/oder die zweite Reinigungsstufe (B) ausgerichtet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (6) in eine Einlasskammer (8) und/oder der Auslass (7) in eine Auslasskammer (9) mündet, wobei vorzugsweise die Einlasskammer (8) Bestandteil der ersten Reinigungsstufe (A) und/oder die Auslasskammer (9) Bestandteil der zweiten Reinigungsstufe (B) ist.
0. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reinigungsstufen (A, B) lösbar verbunden sind.
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