WO2016173700A1 - Abgasnachbehandlungs-system für eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschine mit einem abgasnachbehandlungs-system und verwendung einer luftstromdüse - Google Patents

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WO2016173700A1 PCT/EP2016/000646 EP2016000646W WO2016173700A1 WO 2016173700 A1 WO2016173700 A1 WO 2016173700A1 EP 2016000646 W EP2016000646 W EP 2016000646W WO 2016173700 A1 WO2016173700 A1 WO 2016173700A1
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WO
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exhaust
aftertreatment system
exhaust gas
reagent
metering device
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PCT/EP2016/000646
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Marc Hehle
Olaf SCHÄFER-WELSEN
Claudia Riedel
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine, an internal combustion engine with such an exhaust aftertreatment system, and a use of a Heilstromdüse.
  • Reactant must be metered into a flow path of the exhaust gas.
  • a reactant metering device is typically upstream along a flow path of the exhaust gas through the exhaust aftertreatment system
  • Catalyst device arranged.
  • the reactant For an efficient conversion of the exhaust gas component with the reactant at the catalyst device, it is necessary for the reactant to be intimately mixed with the exhaust gas, preferably vaporized, and if appropriate reacted chemically to a component which then ultimately reacts on the catalyst device.
  • the reactant For this purpose, especially in the large engine area usually long dosing and
  • Reactant metering device typically must work against the exhaust pressure upstream of the catalyst device and in particular upstream of the turbine, in particular in the latter case, a pressure of about 5 to 6 bar can prevail in an exhaust pipe into which the reagent is to be metered.
  • a pressure atomizer If a pressure atomizer is used, it requires a reactant admission pressure of at least 10 bar, preferably more than 10 bar, in order to ensure a quality of atomization sufficient for the preparation of the reaction mixture with regard to an efficient reaction at the catalyst device. In this case, the drop across a Druckzerstäuberdüse falling pressure difference to produce a certain atomization quality depends quadratically on the flow of reaction medium through the Druckzerstäuberdüse, ie from a desired metering.
  • pressure atomizers typically produce a comparatively coarse spray, that is, in particular comparatively large reactant droplets, so that long residence times in the exhaust aftertreatment system are required for mixture preparation in order to completely evaporate the reaction agent and to intimately mix it with the exhaust gas.
  • atomizer nozzles which generate a spray by means of compressed air. This means a high technical effort to provide compressed air in the form of pressure vessels and / or by means of a compressor.
  • the object is achieved in particular by providing an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine which has a catalyst device which is set up for the catalytic conversion of at least one exhaust gas component with a reactant.
  • the exhaust aftertreatment system further includes a reactant metering device disposed along a flow path of the exhaust through the exhaust aftertreatment system upstream of the catalyst device.
  • Exhaust gas aftertreatment system is characterized in that the reagent metering device has at least one exhaust gas flow nozzle.
  • An "exhaust stream nozzle” is understood to mean an atomizer device which is designed as an exhaust-gas-based atomizer device, wherein it is in particular designed to atomize the reaction medium, in particular exclusively, by means of the exhaust gas flow along the flow path.
  • the exhaust gas flow nozzle is designed to-preferably exclusively-use aerodynamic forces of the exhaust gas flow, in particular shearing forces, for atomizing the reaction medium.
  • a compressed gas source that is set up to support the Sputtering process, in particular a compressed air tank and / or a compressor, is preferably omitted;
  • the reagent metering device therefore preferably has no
  • Compressed gas source which is adapted to assist the sputtering process, or is free of such a compressed gas source.
  • the exhaust aftertreatment system has advantages over the prior art. In particular, it is possible with a Abgasstromdüse to produce a very fine spray, in particular small droplet size, so that a
  • Evaporation times of the spray - can be reduced. This reduces the space requirement of the exhaust aftertreatment system. Furthermore, the functionality of a
  • the reactant is sheared and thereby atomized substantially by aerodynamic forces of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe, in which the reagent metering device is arranged, and thereby.
  • the atomization effect is essentially not based on a drop across the exhaust stream nozzle
  • conventional pumps can be used to deliver the reactant.
  • pressure sources such as compressed air tanks or compressors for
  • exhaust gas component here and in the following designates a chemical substance which is comprised by the exhaust gas of the internal combustion engine and which is catalytically reacted at the catalytic converter device, although it may or may not necessarily be a chemical substance combustion occurs in the internal combustion engine.
  • reaction agent is understood to mean a reagent which is fed to the exhaust gas stream downstream of the combustion and which itself reacts with the exhaust gas component at the
  • Catalyst device is reacted, or which represents a precursor component, which is reacted upstream of the catalyst device in the exhaust gas stream, wherein a product of this reaction ultimately reacts at the catalyst device with the exhaust gas component.
  • the reaction agent may be, for example, a reducing agent, in particular urea, ammonia - optionally as a liquid gas - or a urea-water solution, or a hydrocarbon.
  • reaction with a reaction agent is also understood as meaning a catalytic conversion of the at least one exhaust gas component with a product formed from the reactant, in particular ammonia If the exhaust gas component is oxygen, and the reactant is preferably a hydrocarbon, which on the oxidation catalyst with the oxygen as
  • the catalyst device is designed as a catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR catalyst).
  • the exhaust gas component is a nitrogen oxide or a mixture of nitrogen oxides, in particular nitrogen dioxide and / or
  • Nitrogen monoxide wherein the reactant is a reducing agent, in particular a
  • the exhaust gas flow nozzle is preferably designed as an exhaust-flow-driven airflow nozzle, in particular as an exhaust-gas-driven Airblast atomizer, or has at least one such airflow nozzle, in particular such an Airblast atomizer.
  • Airflow nozzles are commonly known in aircraft engine manufacturing as atomizers for fuel.
  • Air flow nozzle has at least one film layer on which a liquid film can be applied.
  • the liquid film is shear-tension driven to a shear edge of the film layer
  • An embodiment of the exhaust aftertreatment system is preferred, which is characterized in that a turbine is provided upstream of the catalyst device, preferably the turbine of a turbocharger.
  • the reagent metering device is preferably arranged upstream of the turbine. It is then possible to use the turbine as a mixer, which further significantly shortens the mixing distance for the reactant.
  • the reagent metering device is preferably close, more preferably as close as possible, to the turbine.
  • the high flow velocities which act close to an inlet of the turbine, have a particularly favorable effect on the atomization properties of the exhaust gas flow nozzle. In this area also act particularly high
  • An embodiment of the exhaust aftertreatment system is preferred, which is characterized in that the reagent metering device in or on a
  • Inlet section of the turbine is arranged or integrated in the inlet section.
  • the reagent metering device is formed integrally with the turbine.
  • the turbine and the reagent dosing device can thus be handled and installed as a component, which is logistically particularly favorable and associated with the least possible effort and low costs.
  • An exemplary embodiment of the exhaust aftertreatment system is preferred, which is characterized in that the reagent metering device is arranged in an exhaust pipe of the exhaust aftertreatment system, preferably upstream of a turbine.
  • an exemplary embodiment is preferred in which the reagent-metering device in which an exhaust manifold or exhaust manifold, preferably
  • the exhaust gas aftertreatment system is preferred, which is characterized in that the exhaust gas flow nozzle has at least one film layer.
  • the film applicator preferably circumferentially concentrically surrounds a main flow direction of the exhaust gas in a line section of the exhaust aftertreatment system.
  • the film applicator is preferably-preferably at its upstream end-fluid-connected to a concentrically encircling annular channel for supplying reactant.
  • the annular channel can also be arranged in a different position relative to the Filmeleger, for example - in the main flow direction - centered on this.
  • it is possible for the film applicator to be quasi tubular or tubular-section-shaped, wherein it is preferably arranged concentrically in the line section.
  • the film applicator and / or the line section can / preferably be conical.
  • the annular channel is preferably arranged at the upstream end of the film layer, so that the
  • the exhaust gas flow may also contribute to its shear edge. At the shear edge of the film layer, the reactant is sheared off by the aerodynamic forces of the exhaust stream.
  • Fasteners and leads is particularly straightforward and easy to manufacture, in particular by simple assembly or in a generative manufacturing process, such as 3D printing. It is still inexpensive.
  • the film applicator preferably has a radially outer region, which is surrounded by exhaust gas during operation of the exhaust gas aftertreatment system. The exhaust gas flows during this process in particular by the radially inner region encompassed by the film applicator, wherein it simultaneously flows around the film applicator in the radially outer region.
  • a central recess through which exhaust gas can flow wherein it is preferably arranged to the other at a radial distance from an inner wall of the line section and in particular held.
  • the film applicator is preferably held by at least one web in the line section, wherein the at least one web is preferably fixed on the one hand to a wall of the line section and on the other hand to the annular channel, wherein the film-laying itself is in turn arranged on the annular channel.
  • the annular channel preferably carries the film layer.
  • the at least one web is also adapted to supply the annular channel with reactant, wherein it has a through hole which the annular channel
  • a plurality of webs are provided, which hold the film-laying and the annular channel concentric in the line section, and which are preferably arranged at equal angular intervals to one another, ie rotationally symmetrical about the film-laying and the annular channel.
  • a plurality of webs are provided, which hold the film-laying and the annular channel concentric in the line section, and which are preferably arranged at equal angular intervals to one another, ie rotationally symmetrical about the film-laying and the annular channel.
  • an embodiment with three webs is preferred.
  • each web has a through hole for reactants.
  • the annular channel is preferably divided into a plurality of separate chambers, in particular three chambers, wherein preferably each of the chambers is in each case one of the webs in
  • Ring channel may be provided with reagent over the webs. This facilitates a dosage of the reagent.
  • the reactant supply lines formed in this way are designed to be switchable, in particular integrated upstream of the webs or into the webs
  • controllable valve devices are provided, through which the leading via the webs to the annular channel fluid paths are obvious and closable. In this way, a very simple adjustment of a dosage of the reagent can take place.
  • a swirl-generating means in particular a swirling grid, to be arranged on the film-depositor and / or on the annular channel, in order to supply the exhaust-gas stream which surrounds the film-depositor flows around and flows through the film depositor to impart a spin. This increases the efficiency of atomization by the exhaust stream nozzle.
  • Abgasstromdüse is arranged in a line section of the exhaust aftertreatment system.
  • the at least one planar film depositor is arranged centrally in the conduit section.
  • An exemplary embodiment of the exhaust gas aftertreatment system is also preferred, which is characterized in that the reagent metering device has a plurality of
  • Exhaust gas guide elements which are in particular - seen in the circumferential direction - spaced from one another at a swirl generating device for the exhaust gas, wherein at least one of the exhaust guide is designed as a film applicator.
  • Swirl generating device is preferably configured to deflect the exhaust area radially.
  • a Swirl generating device is preferably configured to deflect the exhaust area radially.
  • Exhaust after-treatment system in which the reagent dosing device is arranged, understood, wherein a radial direction is perpendicular to the axial direction.
  • the circumferential direction concentrically surrounds the axial direction.
  • the exhaust gas guide elements are preferably designed to impart a swirl to the exhaust gas flowing around it radially or flowing radially between them.
  • a plurality of the exhaust gas guide elements particularly preferably all
  • Exhaust gas guide elements are arranged on a swirl generating device for the exhaust gas.
  • the conduit portion has a constriction formed by a mounting plate extending radially inwardly from an inner wall of the conduit portion, the mounting plate having a central recess through which exhaust gas can flow.
  • the exhaust gas guide elements and / or film layers are preferably arranged on the mounting plate, wherein a baffle plate is disposed on the exhaust guide elements and / or film layers turn - spaced by the exhaust guide elements and / or film layer in the axial direction of the mounting plate.
  • the baffle plate forms an upstream end of the swirl generating device, wherein the mounting plate a
  • inflowing exhaust gas is passed through the baffle plate radially outward, and flows between the exhaust guide elements and / or film makers through to the recess, where it is again deflected in the axial direction and continues to flow axially through the recess of the mounting plate.
  • the exhaust gas guide elements and / or film layers act as guide vanes, which offset the radially flowing between them exhaust gas a twist.
  • they preferably have a suitable, aerodynamic geometry.
  • the baffle plate preferably has a convex or cambered front side facing the oncoming exhaust gas, which in a particularly efficient manner directs the exhaust gas flowing in radially outward.
  • the front side can also be flat.
  • the baffle plate preferably has one
  • Strömungsleitgeometrie preferably a central dome or bead, which is centrally located and so far concentrically surrounded by the film makers.
  • the Strömungsleitgeometrie serves for an efficient deflection of the exhaust gas, which flows in between the film layers, in the axial direction and thus a passage of the exhaust gas through the recess in the mounting plate.
  • the Strömungsleitgeometrie can also be in any other form, in particular convex, concave, or as a bore, in particular as a through hole through which exhaust gas can flow, be formed.
  • at least one annular groove is preferably arranged to supply the film layers with reactant.
  • the mounting plate has at least two, in particular exactly two, separate annular grooves, wherein different film layers, in particular directly adjacent film layers, are in fluid communication with different annular grooves.
  • the supply lines for the reaction medium formed via the annular grooves are preferably switchable, particularly preferably adjustable, controllable and / or controllable with respect to their flow cross-section; in particular, each annular groove is preferably assigned a controllable valve.
  • Swirl generating means is arranged, which in addition to the oncoming exhaust gas Swirl mediates. This may for example have a plurality of guide vanes, which are arranged on the end face.
  • the film-makers serve as exhaust elements of a swirl-generating device
  • the atomization can be particularly efficient, because the swirl-containing exhaust generates particularly high aerodynamic shear forces on the film makers.
  • detached from a film depositor larger drops impact on a - seen in the circumferential direction - adjacent film layers and form there another liquid film, which in turn is atomized by shear forces of the exhaust stream.
  • Circumferential wall of a line section is / are arranged, preferably between likewise also arranged on the peripheral wall vanes, which impart a swirl the exhaust gas flow and / or deflect it radially.
  • the vanes heated by the exhaust gas contribute to the fact that the reactant atomized at the shearing edges of the film layers evaporates particularly quickly.
  • the at least one film layer can be tempered, in particular cooled, is. It is particularly possible that the at least one film layer with a cooling line
  • cooling of the at least one film layerer also occurs
  • thermoelectric element for example a Peltier element, or in another suitable manner. Cooling the film layerer has the advantage of being typically
  • heat-sensitive reactants can be stabilized on the film seter so that it does not age, disintegrate or decompose prematurely. It is also possible that the at least one
  • Filmleger - electrically or by applying a heating medium - is heated. This can be advantageous in particular in a starting phase of an internal combustion engine in order to quickly reach a target temperature at the shear edge of the film layer.
  • at least one of the guide vanes is temperature-controllable, in particular coolable.
  • An exemplary embodiment of the exhaust aftertreatment system is also preferred, which is characterized in that the reagent metering device has at least one supply line for reactants to the at least one film former, wherein the at least one supply line is preferably switchable.
  • a switchable or controllable valve is preferably arranged in the supply line, through which the supply line for the
  • Reactant can be blocked and released.
  • a variably controllable valve is provided, by means of which - in particular controlled or regulated - a variable control of a reagent flow through the supply line can be realized.
  • the variable control of a reagent flow through the supply line can be realized.
  • Reactant metering device on a plurality of leads to a plurality of film layers, wherein each feeder is preferably associated with a supply line. It is possible that a plurality of filers a common lead is assigned. In particular, it is possible that at least two groups of filers exist, with different groups of filers being assigned different leads. The different
  • Feed lines are preferably switchable or controllable separately, wherein they particularly preferably have separately switchable or controllable valves.
  • a switchable or controllable supply line it is particularly simple and preferably at the same time sensitively possible, a the exhaust gas
  • An embodiment of the exhaust aftertreatment system is also preferred, which is characterized in that the reagent metering device at least one
  • Agitator means adapted to impart a spin through the exhaust gas metering means or around the reactant metering means. These may be, for example, a swirl lattice, vanes, baffles or other suitable elements.
  • the swirl generating means is preferably arranged at an upstream end of the reagent metering device, so that the exhaust gas already passes through the reactant metering device with swirl. This allows the quality of atomization through the exhaust stream while optimizing
  • the exhaust aftertreatment system which is characterized by a purging device, which is adapted for purging the at least one supply line.
  • the purging device preferably has a fluid connection, which is set up for connecting the supply line to a compressed air source, in particular a charge air line of an internal combustion engine, preferably downstream of a compressor, or with another source of compressed air or compressed gas for purging, and at the same time for disconnecting the supply line from a reaction medium -Reservoir.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine having an exhaust aftertreatment system according to one of the previously described embodiments.
  • the advantages that have already been explained in connection with the exhaust gas aftertreatment system are realized in connection with the internal combustion engine.
  • an embodiment of an internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger wherein in the exhaust aftertreatment system, a turbine of the turbocharger is arranged.
  • the turbine is preferably upstream of the
  • Catalyst device of the exhaust aftertreatment system arranged, the
  • Reagent metering device preferably upstream of the turbine, in particular close to the turbine, preferably as close as possible to the turbine and more preferably arranged in or at an inlet portion of the turbine or integrated into the inlet portion.
  • An embodiment of the internal combustion engine is also preferred in which the
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine.
  • the internal combustion engine is used to drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine is used in a locomotive or a railcar, or ships. Also a use of the internal combustion engine to drive one of the defense Serving vehicle, such as a tank, is possible.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator.
  • Internal combustion engine in the field of promotion of fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator.
  • Internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or other suitable gas.
  • Bremkraftmaschine when designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the catalyst device is set up as a catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR catalyst).
  • the reagent dosing device is preferably configured for dosing a reducing agent, in particular a urea-water solution, in the exhaust gas stream of the exhaust aftertreatment system.
  • the object is also finally achieved by providing a use of a Heilstromdüse, wherein the Heilstromdüse in a reagent metering device or as a reagent metering device for an exhaust aftertreatment system, in particular for an exhaust aftertreatment system according to one of the embodiments described above, in particular as Abgasstromdüse is used.
  • the use of an air flow nozzle as the reagent metering device or in a reagent metering device and in particular as an exhaust gas flow nozzle achieves, in particular, the advantages already known in US Pat
  • a designed as an airblast atomizer Beerstromdüse is used, or a Heilstromdüse having at least one Airblast atomizer.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:
  • Figure 1 is a detail view of an embodiment of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system
  • Figure 2 shows various detail views of a first embodiment of a
  • Figure 3 shows various detail views of a second embodiment of a
  • Figure 4 is a detail view of a third embodiment of a
  • FIG. 1 shows a detailed sectional view of an exemplary embodiment of an internal combustion engine 1, which has an exhaust gas aftertreatment system 3.
  • This has a here only schematically indicated atalysator owned 5, which is adapted for the catalytic conversion of at least one exhaust gas component with a reagent. It is the
  • Catalyst device 5 here preferably as a catalyst for selective catalytic reduction of nitrogen oxides (SCR catalyst) is formed, wherein as the exhaust gas component nitrogen oxides, in particular nitrogen monoxide or nitrogen dioxide, with a reducing agent,
  • a reagent dosing device 7 is arranged, which has at least one, here exactly one exhaust stream 9. It is possible by means of the exhaust stream 9, to produce a very fine spray without a high
  • the exemplary embodiment of the internal combustion engine 1 shown here has a turbocharger 11, wherein a turbine 13 of the turbocharger 11 is arranged in the exhaust gas aftertreatment system 3 upstream of the catalyst device 5.
  • the reagent metering device 7 is in turn arranged upstream of the turbine 13.
  • the turbine 13 drives via a shaft to a compressor 15, which in a non-illustrated Charging path of the internal combustion engine 1 for the compression of combustion air or a
  • Combustion air-fuel mixture is provided.
  • the exhaust gas flow nozzle 9 is arranged in particular in an inlet section 17 of the turbine 13, it being possible for it to be integrated into the inlet section 17 and / or formed integrally with the turbine 13.
  • Exhaust gas flows from combustion chambers of the internal combustion engine into an exhaust gas collector 19, which may be designed as an exhaust manifold. From the exhaust manifold 19, the exhaust gas passes through the inlet portion 17 and thus also via the reagent metering device 7 in the turbine 13 and from this in turn to the catalyst device 5. From the Katalylsator issued 5 from the exhaust gas flows further, it being possible that at least another
  • Exhaust after-treatment component of the exhaust aftertreatment system 3 is included, or that the exhaust gas flows directly to an outlet of the exhaust aftertreatment system 3, in particular to an exhaust of the internal combustion engine 1. It is also possible that at least one further upstream of the catalyst device 5 shown here
  • Exhaust after-treatment component is provided.
  • the turbine 13 serves as part of a mixing section for thorough mixing of the
  • Fig. 2 shows in several detail views a first embodiment of
  • Exhaust after-treatment system 3 in particular a first embodiment of the Christsffendosier raised 7, and in particular the embodiment, which is also shown in Figure 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the exhaust gas flow nozzle 9 has a film layer 21, which, in the exemplary embodiment shown here, revolves concentrically about a main flow direction of the exhaust gas represented by an arrow P in a line section 23 of the exhaust gas aftertreatment section formed here by the reagent metering device 7.
  • Systems 3 is arranged.
  • the exhaust gas flows through a radially inner region encompassed by the film feeder 21, wherein it simultaneously flows around the film applicator 21 in a radially outer region.
  • the film applicator 21 engages on the one hand a central recess 25, through which exhaust gas can flow, wherein it is arranged at a radial distance from an inner wall 27 of the line section 23 in this and in particular held.
  • the film applicator 21 is in fluid communication at its upstream end with a concentrically encircling annular channel 29 for supplying reactant. It is provided in particular that the annular channel 29 carries the film applicator 21.
  • the annular channel 29 is in turn here of three - in the circumferential direction - with the same angular distance from each other, so in particular rotationally symmetrical, arranged webs 31 held in its central position in the line section 23, each of the webs 31 here has a through hole 33, which is used to supply the Ring channel 29 is used with reagent.
  • the annular channel 29 is preferably divided into three separate chambers, wherein each of the webs 31 is associated with a chamber. The chambers are fluidly separated from each other, so that each chamber can be supplied separately via its associated web 31 with reagent.
  • supply lines 35 are provided for reactants to the at least one film layer 21, which comprise the through-holes 33.
  • At least one of the supply lines 35 is preferably switchable.
  • each of the supply lines 35 is formed switchable.
  • a switchable supply line 35 - preferably each switchable supply line 35 - preferably has a controllable valve, through which the supply line 35 can be blocked and released.
  • a change in a flow cross section of the switchable supply line 35 is possible, in particular continuous. This is then designed in particular controllable or regulated. In this way, a very simple dosage of
  • each of the three chambers of the annular channel 29 may preferably be supplied separately with reactants, or a supply line to the chamber may also be blocked.
  • Ring channel 29 extends into and held there, preferably clamped. It is also possible that the tongue 37 is merely an orientation of the film layer 21 relative to the
  • Ring channel 29 is used.
  • the film applicator 21 additionally or alternatively positively, frictionally, materially and / or connected by suitable connection means with the annular channel 29 and in particular is attached to this, so that the annular channel 29 carries the film applicator 21.
  • the tongue 37 is preferably provided at predetermined positions - seen in the circumferential direction - with holes, so that the reaction medium through the webs 31 in an interior 39 of the annular channel 29, in particular in chambers of the annular channel 29, can flow.
  • three holes in the tongue 37 are provided, which in mounted
  • Reactant on a film laying surface 43 of the film layer 21 can flow out.
  • the reaction medium reaches a shearing edge 45 of the film applicator 21, which is shown in FIG. 2b).
  • the reaction agent is sheared off and atomized by the aerodynamic forces of the exhaust gas.
  • a row or an array of holes is / are also possible.
  • the gap 41 is formed radially inward here. Additionally or alternatively, it is also possible that the gap 41 is formed radially outward, so that the film laying surface 43 is formed as an outer surface of the film layer 21.
  • 3 shows a plurality of detailed representations of a second exemplary embodiment of the exhaust gas aftertreatment system 3 and in particular of a second embodiment of a reagent metering device 7. Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the reagent metering device 7 has a plurality of film layers 21 which are arranged as exhaust gas guide elements spaced apart from each other at a swirl generator 47 for the exhaust gas.
  • the swirl generating device 47 is configured to redirect the exhaust area radially.
  • the film layers 21 are arranged to impart a twist to the exhaust gas flowing radially between them.
  • the film layers are designed as guide vanes for the exhaust gas.
  • the line section 23 has a constriction 49, which is formed by a mounting plate 51 projecting radially inwards from the inner wall 27, which has a central recess 53.
  • the film layers 21 are arranged here between the mounting plate 51 and a baffle plate 55, wherein the film layer 21 are in particular supported by the mounting plate 51, wherein the film layer 21 in turn carry the baffle 55.
  • the baffle plate 55 has a the inflowing exhaust gas flow facing, here convex, in particular cambered, designed end face 57 on. At one of the end face 57 and thus the oncoming exhaust gas
  • Oncoming exhaust gas is directed radially outward through the cambered baffle plate 55, where it is then radially deflected by the constriction 49 and flows between the film layers 21, which impart a swirl to the exhaust gas. Supported by the bead 59, the exhaust gas is in turn deflected in the axial direction and flows through the recess 53.
  • the film layers 21 serve as guide vanes for the exhaust gas.
  • Exhaust elements is designed as a film applicator.
  • the gap 41 is not provided in a not designed as a film depositor exhaust guide.
  • a row or an array of holes is / are also possible.
  • Fig. 3c shows a schematic plan view of the assembly of the baffle plate 55 with the film makers 21.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the following is shown: If the pressure counter-surface 61 is used as a film laying surface 43, in particular larger drops of the reaction agent, which are detached from the shear edge 45, impact an opposite pressure surface 63 of an adjacent film layer 21 and wet them. In this way, the opposite pressure surface 63 in turn acts as a film laying surface, wherein the thus impacted drops turn on the
  • Sprayeigenschaften the exhaust stream 9 are still improved.
  • Fig. 3d shows a further view of the second embodiment of the reagent metering device 7.
  • two supply lines 35 for reactants can be seen here. These are fluidly connected to two fluidically separated grooves 65 disposed in the mounting plate 51, each of the grooves 65 supplying a certain number or group of film layers 21 with reaction medium. In this case, immediately adjacent film layers 21 are supplied by different grooves 65 with reagent. In this case, each of the grooves 65 supplies four film layers of reactants from the total of eight film layers present here. The supply is - as already indicated - seen in the circumferential direction - alternately through the various grooves 65th
  • Fig. 3e shows a schematic representation of a modification of the second
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of a
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so reference is made to the preceding description.
  • the reactant metering device 7 has a plurality of film layers 21, which also as - seen in the circumferential direction - spaced exhaust gas guide elements on a
  • Swirl generating means 47 are arranged for the exhaust gas, wherein the
  • Swirl generating device 47 is arranged to divert the exhaust gas radially in regions, and wherein the film layer 21 are arranged to impart a twist to the exhaust gas flowing radially between them.
  • the film layers 21 are arranged, preferably fixed, on the inner wall 27, which is an inner circumferential wall of the pipe section 23, the film layers 21 being arranged between guide blades 69.
  • the film layers 21 are themselves also embodied as guide vanes, although here the guide vanes 69 arranged between the film layers are preferably made larger than the film layers 21.
  • the film layers 21 are preferably supplied with reactant via a wall 71 of the line section 23.
  • Reactant metering device 7 a very efficient, reliable atomization of a reagent with relatively little effort and can be realized in a cost effective manner.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungs-System (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit einer Katalysatoreinrichtung (5) die eingerichtet ist zur katalytischen Umsetzung von wenigstens einer Abgaskomponente mit einem Reaktionsmittel, und mit einer entlang eines Strömungspfads des Abgases durch das Abgasnachbehandlungs-System (3) gesehen stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung (5) angeordneten Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7). Es ist vorgesehen, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) wenigstens eine Abgasstromdüse (9) aufweist.

Description

BESCHREIBUNG
Abgasnachbehandlungs-System für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungs-System und Verwendung einer Luftstromdüse
Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungs-System für eine Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasnachbehandlungs-System, und eine Verwendung einer Luftstromdüse.
Bei Abgasnachbehandlungs-Systemen für Brennkraftmaschinen, die eine Katalysatoreinrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist zur katalytischen Umsetzung von wenigstens einer
Abgaskomponente mit einem Reaktionsmittel, ergibt sich die Forderung, dass das
Reaktionsmittel in einen Strömungspfad des Abgases eindosiert werden muss. Hierzu ist typischerweise eine Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung entlang eines Strömungspfads des Abgases durch das Abgasnachbehandlungs-System gesehen stromaufwärts der
Katalysatoreinrichtung angeordnet. Für eine effiziente Umsetzung der Abgaskomponente mit dem Reaktionsmittel an der Katalysatoreinrichtung ist es erforderlich, dass das Reaktionsmittel innig mit dem Abgas vermischt, vorzugsweise verdampft, und gegebenenfalls chemisch zu einer dann letztlich an der Katalysatoreinrichtung reagierenden Komponente umgesetzt wird. Hierzu sind speziell im Großmotorenbereich in der Regel lange Dosier- und
Gemischaufbereitungsstrecken notwendig, was den für das Abgasnachbehandlungs-System erforderlichen Bauraum vergrößert. Ist in dem Abgasnachbehandlungs-System eine Turbine, beispielsweise von einem Abgasturbolader, vorgesehen, kann diese als Mischer verwendet werden, indem die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung stromaufwärts der Turbine angeordnet wird. Dies verkürzt die Mischstrecke erheblich. Es zeigt sich allerdings, dass die
Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung typischerweise gegen den Abgasdruck stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung und insbesondere stromaufwärts der Turbine arbeiten muss, wobei insbesondere im letzten Fall ein Druck von ungefähr 5 bis 6 bar in einer Abgasleitung herrschen können, in welche das Reaktionsmittel eindosiert werden soll. Wird ein Druckzerstäuber eingesetzt, benötigt dieser einen Reaktionsmittelvordruck von mindestens 10 bar, vorzugsweise von mehr als 10 bar, um eine für die Reaktionsmittelaufbereitung in Hinblick auf eine effiziente Reaktion an der Katalysatoreinrichtung ausreichende Zerstäubungsqualität zu gewährleisten. Dabei hängt die über eine Druckzerstäuberdüse abfallende Druckdifferenz zur Erzeugung einer bestimmten Zerstäubungsqualität quadratisch von dem Durchfluss an Reaktionsmedium durch die Druckzerstäuberdüse, also von einer gewünschten Dosiermenge ab. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines hohen Dynamikbereichs für den Vordruck der Druckzerstäuberdüse. Die insoweit insbesondere benötigten, hohen Drücke sind nur mit vergleichsweise hohem Aufwand erzielbar, was auch mit hohen Kosten verbunden ist. Im Übrigen erzeugen Druckzerstäuber typischerweise ein vergleichsweise grobes Spray, also insbesondere vergleichsweise große Reaktionsmittel-Tröpfchen, sodass zur Gemischaufbereitung lange Aufenthaltszeiten in dem Abgasnachbehandlungs-System erforderlich sind, um das Reaktionsmittel vollständig zu verdunsten und innig mit dem Abgas zu vermischen. Es sind auch Zerstäuberdüsen bekannt, die ein Spray mithilfe von Druckluft erzeugen. Dies bedeutet einen hohen technischen Aufwand, um Druckluft in Form von Druckbehältern und/oder mittels eines Kompressors bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasnachbehandlungs-System, eine
Brennkraftmaschine und eine Verwendung einer Luftstromdüse zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Abgasnachbehandlungs-System für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welches eine Katalysatoreinrichtung aufweist, die eingerichtet ist zur katalytischen Umsetzung von wenigstens einer Abgaskomponente mit einem Reaktionsmittel. Das Abgasnachbehandlungs-System weist außerdem eine entlang eines Strömungspfads des Abgases durch das Abgasnachbehandlungs-System gesehen stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung angeordnete Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung auf. Das
Abgasnachbehandlungs-System zeichnet sich dadurch aus, dass die Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung wenigstens eine Abgasstromdüse aufweist. Unter einer„Abgasstromdüse" wird eine Zerstäubereinrichtung verstanden, die als abgasgestützte Zerstäubereinrichtung ausgebildet ist, wobei sie insbesondere eingerichtet ist, um das Reaktionsmittel - insbesondere ausschließlich - mittels des Abgasstroms entlang des Strömungspfads zu zerstäuben.
Insbesondere ist die Abgasstromdüse eingerichtet, um - vorzugsweise ausschließlich - aerodynamische Kräfte des Abgasstroms, insbesondere Scherkräfte, zur Zerstäubung des Reaktionsmittels zu nutzen. Auf eine Druckgasquelle, die eingerichtet ist zur Unterstützung des Zerstäubungsvorgangs, insbesondere einen Druckluftbehälter und/oder einen Kompressor, wird bevorzugt verzichtet; die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung weist also bevorzugt keine
Druckgasquelle auf, die eingerichtet ist zur Unterstützung des Zerstäubungsvorgangs, oder ist frei von einer solchen Druckgasquelle. Das Abgasnachbehandlungs-System weist Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Insbesondere ist es mit einer Abgasstromdüse möglich, ein sehr feines Spray mit insbesondere kleiner Tröpfchengröße zu erzeugen, sodass eine
Mischstrecke stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung - insbesondere aufgrund kurzer
Verdunstungszeiten des Sprays - verkleinert werden kann. Hierdurch sinkt der Bauraumbedarf des Abgasnachbehandlungs-Systems. Weiterhin basiert die Funktionsweise einer
Abgasstromdüse darauf, dass das Reaktionsmittel im Wesentlichen durch aerodynamische Kräfte des in der Abgasleitung, in welcher die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung angeordnet ist, strömenden Abgases abgeschert und dadurch zerstäubt wird. Die Zerstäubungswirkung beruht also jedenfalls im Wesentlichen nicht auf einer über die Abgasstromdüse abfallenden
Druckdifferenz für das Reaktionsmittel, sondern vielmehr auf die in der Abgasleitung
wirkenden, aerodynamischen Kräfte und insbesondere auf deren Scherwirkung. Daher ist es bei einer Abgasstromdüse nicht nötig, eine derart hohe Druckdifferenz bereitzustellen, wie dies bei einem Druckzerstäuber nötig ist. Beispielsweise kann der über der Abgasstromdüse abfallende Differenzdruck auf etwa 1 bar reduziert werden, weil er nur noch der Nachförderung von Reaktionsmittel und nicht mehr dessen Zerstäubung dient. Es ist dabei auch weitestgehend möglich, die über der Abgasstromdüse abfallende Druckdifferenz beziehungsweise den
Vordruck des Reaktionsmittels stromaufwärts der Abgasstromdüse weitestgehend unabhängig von der gewünschten Dosiermenge, mithin dem Massen- oder Volumenstrom an Reaktionsmittel über die Abgasstromdüse, zu halten. Auch die Sprayqualität ist weitestgehend unabhängig von der Dosiermenge. Das Abgasnachbehandlungs-System kann daher deutlich weniger komplex, einfacher und mit geringerem Aufwand realisierbar und kostengünstiger ausgestaltet sein.
Insbesondere können herkömmliche Pumpen zur Förderung des Reaktionsmittels eingesetzt werden. Weiterhin können Druckquellen wie Druckluftbehälter oder Kompressoren zur
Unterstützung des Zerstäubungsvorgangs entfallen. Der Begriff„Abgaskomponente" bezeichnet hier und im Folgenden einen chemischen Stoff, der von dem Abgas der Brennkraftmaschine umfasst ist, und der an der Katalysatoreinrichtung katalytisch umgesetzt wird. Dabei kann es sich, muss es aber nicht zwingend um einen chemischen Stoff handeln, der bei einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine entsteht.
Vielmehr kann es sich auch um einen chemischen Stoff handeln, der während der Verbrennung nicht oder nicht vollständig umgesetzt wird. Beispielsweise kann es sich bei der
Abgaskomponente um Stickoxide oder um Sauerstoff handeln.
Unter dem Begriff„Reaktionsmittel" wird ein dem Abgasstrom stromabwärts der Verbrennung zugeführtes Reagens verstanden, welches selbst mit der Abgaskomponente an der
Katalysatoreinrichtung umgesetzt wird, oder welches eine Vorläuferkomponente darstellt, die stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung in dem Abgasstrom umgesetzt wird, wobei ein Produkt dieser Umsetzung letztlich an der Katalysatoreinrichtung mit der Abgaskomponente reagiert. Bei dem Reaktionsmittel kann es sich beispielsweise um ein Reduktionmittel, insbesondere um Harnstoff, Ammoniak - gegebenenfalls als Flüssiggas - oder um eine Harnstoff- Wasser- Lösung, oder um einen Kohlenwasserstoff handeln. Unter„Umsetzung mit einem Reaktionsmittel" wird insofern auch eine katalytische Umsetzung der wenigstens einen Abgaskomponente mit einem aus dem Reaktionsmittel gebildeten Produkt, insbesondere Ammoniak, verstanden. Es wird ein Ausführungsbeispiel der Abgasnachbehandlungseinrichtung bevorzugt, bei welcher die Katalysatoreinrichtung als Oxidationskatalysator eingerichtet ist. In diesem Fall handelt es sich bei der Abgaskomponente um Sauerstoff, und das Reaktionsmittel ist vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff, welcher an dem Oxidationskatalysator mit dem Sauerstoff als
Abgaskomponente oxidiert wird.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems, bei welchem die Katalysatoreinrichtung als Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Abgaskomponente ein Stickoxid oder ein Gemisch von Stickoxiden, insbesondere Stickstoffdioxid und/oder
Stickstoffmonoxid, wobei das Reaktionsmittel ein Reduktionsmittel, insbesondere eine
Harnstoff- Wasser-Lösung, ist.
Die Abgasstromdüse ist vorzugsweise als abgasstromgetriebene Luftstromdüse, insbesondere als abgasstromgetriebener Airblast-Zerstäuber, ausgebildet oder weist wenigstens eine solche Luftstromdüse, insbesondere einen solchen Airblast-Zerstäuber, auf. Luftstromdüsen sind allgemein aus dem Flugtriebwerksbau als Zerstäuber für Kraftstoff bekannt. Eine solche
Luftstromdüse weist wenigstens einen Filmleger auf, auf den ein Flüssigkeitsfilm aufbringbar ist. Der Flüssigkeitsfilm ist schubspannungsgetrieben an eine Scherkante des Filmlegers
transportierbar, wo er durch aerodynamische Scherkräfte eines an dem Filmleger vorbeiströmenden oder den Filmleger umströmenden Gasmassenstroms, hier dem Abgasstrom, zerstäubt wird. Dabei scheren die aerodynamischen Gaskräfte den dünnen Flüssigkeitsfilm an der Scherkante des Filmlegers ab, wobei typischerweise zunächst größere Tropfen entstehen, die sich relativ langsam mit dem Gasstrom bewegen. Auf diese Tropfen wirken auch in dem
Gasstrom weiterhin aerodynamische Scherkräfte, was zu einem Sekundärzerfall und letztlich zu einer sehr feinen Zerstäubung führt. Bei einer solchen Luftstromdüse ergibt sich ein sehr hoher Dynamikbereich in der Dosiermenge bei konstanten Sprayeigenschaften.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung eine Turbine vorgesehen ist, vorzugsweise die Turbine eines Turboladers. Die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung ist vorzugsweise stromaufwärts der Turbine angeordnet. Es ist dann möglich, die Turbine als Mischer zu verwenden, was die Mischstrecke für das Reaktionsmittel weiterhin erheblich verkürzt.
Die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung ist bevorzugt nah, besonders bevorzugt so nah wie möglich, an der Turbine angeordnet. Dabei wirken sich auf die Zerstäubungseigenschaften der Abgasstromdüse besonders günstig die hohen Strömungsgeschwindigkeiten aus, welche nahe an einem Einlass der Turbine wirken. In diesem Bereich wirken auch besonders hohe
aerodynamische Kräfte, welche ebenfalls günstig für die Zerstäubungseigenschaften der
Abgasstromdüse sind. Dagegen wirkt sich der in diesem Bereich vergleichsweise hohe Druck in der Abgasleitung nicht negativ aus, da die Abgasstromdüse nicht auf einen hohen
Reaktionsmittel-Überdruck für die effiziente Zerstäubung des Reaktionsmittels angewiesen ist. Es wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung in oder an einem
Einlassabschnitt der Turbine angeordnet oder in den Einlassabschnitt integriert ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung besonders nah an der Turbine anzuordnen. Besonders bevorzugt ist die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung integral mit der Turbine ausgebildet. Die Turbine und die Reaktionsmittel -Dosiereinrichtung können so als ein Bauteil gehandhabt und verbaut werden, was logistisch besonders günstig und mit möglichst geringem Aufwand sowie geringen Kosten verbunden ist. Es wird ein Ausfuhrungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung in einem Abgasrohr des Abgasnachbehandlungssystems, vorzugsweise stromaufwärts einer Turbine, angeordnet ist. Bevorzugt wird insbesondere ein Ausfuhrungsbeispiel, bei welchem die Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung in dem einem Abgaskrümmer oder Abgassammler, vorzugsweise
stromaufwärts einer Turbine, angeordnet ist.
Es wird ein Ausfuhrungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Abgasstromdüse wenigstens einen Filmleger aufweist. Der Filmleger umgreift vorzugsweise - in Umfangsrichtung gesehen - eine Hauptströmungsrichtung des Abgases in einem Leitungsabschnitt des Abgasnachbehandlungs-Systems umlaufend konzentrisch. Der Filmleger ist dabei vorzugsweise - bevorzugt an seinem stromaufwärtigen Ende - mit einem konzentrisch umlaufenden Ringkanal zur Versorgung mit Reaktionsmittel fluidverbunden. Der Ringkanal kann auch in einer anderen Position relativ zu dem Filmeleger angeordnet sein, beispielsweise - in Hauptströmungsrichtung - mittig an diesem. Insbesondere ist es möglich, dass der Filmleger quasi rohrfÖrmig oder rohrabschnittsförmig ausgebildet ist, wobei er bevorzugt konzentrisch in dem Leitungsabschnitt angeordnet ist. Der Filmleger und/oder der Leitungsabschnitt kann/können bevorzugt konisch ausgebildet sein. Der Ringkanal ist bevorzugt an dem stromaufwärtigen Ende des Filmlegers angeordnet, sodass die
Strömungsrichtung des Reaktionsmittels auf dem Filmleger der Hauptströmungsrichtung des Abgases in dem Leitungsabschnitt entspricht. Somit kann die Abgasströmung zusätzlich zur Förderung des Reaktionsmittels entlang des Filmlegers bis zu dessen Scherkante beitragen. An der Scherkante des Filmlegers wird das Reaktionsmittel durch die aerodynamischen Kräfte des Abgasstroms abgeschert. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung des Filmlegers, seiner
Befestigungen und Zuleitungen ist besonders unkompliziert und einfach herzustellen, insbesondere durch einfache Montage oder in einem generativen Fertigungsverfahren, beispielsweise 3D-Drucken. Sie ist weiterhin kostengünstig.
Dass der Filmleger - in Umfangsrichtung gesehen - eine Hauptströmungsrichtung des Abgases in dem Leitungsabschnitt des Abgasnachbehandlungs-Systems umlaufend konzentrisch umgreift, bedeutet insbesondere, dass der Filmleger einen radial inneren Bereich des Leitungsabschnitts und/oder seiner selbst umgreift, der im Betrieb des Abgasnachbehandlungs-Systems von Abgas durchströmt ist. Der Filmleger weist vorzugsweise einen radial äußeren Bereich auf, der im Betrieb des Abgasnachbehandlungs-Systems von Abgas umströmt ist. Das Abgas strömt dabei insbesondere durch den von dem Filmleger umgriffenen, radial inneren Bereich, wobei es den Filmleger zugleich in dem radial äußeren Bereich umströmt. Der Filmleger umgreift
insbesondere einerseits eine zentrale Ausnehmung, durch welche Abgas strömen kann, wobei er zum anderen bevorzugt mit radialem Abstand von einer Innenwandung des Leitungsabschnitts angeordnet und insbesondere gehalten ist.
Der Filmleger wird bevorzugt durch wenigstens einen Steg in dem Leitungsabschnitt gehalten, wobei der wenigstens eine Steg bevorzugt einerseits an einer Wandung des Leitungsabschnitts und andererseits an dem Ringkanal festgelegt ist, wobei der Filmleger selbst seinerseits an dem Ringkanal angeordnet ist. Insbesondere trägt der Ringkanal vorzugsweise den Filmleger.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Steg auch eingerichtet zur Versorgung des Ringkanals mit Reaktionsmittel, wobei er eine Durchgangsbohrung aufweist, welche den Ringkanal
insbesondere mit einer Versorgungsleitung außerhalb des Leirungsabschnitts verbindet.
Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl von Stegen vorgesehen, welche den Filmleger und den Ringkanal konzentrisch in dem Leitungsabschnitt halten, und welche vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander, also rotationssymmetrisch um den Filmleger und den Ringkanal herum angeordnet sind. Insbesondere wird ein Ausführungsbeispiel mit drei Stegen bevorzugt.
Es ist möglich, dass jeder Steg eine Durchgangsbohrung für Reaktionsmittel aufweist. Der Ringkanal ist bevorzugt in eine Mehrzahl separater Kammern, insbesondere drei Kammern, unterteilt, wobei vorzugsweise jede der Kammern mit jeweils einem der Stege in
Fluidverbindung ist. Auf diese Weise kann eine separate Versorgung der Kammern des
Ringkanals mit Reaktionsmittel über die Stege vorgesehen sein. Dies erleichtert eine Dosierung des Reaktionsmittels.
Besonders bevorzugt sind die derart gebildeten Reaktionsmittel-Zuleitungen schaltbar ausgebildet, wobei insbesondere stromaufwärts der Stege oder in die Stege integriert
ansteuerbare Ventileinrichtungen vorgesehen sind, durch welche die über die Stege zu dem Ringkanal führenden Fluidpfade offenbar und schließbar sind. Auf diese Weise kann eine sehr einfache Anpassung einer Dosierung des Reaktionsmittels erfolgen.
Es ist möglich, dass an dem Filmleger und/oder an dem Ringkanal ein Drallerzeugungsmittel, insbesondere ein Drallgitter, angeordnet ist, um dem Abgasstrom, welcher den Filmleger umströmt und durch den Filmleger strömt, einen Drall zu vermitteln. Dies erhöht die Effizienz der Zerstäubung durch die Abgasstromdüse.
Es ist auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems möglich, bei welchem wenigstens ein ebener Filmleger - insbesondere in Form eines ebenen Flügels - der
Abgasstromdüse in einem Leitungsabschnitt des Abgasnachbehandlungs-Systems angeordnet ist. Vorzugsweise ist der wenigstens eine ebene Filmleger mittig in dem Leitungsabschnitt angeordnet. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung eine Mehrzahl von
Abgasleitelementen aufweist, die insbesondere - in Umfangsrichtung gesehen - voneinander beabstandet an einer Drallerzeugungseinrichtung für das Abgas angeordnet sind, wobei wenigstens eines der Abgasleitelemente als Filmleger ausgebildet ist. Die
Drallerzeugungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, um das Abgas bereichsweise radial umzulenken. Dabei wird hier unter eine Axialrichtung insbesondere eine
Hauptströmungsrichtung des Abgases entlang eines Leitungsabschnitts des
Abgasnachbehandlungs-Systems, in welchem die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung angeordnet ist, verstanden, wobei eine radiale Richtung senkrecht auf der Axialrichtung steht. Eine
Umfangsrichtung umgreift die Axialrichtung konzentrisch. Die Abgasleitelemente sind vorzugsweise eingerichtet, um dem sie radial umströmenden oder radial zwischen ihnen strömenden Abgas einen Drall zu vermitteln.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl der Abgasleitelemente, besonders bevorzugt sind alle
Abgasleitelemente, als Filmleger ausgebildet. Insoweit wird insbesondere auch ein
Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung eine Mehrzahl von Filmlegern aufweist, die insbesondere als - in Umfangsrichtung gesehen - voneinander beabstandete
Abgasleitelemente an einer Drallerzeugungseinrichtung für das Abgas angeordnet sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Leitungsabschnitt eine Verengung auf, die durch eine sich ausgehend von einer Innenwandung des Leitungsabschnitts radial einwärts erstreckende Montageplatte gebildet wird, wobei die Montageplatte eine zentrale Ausnehmung aufweist, durch die Abgas strömen kann. Die Abgasleitelemente und/oder Filmleger sind vorzugsweise auf der Montageplatte angeordnet, wobei auf den Abgasleitelementen und/oder Filmlegern wiederum - durch die Abgasleitelemente und/oder Filmleger in Axialrichtung von der Montageplatte beabstandet - eine Stauplatte angeordnet ist. Die Stauplatte bildet ein stromaufwärtiges Ende der Drallerzeugungseinrichtung, wobei die Montageplatte ein
stromabwärtiges Ende der Drallerzeugungseinrichtung bildet. Von stromaufwärts
heranströmendes Abgas wird durch die Stauplatte radial nach außen geleitet, und strömt zwischen den Abgasleitelementen und/oder Filmlegern hindurch zu der Ausnehmung, wo es wiederum in axialer Richtung umgelenkt wird und durch die Ausnehmung der Montageplatte axial weiterströmt. Die Abgasleitelemente und/oder Filmleger wirken dabei als Leitschaufeln, welche dem radial zwischen ihnen strömenden Abgas einen Drall versetzen. Hierzu weisen sie bevorzugt eine geeignete, aerodynamische Geometrie auf.
Die Stauplatte weist bevorzugt eine dem heranströmenden Abgas zugewandte, konvexe oder bombierte Stirnseite auf, welche in besonders effizienter Weise das heranströmende Abgas radial nach außen leitet. Die Stirnseite kann aber auch eben ausgebildet sein. An einer stromabwärtigen Endfläche, auf der die Filmleger angeordnet sind, weist die Stauplatte vorzugsweise eine
Strömungsleitgeometrie, vorzugsweise einen zentralen Dom oder Wulst, auf, welche mittig angeordnet und insoweit konzentrisch von den Filmlegern umgeben ist. Diese
Strömungsleitgeometrie dient einer effizienten Umlenkung des Abgases, welches zwischen den Filmlegern heranströmt, in axialer Richtung und damit einer Durchleitung des Abgases durch die Ausnehmung in der Montageplatte. Die Strömungsleitgeometrie kann aber auch in beliebiger anderer Form, insbesondere konvex, konkav, oder auch als Bohrung, insbesondere auch als Durchgangsbohrung, durch welche Abgas durchströmen kann, ausgebildet sein. In der Montageplatte ist vorzugsweise wenigstens eine Ringnut zur Versorgung der Filmleger mit Reaktionsmittel angeordnet. Vorzugsweise weist die Montageplatte wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, separate Ringnuten auf, wobei verschiedene Filmleger, insbesondere unmittelbar einander benachbarte Filmleger, mit verschiedenen Ringnuten in Fluidverbindung sind. Die über die Ringnuten gebildeten Zuleitungen für das Reaktionsmittel sind vorzugsweise schaltbar, besonders bevorzugt bezüglich ihres Durchströmquerschnitts einstell-, steuer- und/oder regelbar, insbesondere ist bevorzugt jeder Ringnut ein ansteuerbares Ventil zugeordnet.
Es ist möglich, dass an der stromaufwärtigen Stirnseite der Stauplatte ein zusätzliches
Drallerzeugungsmittel angeordnet ist, welches zusätzlich dem heranströmenden Abgas einen Drall vermittelt. Dieses kann beispielsweise eine Mehrzahl von Leitflügeln aufweisen, die an der Stirnfläche angeordnet sind.
Indem die Filmleger als Abgasleitelemente einer Drallerzeugungseinrichtung dienen, kann die Zerstäubung besonders effizient erfolgen, weil das einen Drall aufweisende Abgas besonders hohe aerodynamische Scherkräfte an den Filmlegern erzeugt. Weiterhin ist es möglich, dass von einem Filmleger abgelöste, größere Tropfen auf einen - in Umfangsrichtung gesehen - benachbarten Filmleger aufprallen und dort einen weiteren Flüssigkeitsfilm bilden, der seinerseits wiederum durch Scherkräfte des Abgasstroms zerstäubt wird.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, bei welchem wenigstens ein Filmleger, bevorzugt eine Mehrzahl von Filmlegern, an einer
Umfangswandung eines Leitungsabschnitts angeordnet ist/sind, vorzugsweise zwischen ebenfalls an der Umfangswandung angeordneten Leitschaufeln, welche dem Abgasstrom einen Drall vermitteln und/oder diesen radial umlenken. Dabei tragen die durch das Abgas erhitzten Leitschaufeln dazu bei, dass das an den Scherkanten der Filmleger zerstäubte Reaktionsmittel besonders schnell verdunstet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems ist
vorgesehen, dass der wenigstens eine Filmleger temperierbar, insbesondere kühlbar, ist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der wenigstens eine Filmleger mit einer Kühlleitung
fluidverbunden ist, über welche dem Filmleger ein Kühlmedium zuführbar ist. Alternativ oder zusätzlich kommt auch eine Kühlung des wenigstens einen Filmlegers über ein
thermoelektrisches Element, beispielsweise ein Peltier-Element, oder in anderer geeigneter Weise infrage. Eine Kühlung des Filmlegers hat den Vorteil, dass das typischerweise
hitzeempfindliche Reaktionsmittel auf dem Filmleger stabilisiert werden kann, sodass es nicht vorzeitig altert, zerfallt oder zersetzt wird. Es ist auch möglich, dass der wenigstens eine
Filmleger - elektrisch oder durch Beaufschlagen mit einem Heizmedium - beheizbar ist. Dies kann insbesondere in einer Startphase einer Brennkraftmaschine günstig sein, um schnell eine Zieltemperatur an der Scherkante des Filmlegers zu erreichen. Durch Temperieren des
Filmlegers ist die Scherkante in einem vorbestimmten Zieltemperaturbereich - vorzugsweise gesteuert oder geregelt - haltbar. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ wenigstens eine der Leitschaufeln temperierbar, insbesondere kühlbar.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung wenigstens eine Zuleitung für Reaktionsmittel zu dem wenigstens einen Filmleger aufweist, wobei die wenigstens eine Zuleitung vorzugsweise schaltbar ist. Insbesondere ist in der Zuleitung vorzugsweise ein schaltbares oder ansteuerbares Ventil angeordnet, durch welches die Zuleitung für das
Reaktionsmittel sperrbar und freigebbar ist. Bevorzugt ist ein variabel ansteuerbares Ventil vorgesehen, mittels dem - insbesondere gesteuert oder geregelt - eine variable Steuerung eines Reaktionsmittelstroms durch die Zuleitung verwirklichbar ist. Vorzugsweise weist die
Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung eine Mehrzahl von Zuleitungen zu einer Mehrzahl von Filmlegern auf, wobei bevorzugt jedem Filmleger eine Zuleitung zugeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass mehreren Filmlegern eine gemeinsame Zuleitung zugeordnet ist. Insbesondere ist es möglich, dass mindestens zwei Gruppen von Filmlegern existieren, wobei verschiedenen Gruppen von Filmlegern verschiedene Zuleitungen zugeordnet sind. Die verschiedenen
Zuleitungen sind vorzugsweise separat schalt- oder ansteuerbar, wobei sie besonders bevorzugt separat schalt- oder ansteuerbare Ventile aufweisen. Über die Zuleitung und insbesondere über eine schalt- oder ansteuerbare Zuleitung ist es besonders einfach und vorzugsweise zugleich feinfühlig möglich, eine dem Abgas
zuzudosierende Reaktionsmittelmenge zu beeinflussen, insbesondere zu steuern oder zu regeln.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung wenigstens ein
Drallerzeugungsmittel aufweist, das eingerichtet ist, um durch die Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung oder um die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung strömendem Abgas einen Drall zu vermitteln. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Drallgitter, um Leitschaufeln, Leitbleche oder andere geeignete Elemente handeln. Das Drallerzeugungsmittel ist vorzugsweise an einem stromaufwärtigen Ende der Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung angeordnet, sodass das Abgas die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung bereits mit Drall passiert. Hierdurch kann die Qualität der Zerstäubung durch die Abgasstromdüse bei gleichzeitig optimiertem
Gesamtdruckverlust weiter verbessert werden. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems bevorzugt, welches sich durch eine Spüleinrichtung auszeichnet, die eingerichtet ist zum Spülen der wenigstens einen Zuleitung. Die Spüleinrichtung weist vorzugsweise eine Fluidverbindung auf, die eingerichtet ist zur Verbindung der Zuleitung mit einer Druckluftquelle, insbesondere einem Ladeluftstrang einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise stromabwärts eines Verdichters, oder mit einer anderen Druckluft- oder Druckgasquelle zum Spülen, und zugleich zum Trennen der Zuleitung von einem Reaktionsmittel-Reservoir. Mittels der Spüleinrichtung ist die wenigstens eine Zuleitung - insbesondere vor ihrer Deaktivierung - entleerbar, sodass eine thermische Schädigung, insbesondere eine Zersetzung von in der Zuleitung angeordnetem Reaktionsmittel vermieden werden kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche ein Abgasnachbehandlungs-System nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Abgasnachbehandlungs-System erläutert wurden.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine, welche einen Abgasturbolader aufweist, wobei in dem Abgasnachbehandlungs-System eine Turbine des Turboladers angeordnet ist. Dabei ist die Turbine vorzugsweise stromaufwärts der
Katalysatoreinrichtung des Abgasnachbehandlungs-Systems angeordnet, wobei die
Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung bevorzugt stromaufwärts der Turbine, insbesondere nah an der Turbine, vorzugsweise so nah wie möglich an der Turbine und besonders bevorzugt in oder an einem Einlassabschnitt der Turbine angeordnet oder in den Einlassabschnitt integriert ist. Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine bevorzugt, bei welchem die
Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung integral mit der Turbine ausgebildet ist. Dabei ergeben sich sowohl besonders günstige Zerstäubungsqualitäten als auch eine besonders kurze Mischstrecke für das Reaktionsmittel. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausfuhrungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären
Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der
Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die
Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet.
Insbesondere wenn die Brermkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Abgasnachbehandlungs-Systems oder der
Brennkraftmaschine bevorzugt, bei welchem vorgesehen ist, dass die Katalysatoreinrichtung eingerichtet ist als Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR- Katalysator). Die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung ist dabei bevorzugt eingerichtet zur Eindosierung eines Reduktionsmittels, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, in den Abgasstrom des Abgasnachbehandlungs-Systems.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung einer Luftstromdüse geschaffen wird, wobei die Luftstromdüse in einer Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung oder als Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung für ein Abgasnachbehandlungs-System, insbesondere für ein Abgasnachbehandlungs-System nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, insbesondere als Abgasstromdüse verwendet wird. Durch die Verwendung einer Luftstromdüse als Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung oder in einer Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung und insbesondere als Abgasstromdüse werden insbesondere die Vorteile erzielt, die bereits in
Zusammenhang mit dem Abgasnachbehandlungs-System und/oder der Brennkraftmaschine erläutert wurden.
Bevorzugt wird eine als Airblast-Zerstäuber ausgebildete Luftstromdüse verwendet, oder eine Luftstromdüse, welche wenigstens einen Airblast-Zerstäuber aufweist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungs-System;
Figur 2 verschiedene Detailansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Abgasnachbehandlungs- Systems ;
Figur 3 verschiedene Detailansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Abgasnachbehandlungs-Systems, und
Figur 4 eine Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Abgasnachbehandlungs-Systems.
Fig. 1 zeigt eine Detail-Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, die ein Abgasnachbehandlungs-System 3 aufweist. Dieses weist eine hier nur schematisch angedeutete atalysatoreinrichtung 5 auf, die eingerichtet ist zur katalytischen Umsetzung von wenigstens einer Abgaskomponente mit einem Reaktionsmittel. Dabei ist die
Katalysatoreinrichtung 5 hier bevorzugt als Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR-Katalysator) ausgebildet, wobei als Abgaskomponente Stickoxide, insbesondere Stickstoffmonoxid oder Stickstoffdioxid, mit einem Reduktionsmittel,
insbesondere mit aus einer Harnstoff- Wasser-Lösung freigesetztem Ammoniak, als
Reaktionsmittel an dem Katalysator umgesetzt werden.
Entlang eines Strömungspfads des Abgases durch das Abgasnachbehandlungs-System 3 gesehen stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung 5 ist eine Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 angeordnet, welche wenigstens eine, hier genau eine Abgasstromdüse 9 aufweist. Es ist mittels der Abgasstromdüse 9 möglich, ein sehr feines Spray zu erzeugen, ohne dass ein hoher
Differenzdruck über der Abgasstromdüse 9 ausgebildet werden muss. Die Abgasstromdüse ist daher sehr effizient und zugleich einfach aufgebaut und kostengünstig bereitstellbar.
Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 weist einen Turbolader 11 auf, wobei eine Turbine 13 des Turboladers 11 in dem Abgasnachbehandlungs-System 3 stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung 5 angeordnet ist. Die Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung 7 ist wiederum stromaufwärts der Turbine 13 angeordnet. Die Turbine 13 treibt über eine Welle einen Verdichter 15 an, welcher in einem nicht näher dargestellten Ladepfad der Brennkraftmaschine 1 zur Verdichtung von Verbrennungsluft oder einem
Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch vorgesehen ist.
Die Abgasstromdüse 9 ist hier insbesondere in einem Einlassabschnitt 17 der Turbine 13 angeordnet, wobei es möglich ist, dass sie in den Einlassabschnitt 17 integriert und/oder mit der Turbine 13 integral ausgebildet ist.
Abgas strömt aus Brennräumen der Brennkraftmaschine in einen Abgassammler 19, der als Abgaskrümmer ausgebildet sein kann. Von dem Abgassammler 19 gelangt das Abgas über den Einlassabschnitt 17 und somit auch über die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 in die Turbine 13 und von dieser wiederum zu der Katalysatoreinrichtung 5. Von der Katalylsatoreinrichtung 5 aus strömt das Abgas weiter, wobei es möglich ist, dass wenigstens eine weitere
Abgasnachbehandlungskomponente von dem Abgasnachbehandlungs-System 3 umfasst ist, oder dass das Abgas direkt zu einem Auslass des Abgasnachbehandlungs-Systems 3, insbesondere zu einem Auspuff der Brennkraftmaschine 1 strömt. Es ist auch möglich, dass stromaufwärts der hier dargestellten Katalysatoreinrichtung 5 wenigstens eine weitere
Abgasnachbehandlungskomponente vorgesehen ist.
Die Turbine 13 dient als Teil einer Mischstrecke zur innigen Durchmischung des
Reaktionsmittels mit dem Abgas. Da eine solche Durchmischung in der Turbine 13 sehr effizient geschieht, kann die Länge der Mischstrecke insgesamt deutlich reduziert werden. Zugleich zeigt sich, dass in dem Einlassabschnitt 17 der Turbine 13 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht, sodass hohe aerodynamische Scherkräfte an der Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 auftreten, welche eine effiziente Spraybildung mit sehr guten Sprayeigenschaften fördern.
Fig. 2 zeigt in mehreren Detailansichten ein erstes Ausführungsbeispiel des
Abgasnachbehandlungs-Systems 3, hier insbesondere ein erstes Ausführungsbeispiel der Reaktionsmitteldosiereinrichtung 7, und insbesondere das Ausführungsbeispiel, welches auch in Figur 1 dargestellt ist. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Die
Abgasstromdüse 9 weist gemäß Fig. 2a) einen Filmleger 21 auf, wobei dieser bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufend konzentrisch um eine durch einen Pfeil P dargestellte Hauptströmungsrichtung des Abgases in einem hier von der Reaktionsmitteldosiereinrichtung 7 gebildeten Leitungsabschnitt 23 des Abgasnachbehandlungs- Systems 3 angeordnet ist. Das Abgas strömt dabei im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durch einen von dem Filmleger 21 umgriffenen, radial inneren Bereich, wobei es den Filmleger 21 zugleich in einem radial äußeren Bereich umströmt. Der Filmleger 21 umgreift nämlich einerseits eine zentrale Ausnehmung 25, durch welche Abgas strömen kann, wobei er mit radialem Abstand von einer Innenwandung 27 des Leitungsabschnitts 23 in diesem angeordnet und insbesondere gehalten ist.
Der Filmleger 21 ist an seinem stromaufwärts ausgerichteten Ende mit einem konzentrisch umlaufenden Ringkanal 29 zur Versorgung mit Reaktionsmittel in Fluidverbindung. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Ringkanal 29 den Filmleger 21 trägt.
Der Ringkanal 29 wird seinerseits hier von drei - in Umfangsrichtung gesehen - mit gleichem Winkelabstand zueinander, also insbesondere rotationssymmetrisch, angeordneten Stegen 31 in seiner mittigen Position in dem Leitungsabschnitt 23 gehalten, wobei jeder der Stege 31 hier eine Durchgangsbohrung 33 aufweist, die zur Versorgung des Ringkanals 29 mit Reaktionsmittel dient. Der Ringkanal 29 ist bevorzugt in drei separate Kammern unterteilt, wobei jedem der Stege 31 eine Kammer zugeordnet ist. Die Kammern sind fluidisch voneinander getrennt, sodass jede Kammer separat über den ihr zugeordneten Steg 31 mit Reaktionsmittel versorgt werden kann.
Insoweit sind Zuleitungen 35 für Reaktionsmittel zu dem wenigstens einen Filmleger 21 vorgesehen, welche die Durchgangsbohrungen 33 umfassen. Wenigstens eine der Zuleitungen 35 ist bevorzugt schaltbar ausgebildet. Besonders bevorzugt ist jede der Zuleitungen 35 schaltbar ausgebildet. Eine schaltbare Zuleitung 35 - vorzugsweise jede schaltbare Zuleitung 35 - weist vorzugsweise ein ansteuerbares Ventil auf, durch welche die Zuleitung 35 sperrbar und freigebbar ist. Besonders bevorzugt ist eine - insbesondere kontinuierliche - Veränderung eines Durchströmquerschnitts der schaltbaren Zuleitung 35 möglich. Diese ist dann insbesondere Steuer- oder regelbar ausgebildet. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Dosierung des
Reaktionsmittels möglich. Insbesondere kann bevorzugt jeder der drei Kammern des Ringkanals 29 separat Reaktionsmittel zugeführt werden, oder eine Zuleitung zu der Kammer kann auch gesperrt werden.
Fig. 2b) zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 gemäß Figur 2a). Dabei sind hier insbesondere der Filmleger 21, der Ringkanal 29, einer der Stege 31 sowie die in dem Steg 31 ausgebildete Durchgangsbohrung 33 und somit auch die Zuleitung 35 erkennbar. Mit dem Buchstaben D ist ein Detailausschnitt bezeichnet, der in Figur 2c) näher erläutert ist. Fig. 2c) zeigt den Detailausschnitt D gemäß Figur 2b) in vergrößerter Darstellung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei zeigt sich, dass der Filmleger 21 hier in den Ringkanal 29 eingesteckt ist, wobei er sich insbesondere mit einer Zunge 37 in den
Ringkanal 29 hinein erstreckt und dort gehalten, vorzugsweise geklemmt ist. Es ist auch möglich, dass die Zunge 37 lediglich einer Ausrichtung des Filmlegers 21 relativ zu dem
Ringkanal 29 dient. Jedenfalls ist es möglich, dass der Filmleger 21 zusätzlich oder alternativ formschlüssig, reibschlüssig, stoffschlüssig und/oder durch geeignete Verbindungsmittel mit dem Ringkanal 29 verbunden und insbesondere an diesem befestigt ist, sodass der Ringkanal 29 den Filmleger 21 trägt. Die Zunge 37 ist vorzugsweise an vorbestimmten Positionen - in Umfangsrichtung gesehen - mit Bohrungen versehen, sodass Reaktionsmittel durch die Stege 31 in ein Inneres 39 des Ringkanals 29, insbesondere in Kammern des Ringkanals 29, einströmen kann. Bevorzugt sind drei Bohrungen in der Zunge 37 vorgesehen, welche in montiertem
Zustand mit den Durchgangsbohrungen 33 fluchten. Es ist auch möglich, einen solchen
Filmleger 21 mit Ringkanal 29 und gegebenenfalls mit seinen Befestigungen und Zuleitungen einstückig in einem generativen Fertigungsverfahren, beispielsweise durch 3 D- Drucken, herzustellen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verbleibt in montiertem Zustand zwischen dem Ringkanal 29 und dem Filmleger 21 an einer Innenseite, welcher einer gedachten Mittelachse der Hauptströmungsrichtung des Abgases zugewandt ist, ein Spalt 41, durch welchen
Reaktionsmittel auf eine Filmlegefläche 43 des Filmlegers 21 ausströmen kann. Auf dieser Filmlegefläche 43 gelangt das Reaktionsmittel zu einer Scherkante 45 des Filmlegers 21, die in Figur 2b) dargestellt ist. Hier wird das Reaktionsmittel durch die aerodynamischen Kräfte des Abgases abgeschert und zerstäubt. Alternativ oder zusätzlich zu dem Spalt 41 ist/sind auch eine Reihe oder ein Array von Bohrungen möglich.
Der Spalt 41 ist hier radial innen ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der Spalt 41 radial außen ausgebildet ist, sodass die Filmlegefläche 43 als Außenfläche des Filmlegers 21 ausgebildet ist. Fig. 3 zeigt eine Mehrzahl von Detaildarstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels des Abgasnachbehandlungs-Systems 3 und insbesondere eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Dabei zeigt sich insbesondere in Fig. 3a) und Fig. 3c), dass die Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung 7 eine Mehrzahl von Filmlegern 21 aufweist, die als - in Umfangsrichtung gesehen - voneinander beabstandete Abgasleitelemente an einer Drallerzeugungseinrichtung 47 für das Abgas angeordnet sind. Die Drallerzeugungseinrichtung 47 ist dabei eingerichtet, um das Abgas bereichsweise radial umzulenken. Die Filmleger 21 sind dabei eingerichtet, um dem radial zwischen ihnen strömenden Abgas einen Drall zu vermitteln. Insbesondere sind die Filmleger als Leitschaufeln für das Abgas ausgebildet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 weist der Leitungsabschnitt 23 eine Verengung 49 auf, welche durch eine von der Innenwandung 27 radial einwärts ragende Montageplatte 51 gebildet wird, welche eine zentrale Ausnehmung 53 aufweist. Die Filmleger 21 sind hier zwischen der Montageplatte 51 und einer Stauplatte 55 angeordnet, wobei die Filmleger 21 insbesondere von der Montageplatte 51 getragen werden, wobei die Filmleger 21 ihrerseits die Stauplatte 55 tragen. Die Stauplatte 55 weist eine dem heranströmenden Abgasstrom zugewandte, hier konvex, insbesondere bombiert, ausgestaltete Stirnseite 57 auf. An einer der Stirnseite 57 und damit dem heranströmenden Abgas
abgewandten Endfläche weist die Stauplatte 55 einen zentralen Wulst 59 auf, welcher einer zweiten Umlenkung des Abgases, diesmal in axialer Richtung, dient.
Heranströmendes Abgas wird durch die bombierte Stauplatte 55 radial nach außen gelenkt, wo es dann durch die Verengung 49 radial umgelenkt wird und zwischen den Filmlegern 21 hindurchströmt, die dem Abgas einen Drall vermitteln. Durch den Wulst 59 unterstützt wird das Abgas wiederum in axialer Richtung umgelenkt und durchströmt die Ausnehmung 53. Dabei dienen die Filmleger 21 als Leitschaufeln für das Abgas.
Fig. 3b) zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Filmlegers 21. Dabei ist erkennbar, dass jeder der Filmleger 21 hier vorzugsweise einen Spalt 41 zur Versorgung der Filmlegefläche 43 mit Reaktionsmittel aufweist, wobei hier eine Druckgegenfläche 61 der Filmleger 21 als Filmlegefläche 43 ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine Druckfläche 63 der Filmleger 21 als Filmlegefläche 43 ausgebildet ist, wobei dann in der Druckfläche 63 einen Spalt 41 vorgesehen ist. Es ist auch möglich, dass nicht jedes der
Abgasleitelemente als Filmleger ausgebildet ist. Der Spalt 41 ist bei einem nicht als Filmleger ausgebildeten Abgasleitelement nicht vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Spalt 41 ist/sind auch eine Reihe oder ein Array von Bohrungen möglich.
Fig. 3c) zeigt eine schematische Draufsicht auf den Zusammenbau der Stauplatte 55 mit den Filmlegern 21. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei zeigt sich hier insbesondere Folgendes: Wird die Druckgegenfläche 61 als Filmlegefläche 43 genutzt, prallen insbesondere größere Tropfen des Reaktionsmittels, die von der Scherkante 45 abgelöst werden, auf eine gegenüberliegende Druckfläche 63 eines benachbarten Filmlegers 21 und benetzen diese. Auf diese Weise wirkt die gegenüberliegende Druckfläche 63 ihrerseits wiederum als Filmlegefläche, wobei die derart aufgeprallten Tropfen wiederum an der
Scherkante 45 - und diesmal feiner - zerstäubt werden. Auf diese Weise können die
Sprayeigenschaften der Abgasstromdüse 9 noch verbessert werden.
Fig. 3d) zeigt eine weitere Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Reaktionsmittel- Dosiereinrichtung 7. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei sind hier zwei Zuleitungen 35 für Reaktionsmittel erkennbar. Diese sind mit zwei fluidisch voneinander getrennten, in der Montageplatte 51 angeordneten Nuten 65 fluidverbunden, wobei jede der Nuten 65 eine bestimmte Anzahl oder Gruppe von Filmlegern 21 mit Reaktionsmedium versorgt. Dabei werden einander unmittelbar benachbarte Filmleger 21 von verschiedenen Nuten 65 mit Reaktionsmittel versorgt. Dabei versorgt von den insgesamt hier vorhandenen acht Filmlegern jede der Nuten 65 jeweils vier Filmleger mit Reaktionsmittel. Die Versorgung erfolgt - wie bereits angedeutet - in Umfangsrichtung gesehen - alternierend durch die verschiedenen Nuten 65.
Fig. 3e) zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung des zweiten
Ausführungsbeispiels der Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7. Dabei ist hier auf der Stirnseite 57 der Stauplatte 55 ein Drallerzeugungsmittel 67 mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln angeordnet, von denen hier der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine mit dem Bezugszeichen 69 bezeichnet ist. Die Leitschaufeln 69 bewirken eine besonders effiziente Ablenkung des Abgases radial nach außen im Bereich der Stirnseite 57 und vermitteln dem Abgas zudem bereits einen Drall, bevor dieses in die Drallerzeugungseinrichtung 47 einströmt und durch die Filmleger 21 einen Drall erhält.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Abgasnachbehandlungs-Systems 3 und insbesondere einer Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei weist auch hier die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 eine Mehrzahl von Filmlegern 21 auf, die auch als - in Umfangsrichtung gesehen - voneinander beabstandete Abgasleitelemente an einer
Drallerzeugungseinrichtung 47 für das Abgas angeordnet sind, wobei die
Drallerzeugungseinrichtung 47 eingerichtet ist, um das Abgas bereichsweise radial umzulenken, und wobei die Filmleger 21 eingerichtet sind, um dem radial zwischen ihnen strömenden Abgas einen Drall zu vermitteln. Die Filmleger 21 sind hier allerdings an der Innenwandung 27, die eine innere Umfangswandung des Leitungsabschnitts 23 ist, angeordnet, vorzugsweise dort befestigt, wobei die Filmleger 21 zwischen Leitschaufeln 69 angeordnet sind. Die Filmleger 21 sind auch selbst als Leitschaufeln ausgebildet, allerdings sind hier die zwischen den Filmlegern angeordneten Leitschaufeln 69 bevorzugt größer ausgebildet als die Filmleger 21.
Vorzugsweise werden die Filmleger 21 über eine Wandung 71 des Leitungsabschnitts 23 mit Reaktionsmittel versorgt.
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Abgasnachbehandlungs-Systems 3 und der
Brennkraftmaschine und insbesondere mithilfe der als Abgasstromdüse 9 ausgebildeten
Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung 7 eine sehr effiziente, zuverlässige Zerstäubung eines Reaktionsmittels bei vergleichsweise geringem Aufwand und in kostengünstiger Weise verwirklicht werden kann.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Abgasnachbehandlungs-System (3) für eine Brennkraftmaschine (1), mit
- einer Katalysatoreinrichtung (5) die eingerichtet ist zur katalytischen Umsetzung von wenigstens einer Abgaskomponente mit einem Reaktionsmittel, und mit einer
- entlang eines Strömungspfads des Abgases durch das Abgasnachbehandlungs- System (3) gesehen stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung (5) angeordneten Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) wenigstens eine Abgasstromdüse (9) aufweist.
2. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine stromaufwärts der Katalysatoreinrichtung (5) angeordnete Turbine (13), vorzugsweise eines Turboladers (11), wobei die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) stromaufwärts der Turbine (13) angeordnet ist.
3. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) in oder an einem
Einlassabschnitt (17) der Turbine (13) angeordnet oder in den Einlassabschnitt (17) integriert ist, oder dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) in einem Abgasrohr, in einem
Abgassammler oder Abgaskrümmer angeordnet ist.
4. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasstromdüse (9) wenigstens einen Filmleger (21) aufweist, der vorzugsweise - in Umfangsrichtung gesehen - umlaufend konzentrisch um eine
Hauptströmungsrichtung des Abgases in einem Leitungsabschnitt (21) des
Abgasnachbehandlungs-Systems (3) angeordnet ist, wobei der Filmleger (21) mit einem konzentrisch umlaufenden Ringkanal (29) zur Versorgung mit Reaktionsmittel fluidverbunden ist.
5. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) eine Mehrzahl von
Abgasleitelementen aufweist, die - in Umfangsrichtung gesehen - voneinander beabstandet an einer Drallerzeugungseinrichtung (47) für das Abgas angeordnet sind, wobei die
Drallerzeugungseinrichtung (47) eingerichtet ist, um das Abgas bereichsweise radial umzulenken, wobei die Abgasleitelemente vorzugsweise eingerichtet sind, um dem sie radial umströmenden Abgas einen Drall zu vermitteln, und wobei wenigstens eines der
Abgasleitelemente als Filmleger (21) ausgebildet ist.
6. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) eine Zuleitung (35) für Reaktionsmittel zu dem wenigstens einen Filmleger (21) aufweist, wobei die wenigstens eine Zuleitung (35) vorzugsweise schaltbar, insbesondere Steuer- oder regelbar, ist.
7. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) wenigstens einen
temperierbaren, insbesondere kühlbaren und/oder beheizbaren, Filmleger (21) aufweist.
8. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem (3) eine Spüleinrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Spülen der wenigstens einen Zuleitung.
9. Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) wenigstens ein
Drallerzeugungsmittel (67) aufweist, das eingerichtet ist, um dem Abgas einen Drall zu vermitteln.
10. Brennkraftmaschine (1), gekennzeichnet durch ein Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkraftmaschine (1) einen Turbolader (11) aufweist.
12. Abgasnachbehandlungs-System (3) oder Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoreinrichtung (5) als Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden ausgebildet ist.
13. Verwendung einer Luftstromdüse (9) in einer Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) oder als Reaktionsmittel-Dosiereinrichtung (7) für ein Abgasnachbehandlungs-System (3), insbesondere für ein Abgasnachbehandlungs-System (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2016/000646 2015-04-30 2016-04-21 Abgasnachbehandlungs-system für eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschine mit einem abgasnachbehandlungs-system und verwendung einer luftstromdüse WO2016173700A1 (de)

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EP16717840.9A EP3289193A1 (de) 2015-04-30 2016-04-21 Abgasnachbehandlungs-system für eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschine mit einem abgasnachbehandlungs-system und verwendung einer luftstromdüse
US15/570,431 US10473017B2 (en) 2015-04-30 2016-04-21 Exhaust-gas aftertreatment system for an internal combustion engine, internal combustion engine having an exhaust-gas aftertreatment system, and use of an air flow nozzle
HK18108910.0A HK1249569A1 (zh) 2015-04-30 2018-07-10 用於內燃機的廢氣後處理系統、帶有廢氣後處理系統的內燃機以及空氣流噴嘴的應用

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014564A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Borgwarner Inc. Turbocharger turbine diffuser with diesel exhaust fluid dosing structure

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10774718B2 (en) * 2018-10-31 2020-09-15 Caterpillar Inc. Multi-nozzle design to eliminate downstream mixing devices
DE102020113041A1 (de) * 2020-05-14 2021-11-18 Man Energy Solutions Se Abgasturbine und Verfahren zum Betreiben derselben
CN117482685B (zh) * 2023-12-29 2024-04-02 湖南信健科技有限公司 一种感光干膜生产车间的废气处理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1669566A1 (de) * 2003-09-19 2006-06-14 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Abgasentgiftungsvorrichtung für motor
US20100319342A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust treatment system for an internal combustion engine
WO2013112170A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 International Engine Intellectual Property Company, Llc Cross style (4 port) ammonia gas injector
EP2769762A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispersonsplatte und Dispersionsvorrichtung
DE102013005192A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Audi Ag Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361754B1 (en) * 1997-03-27 2002-03-26 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction
US6449947B1 (en) * 2001-10-17 2002-09-17 Fleetguard, Inc. Low pressure injection and turbulent mixing in selective catalytic reduction system
DE102005006260A1 (de) * 2005-02-11 2006-08-24 Daimlerchrysler Ag Zugabevorrichtung zur Zugabe von Reduktionsmittel in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine
WO2008078129A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Datalogic Automation S.R.L. A system for image acquisition
US8591848B2 (en) * 2007-11-09 2013-11-26 Fuel Tech, Inc. Selective catalytic NOx reduction process and control system
DE102008009564B4 (de) * 2008-02-16 2011-04-21 Pierburg Gmbh Abgasnachbehandlungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine
US9574776B2 (en) * 2013-10-21 2017-02-21 Delavan Inc. Three-piece airblast fuel injector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1669566A1 (de) * 2003-09-19 2006-06-14 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Abgasentgiftungsvorrichtung für motor
US20100319342A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust treatment system for an internal combustion engine
WO2013112170A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 International Engine Intellectual Property Company, Llc Cross style (4 port) ammonia gas injector
EP2769762A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispersonsplatte und Dispersionsvorrichtung
DE102013005192A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Audi Ag Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020014564A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Borgwarner Inc. Turbocharger turbine diffuser with diesel exhaust fluid dosing structure

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