WO2023117453A1 - Device for treating exhaust gas iii - Google Patents

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WO2023117453A1
WO2023117453A1 PCT/EP2022/084944 EP2022084944W WO2023117453A1 WO 2023117453 A1 WO2023117453 A1 WO 2023117453A1 EP 2022084944 W EP2022084944 W EP 2022084944W WO 2023117453 A1 WO2023117453 A1 WO 2023117453A1
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Rafal Wróbel
Peter Räsch
Volker GRÜNIG
Markus Schuster
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Tenneco Gmbh
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    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device

Definitions

  • the invention relates to a device for conducting and treating an exhaust gas flow, having an outer housing, an inlet pipe connecting to the outer housing and an outlet pipe connecting to the outer housing, and a flow channel with a channel wall and conducting the exhaust gas flow, which is arranged in the outer housing multiple duct sections connecting the inlet pipe to the outlet pipe.
  • the device for conducting and treating an exhaust gas flow also has a first SCR catalytic converter unit and a second SCR catalytic converter unit arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit and one provided upstream of the first SCR catalytic converter unit first opening in the outer housing for injecting additive into the flow channel.
  • a flow duct within the meaning of the invention is a device that directs the flow of exhaust gas and is formed by the duct walls that carry the exhaust gas and possibly also including the wall of the outer housing.
  • the outer housing, in which the flow channel is arranged, is designed as a box.
  • the exhaust gas flows through the flow channel in a flow direction.
  • All components, such as the SCR catalytic converter units, are arranged in the flow channel.
  • These duct walls are formed by walls of pipes or walls of housings and the outer housing or by other components such as substrates, etc., which guide the exhaust gas flow with inner and/or outer surfaces and which mainly direct the flow duct in a direction perpendicular to the direction of flow, but also fundamentally limit.
  • the respective wall delimits the flow channel in relation to the respective central flow axis inwards or outwards.
  • the same wall delimits one channel section of the flow channel inwards and another channel section of the flow channel outwards.
  • at least the same wall delimits a channel section of a heat transfer zone in a different direction than another channel section of the heat transfer zone.
  • a section of the flow channel in the direction of flow is to be understood as a channel section.
  • the direction of flow is to be understood as meaning the basic main direction of flow within the flow channel. The flow direction changes relative to the central axis of the outer casing.
  • the tubes and catalytic converters can have not only a round cross section but also an oval cross section or a cross section with a plurality of straight side surfaces in the form of a polygon.
  • Each component forming the flow channel is in direct contact with the flow of exhaust gas.
  • the exhaust gas flow has a different temperature on one side of a component around which flow occurs on both sides than on the other side.
  • the sheet metal construction enables heat to be transferred through the respective component from the hotter exhaust gas stream to the relatively colder exhaust gas stream.
  • This heat input is not only influenced by the temperature difference from the inside to the outside and by the length of the respective section in the flow direction or the dwell time of the exhaust gas flow, but also by the flow direction. If the air flows through the inside and outside in the same direction, the temperature difference in the direction of flow decreases. If the flow is in the opposite direction, the temperature difference remains more constant. Downstream, upstream refers to the flow channel and the flow direction given in the flow channel.
  • downstream and upstream also apply in relation to an exhaust gas particle that moves in a changing flow direction in the flow channel.
  • the particle is, for example, at a time t1 at a position in the axial direction of a tube on the inside of the tube and at a time t2 greater than t1 at a position in the axial direction on the outside of the tube.
  • Channel sections arranged one inside the other are also referred to as "duct-in-duct".
  • duct-in-duct For the purposes of this invention, such a “duct-in-duct” construction or arrangement defines two downstream ones after the other and one next to the other Duct sections that have a common duct wall through which the heat is conducted from the warmer exhaust gas flow to the colder exhaust gas flow.
  • the heat transferred in this way is referred to as passive heat or passive heat input.
  • Side-by-side means essentially side-by-side in a direction perpendicular to the direction of flow. Heat is transferred directly from a hotter exhaust gas in one of the two duct sections to a cooler exhaust gas in the other duct section via the common duct wall.
  • Means for enlarging the surface of the wall of the respective channel section are optionally also included.
  • Monoliths such as catalytic converters or filters in the adjacent duct sections are not covered by a “duct-in-duct” arrangement, because the monolith does not enable direct heat transfer from the exhaust gas flow to the duct wall.
  • the "duct-in-duct” arrangement serves to transfer the heat of the exhaust gas flow to the duct wall and to achieve a better reaction in the SCR catalytic converter downstream of the respective "duct-in-duct” arrangement.
  • a monolith monolith in the respective duct section would not allow the heat transfer of the entire exhaust gas flow because the exhaust gas flow does not come into direct contact with the duct wall but only with the monolith.
  • the exhaust gas flow is also conducted in the “duct-in-duct” arrangement through the duct wall and not through the monolith.
  • the exhaust gas flow is also in the “duct-in-duct” arrangement.
  • the common duct wall is preferably single-walled, but it can also be double-walled or multi-walled.
  • the feature "duct-in-duct” also covers an arrangement in which the exhaust gas flow is divided from one channel to several channels, as long as the feature of a common channel wall for all channels and for the entire exhaust gas flow at the same time t is fulfilled.
  • DE 697 04 351 T2 discloses a housing arrangement with an SCR catalytic converter unit arranged downstream or upstream of further monoliths with a position for the supply of reducing agent. Two units of monoliths are located in each other in the channel sections. However, the exhaust gas flow is conducted through the catalytic converters in these channel sections and not through the channel sections as part of the flow channel.
  • DE 100 22 981 A1 makes no reference to a housing the theoretical arrangement of two SCR catalytic converter units arranged one after the other downstream, each with a separate supply of reducing agent.
  • the task is to maximize the hydrolysis reaction with the thermal energy introduced into the outer housing by the exhaust gas flow and at the same time to save additional energy.
  • the object is achieved in that downstream of the first SCR catalytic converter unit and upstream of the second SCR catalytic converter unit, a second opening is provided in the outer housing for injecting additive into the flow channel and the flow channel has two rear channel sections with a common one rear channel wall, the two rear channel sections being arranged next to one another in a direction perpendicular to the direction of flow and one after the other in the direction of flow and forming a rear pair, the second channel section of the rear pair being arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit.
  • the exhaust housing in the form of a box has SCR units connected in series, in which a separate injection for reducing agent is provided for each of the two SCR units connected in series.
  • the outer housing forms part of the flow channel, particularly in the area of the opening.
  • the box has the thermal advantage that the heat emitted via the channel walls along the entire flow channel initially ensures a relatively high temperature level for the entire exhaust gas flow in the box because it forms a thermally closed unit.
  • This advantage outweighs the disadvantage of the limited space available in an outer housing designed as a box.
  • What is achieved according to the invention is that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This measure serves to ensure the passive supply of heat in front of the second SCR catalytic converter unit.
  • the opening is provided in the outer housing and the outer housing forms part of the flow channel in the area of the opening. This means that no additional component is required in the outer housing to connect the injector to the flow channel.
  • a mixing tube or a mixer is provided as a static mixing element downstream of the opening and upstream of the SCR catalytic converter unit.
  • the mixing tube forms neither a seat nor a bearing for the injector.
  • the flow channel has two front channel sections with a common front channel wall, the two front channel sections being arranged next to one another in a direction at right angles to a direction of flow and one after the other in the direction of flow and form a front pair as a "duct-in-duct" arrangement for passive heat supply.
  • duct-in-duct serves as a heat transfer zone for heat from a hot exhaust stream to a relatively colder exhaust stream.
  • This type of heat supply in the relatively colder exhaust gas flow is described as passive heat supply.
  • an active supply of heat within the meaning of this invention is described with the aid of an additional device for generating thermal energy, such as a burner.
  • the flow duct has two further rear duct sections forming a rear pair with a common rear duct wall, the two rear duct sections being arranged next to one another in a direction at right angles to a direction of flow in the flow duct and one after the other in the direction of flow downstream a "duct in-duct” arrangement for a passive supply of heat.
  • the sequential double heat exchange within the exhaust gas flow makes it possible to improve the passive heat supply in the flow channel and at the same time over the entire length of the Flow channel to achieve a relatively balanced, but also sufficiently high temperature for the hydrolysis reaction.
  • the exhaust gas housing in the form of a box has two “duct-in-duct” zones that function independently of one another and are connected in series as a system, in each of which a “duct-in-duct” arrangement is provided.
  • the sequential double heat exchange within the exhaust gas flow makes it possible to improve the passive heat supply in the flow channel and at the same time to achieve a relatively balanced temperature that is also sufficiently high for the hydrolysis reaction over the entire length of the flow channel. It was determined that a sufficiently high temperature can be guaranteed in the second "duct-in-duct” zone if the maximum possible temperature in the first "duct-in-duct” zone is only that for a reaction necessary heat exchange is realized. Due to the geometry of the box, sufficient heat remains for the second “duct-in-duct” zone.
  • the geometry of the outer housing as a box is essential because the box forms a thermally closed unit in which the heat is basically retained and distributed via the flow channel. Sufficiently high temperatures are reached in the box in important operating states of the internal combustion engine in order to supply all of the reactants introduced to a hydrolysis reaction and to ensure the downstream reaction with individual components of the exhaust gas.
  • the separation of the two channel sections of the respective "duct-in-duct" zone by only one and preferably simple or single-walled channel wall enables optimal heat exchange in the heat transfer zone, in which the heat energy can be conducted through the channel wall quickly and with little loss .
  • the channel sections are arranged one after the other in the direction of flow.
  • the channel sections are arranged in such a way that each theoretical flow particle of the exhaust gas flow in the flow channel flows through all channel sections. It is not provided that the exhaust gas flow is divided into several channel sections.
  • it is essential that the directions of flow are opposite in the two front channel sections and in the same direction in the two rear channel sections. The different selection of the relative flow directions can influence the temperature differences that occur along the respective channel section between the hot exhaust gas flow and the cold exhaust gas flow. In this way, the amount of heat to be exchanged can be evenly distributed over both “duct-in-duct” zones or both pairs of duct sections.
  • the device for generating thermal energy is arranged on the exhaust gas housing in the form of a box and is designed in such a way that the thermal energy is introduced in front of the first SCR unit and in front of the second SCR unit at the same time.
  • the flow channel has two further upper channel sections with a common upper channel wall, with the two upper channel sections running in a direction perpendicular to a flow direction are arranged side by side and sequentially in the flow direction and form an upper pair.
  • This makes it possible to use the separate active heat supply twice, namely once in the channel in which it is introduced and a second time on the indirectly heated outside of this channel wall.
  • the exhaust gas flow inside the two upper channels can be heated a first time directly by the hot gas from a burner or by an electrical heat source and fed to a first hydrolysis reaction.
  • the channel wall of the corresponding upper section of the flow channel into which the active heat is introduced is also heated as a result.
  • the heat of these heated channel walls is carried away via the channel walls to the outside from the inner flow channel to the other outer side of the channel wall to the outer flow channel.
  • the heat is tapped off there a second time further downstream by the exhaust gas flow, which is then fed to a second hydrolysis reaction.
  • the first channel section of the rear pair is upstream of the first SCR catalytic converter unit.
  • the exhaust gas flow is still relatively hot upstream of the first SCR catalytic converter unit. This ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit.
  • first channel section of the upper pair is arranged upstream of the first channel section of the front pair and the second channel section of the upper pair is arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit. This also ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This measure also serves to better distribute the passive supply of heat in the flow channel.
  • the second channel section of the upper pair is arranged upstream of the second channel section of the rear pair.
  • a third measure ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This also means that the passive supply of heat in the flow channel is better distributed.
  • an opening is provided in the flow channel for injecting additive into the flow channel upstream of the SCR catalytic converter unit.
  • Access to the respective SCR catalytic converter unit through the outer housing into the flow channel is to be provided regardless of whether the outer housing forms part of the flow channel or is limited in the area of the opening of the flow channel, for example by the mixing tube.
  • the flow channel upstream is constructed in such a way that the flow channel deflects or folds the exhaust gas flow four to eight times, preferably six times by 180°.
  • the Folding or deflection takes place in the area or in the direction of the end faces of the outer housing, so that the main direction of flow runs essentially along the central axis in both directions and the change in direction is given by the folding or deflection
  • the additive is injected through the first port in a direction opposite to the direction in which the additive is injected through the second port;
  • one or more injectors or a receptacle for one or more injectors or more openings in the area of the respective injection point are provided at the respective opening;
  • the flow channel connects the central tube to the first jacket tube and the first jacket tube to the first SCR catalytic converter unit;
  • the flow channel connects the first SCR catalytic converter unit with the second jacket tube;
  • the first jacket tube is arranged upstream and the second jacket tube downstream of the first SCR catalytic converter unit;
  • the second SCR catalytic converter unit is arranged downstream of the second jacket tube; the intermediate housing is coupled to a device for active heat supply; - A filter unit with a filter body and a filter housing is provided in the flow channel between the central tube and the first opening, the filter housing forming part of the flow channel;
  • channel sections are provided, which are arranged straight and parallel to one another and one after the other in the direction of flow and which are each separated by a curve section which deflects the exhaust gas flow by at least 90°.
  • FIG. 1 shows a stylized sectional view of a device with an outer housing in the form of a box
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a central tube with two casing tubes and collars at the ends;
  • FIG. 3-5 sectional views A-C according to Figure 1;
  • FIG. 6-8 Schematic sketches of the exhaust gas treatment
  • FIG. 9-10 representations of two inner housings.
  • a device 1 for guiding and treating an exhaust gas flow has an outer housing 2 in the form of a box.
  • the exhaust gas flow is introduced into the outer housing 2 via an inlet pipe 10 and discharged via an outlet pipe 11 .
  • the inlet pipe 10 and the outlet pipe 11 each connect to the outer housing 2 .
  • a flow channel K is arranged in the outer housing 2 , which conducts the flow of exhaust gas and which connects the inlet pipe 10 to the outlet pipe 11 .
  • the flow channel K or the channel wall of the flow channel K is formed by different components, such as tubes, housing in the outer housing 2 and the outer housing 2 itself. According to FIG.
  • the outer housing 2 forms different sections of the flow channel K with various parts of the housing wall that are not specified in detail.
  • the device 1 is constructed partially symmetrically to a central Z axis.
  • the central tube 20, the two jacket tubes 21, 22, the filter unit 6 and the intermediate housing 28 are also arranged coaxially to the central axis Z, as is a separate device 7 for supplying fuel, which is attached to the outer housing 2 from the outside .
  • Each of the two SCR catalytic converter units 31, 32 comprises four catalytic converters 31a-d, 32a-d, which are positioned circumferentially around the central axis Z, symmetrically offset by 90° in each case according to the sectional view A-A according to FIG.
  • Several shelves are provided in the outer housing 2 for storing the components. Shelves 241, 242 are shown as examples.
  • the “duct-in-duct” arrangement comprises two channel sections K1a, K1b with a common front channel wall KW1.
  • the channel section K1a is formed by a front part of the central tube 20 .
  • the channel section K1b is bounded on the inside by the outer front part of the central tube 20 and bounded on the outside by the inside of the first casing tube 21 .
  • the two channel sections K1a, K1b are separated from one another by the central tube 20 and thus by a common channel wall KW1.
  • the two channel sections K1a, K1b are arranged next to one another in a direction perpendicular to a direction of flow S, in this case in a radial direction to the central axis Z.
  • the two duct sections K1a, K1b are arranged one after the other in the flow direction S such that after the first duct section K1a, the exhaust gas flow first flows through other components of the flow duct K before it flows through the second duct section K1b.
  • This The two front channel sections K1a, K1b form a front pair P1 of channel sections.
  • a second and rear pair P2 of channel sections K2a, K2b which form a rear heat transfer zone according to the "duct-in-duct" principle, includes the rear part of the central tube 20 and the second jacket tube 22.
  • the central tube 20 delimits the channel section K2a to the outside and the channel section K2b to the inside.
  • the second jacket tube 22 delimits the channel section K2b to the outside.
  • the third heat transfer zone with a common channel wall KW3 is formed by the upper pair P3 of channel sections K3a, K3b.
  • the duct section K3a is formed by the duct segment 27, which includes the connecting pipe 29 and the intermediate housing 28 and which outwardly delimits the duct section K3a and forms the common duct wall KW3.
  • the channel section K3b is bounded on the inside by the connecting pipe 29 and the intermediate housing 28. On the outside, essentially the inside of the outer housing 2 forms the boundary for the channel section K3b.
  • two SCR catalytic converter units 31, 32 are provided and upstream of each SCR catalytic converter unit 31, 32 there is an injector 41a, 42a for injecting additive.
  • the type of heat transfer in the heat transfer zones to the relatively colder exhaust gas stream is described as passive heat input.
  • an active supply of heat into the exhaust gas flow is achieved with the aid of the additional device 7 arranged on the outer housing 2 for generating thermal energy.
  • a flame tube 70 is provided in the intermediate housing 28, through which the exhaust gas stream flows.
  • the hot exhaust gas stream flows through the upper channel section K3a, the front channel section K1a and K1a in immediate succession the rear channel section K2a.
  • the first passive heat exchange occurs in the front pair P1 in the front, outer channel section K1b in the first jacket tube 21 after the exhaust gas flow has been supplied with reducing agent via an injector 41a and before it flows into the first SCR catalytic converter unit 31 .
  • the rear, outer channel section K2b is then provided in order to again passively heat the exhaust gas flow after the supply of reducing agent with an injector 42a, before it flows into the second SCR catalytic converter unit 32.
  • the upper, outer channel section K3b makes it possible to additionally supply the exhaust gas flow with passive heat at the point at which heat is actively supplied to the exhaust gas flow with the aid of the device 7 .
  • the active heat is supplied in the upper channel section K3a and passively transferred to the exhaust gas flow in the upper channel section K3b via the common channel wall KW3.
  • the third pair also ensures that the exhaust gas flow is supplied with passive heat a second time before the second treatment with reducing agent and after a correspondingly long flow path.
  • the first time before the second injector 42a before the mixing tube 26 and the second time after the second mixing tube 26 immediately before the second SCR catalytic converter unit 32.
  • the collar 203 forms on the inlet side 201 with its inside 203i a funnel for the exhaust gas flowing into the central tube 20 and the collar 204 forms on the outlet side 202 with its inside 204i a diffuser for the exhaust gas flowing out of the central tube 20.
  • FIGS. 3-5 which each show a section in a plane as can be seen in FIG. The openings shown are, insofar as they do not have reference numbers, openings in one of the intermediate bases that are not described in detail.
  • FIG. 3 a section AA through the rear heat transfer zone, shows the four catalytic converters 32a-d, which are arranged around the central tube 20 and the second casing tube 22.
  • the first mixing tube 25 is shown in section in the upper area.
  • Section BB is in an intermediate floor 241 directly in front of the four catalytic converters 32a-d.
  • the exhaust gas stream flows out of the first mixing tube 25 into the inner housing 50.
  • the exhaust gas flows out of the inner housing 51 into the second jacket tube 22.
  • Another part of the exhaust gas stream also flows out of the catalytic converters 32a-d and finds its way through several openings in the intermediate floor downwards to the pipe 30.
  • the exhaust gas flow moves out of the connecting pipe 29 into the intermediate housing 28 according to FIG is arranged to the central tube 20.
  • a baffle plate 23 is provided downstream of the central tube 20, through which the exhaust gas flow is distributed to in turn downstream provided filter body 60 of the filter unit 6 takes place, which is mounted in a filter housing 61.
  • FIGS. 6 to 8 Various simplified models for the passive and active supply of heat are shown in FIGS. 6 to 8, which can be realized with the concrete geometry of a box described above.
  • the outer housing, inlet pipe, outlet pipe, duct segment and intermediate housing as well as other components are not shown on these models.
  • the still relatively hot exhaust gas flows into the central pipe 20 and after injection with the first injector 41a with reducing agent in the front “duct-in-duct” arrangement through the common front duct wall KW1 for the first time in the first Casing tube 21 is passively heated before it enters the first SCR catalytic converter unit 31 flows in.
  • the second injection then takes place with the injector 42a in the second mixing tube 26 and the second passive heating in the rear "duct-in-duct" arrangement through the second common duct wall KW2 before it flows through the second SCR catalytic converter unit 32 .
  • active heat is supplied to the exhaust gas flow via the device 7 immediately after it has flowed into the box.
  • the other possibility of tapping passive heat from the actively heated exhaust gas flow via a "duct-in-duct" arrangement is shown in FIG absorbs passive heat.
  • the core of the box geometry is formed by the two inner housings 50, 51, which are shown in FIGS. 9 and 10.
  • the respective inner housing 50, 51 connects the mixing tube 25, 26 to the casing tube 21, 22, on which the catalytic converters 32a-32d are arranged downstream.
  • the design of the two inner housings 50, 51 encompassing the jacket tube 21, 22 makes it possible to arrange the two housings around the jacket tube 21, 22 next to one another and at the same time to have two exhaust gas flows independently of one another and in opposite directions in the direction of the central axis Z to lead the outer housing 2.
  • the respective inner housing 50, 51 is arranged around the central axis Z and encloses a volume which connects the mixing tube 25, 26 in its function as an inlet connection and the jacket tube 21, 22 in its function as an outlet connection.
  • the inner housing delimits a separate or dedicated volume, which is completely independent of the outer housing.
  • the inlet port 25, 26 is parallel and acentric to the central axis Z and the outlet port 21, 22 relative to the inner housing 50, 51 and in the axial direction of the central axis Z opposite to the inlet port zen 25, 26 and coaxial with the central axis Z .
  • the inner housing 50, 51 is combined with the central tube 20 in such a way that the central tube 20 completely penetrates the inner housing 50, 51, with the inner housing 50, 51 being sealed off from the central tube 20.
  • Two identical inner housings 50, 51 positioned next to one another in the radial direction to the central axis Z form a point-symmetrical overall housing G with two separate chambers, the overall housing G having a contour running around the same central axis Z for attachment in one Outer housing 2 has.
  • the inner housings 51, 52 each have the same outer contour on the edge side, which, when combined to form the overall housing G, results in an outer collar 52 that runs around the central axis Z in a circular, elliptical or continuous manner.
  • the outer housing 2 has an intermediate base 242 into which the inner housings 50, 51 are inserted.
  • the inner housing 50, 51 has a volume-limiting semi-circular contour which runs around the outlet socket 21, 22 and is concentric with the central axis Z.
  • the geometry of an individual intermediate housing 50 is shown in more detail in FIG.

Abstract

The invention relates to a device (1) for conducting and treating an exhaust gas flow, comprising an outer housing (2), an inlet tube (10) which adjoins the outer housing (2), an outlet tube (11) which adjoins the outer housing (2), a flow channel K which is arranged in the outer housing (2), conducts the exhaust gas flow, and comprises a channel wall and multiple channel sections that connect the inlet tube (10) to the outlet tube (11), a first SCR catalytic converter unit (31) which is integrated into the flow channel K, a second SCR catalytic converter unit (32) which is arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit (31) in the flow channel K, and a first opening (41) which is provided upstream of the first SCR catalytic converter unit (31) in the flow channel K for injecting an additive into the flow channel K. The thermal energy introduced into the outer housing from the exhaust gas flow is to maximize the hydrolysis reaction and simultaneously save on additional energy. For this purpose, a second opening (42) is provided in the flow channel K downstream of the first SCR catalytic converter unit (31) and upstream of the second SCR catalytic converter unit (32) in order to inject an additive into the flow channel K.

Description

Vorrichtung zum Behandeln von Abgas III Exhaust Gas Treatment Device III
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Leiten und zum Behandeln eines Abgasstroms mit einem Außengehäuse, einem an das Außengehäuse anschließen- den Einlassrohr und einem an das Außengehäuse anschließenden Auslassrohr und einem im Außengehäuse angeordneten und den Abgasstrom leitenden Strömungs- kanal mit einer Kanalwand und mit mehreren Kanalabschnitten, der das Einlassrohr mit dem Auslassrohr verbindet. Die Vorrichtung zum Leiten und zum Behandeln ei- nes Abgasstroms weist zudem eine erste SCR-Katalysator-Einheit und eine stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit angeordnete zweite SCR-Katalysator-Einheit so- wie eine stromauf der ersten SCR-Katalysator-Einheit vorgesehene erste Öffnung im Außengehäuse für das Einspritzen von Zusatzstoff in den Strömungskanal auf. The invention relates to a device for conducting and treating an exhaust gas flow, having an outer housing, an inlet pipe connecting to the outer housing and an outlet pipe connecting to the outer housing, and a flow channel with a channel wall and conducting the exhaust gas flow, which is arranged in the outer housing multiple duct sections connecting the inlet pipe to the outlet pipe. The device for conducting and treating an exhaust gas flow also has a first SCR catalytic converter unit and a second SCR catalytic converter unit arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit and one provided upstream of the first SCR catalytic converter unit first opening in the outer housing for injecting additive into the flow channel.
Ein Strömungskanal im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung, die den Abgasstrom leitet und die durch die das Abgas führenden Kanalwände und gegebenenfalls auch inklusive der Wand des Außengehäuses gebildet wird. Das Außengehäuse, in dem der Strömungskanal angeordnet ist, ist als Box ausgebildet. Das Abgas durchströmt den Strömungskanal in einer Strömungsrichtung. Alle Komponenten wie beispiels- weise auch SCR-Katalysator-Einheiten sind im Strömungskanal angeordnet. Diese Kanalwände werden gebildet durch Wände von Rohren oder Wände von Gehäusen und dem Außengehäuse oder durch sonstige Bauteile wie Substrate etc., die mit In- nen- und/oder Außenflächen den Abgasstrom führen und die den Strömungskanal hauptsächlich in rechtwinkliger Richtung zur Strömungsrichtung, aber auch grund- sätzlich begrenzen. Dabei begrenzt die jeweilige Wand den Strömungskanal in Be- zug auf die jeweilige mittige Strömungsachse nach innen oder nach außen. In dem besonderen Fall einer Wärmetransferzone begrenzt dieselbe Wand einen Kanalab- schnitt des Strömungskanals nach innen und einen anderen Kanalabschnitt des Strö- mungskanals nach außen. Oder zumindest begrenzt dieselbe Wand einen Kanalab- schnitt einer Wärmetransferzone in eine andere Richtung als einen anderen Kanal- abschnitt der Wärmetransferzone. Als Kanalabschnitt ist ein Teilstück des Strö- mungskanals in Strömungsrichtung zu verstehen. Unter der Strömungsrichtung ist die grundsätzliche Hauptströmungsrichtung innerhalb des Strömungskanals zu ver- stehen. Die Strömungsrichtung ändert sich relativ zur zentralen Achse des Außengehäuses. Sonstige von der Hauptströmungsrichtung abweichenden Strö- mungsrichtungen sind für die hier maßgebliche Definition der gegenständlichen Merkmale nur dann relevant, wenn explizit darauf Bezug genommen wird. Einzelne in Strömungsrichtung nacheinander angeordnete Punkte werden als stromab ange- ordnet bezeichnet. Entsprechend werden entgegen der Strömungsrichtung angeord- nete Punkte als stromauf angeordnet bezeichnet. Einzelne Bauteile sind dünn- oder einwandige Blechteile, insbesondere die Wärmetransferzonen. A flow duct within the meaning of the invention is a device that directs the flow of exhaust gas and is formed by the duct walls that carry the exhaust gas and possibly also including the wall of the outer housing. The outer housing, in which the flow channel is arranged, is designed as a box. The exhaust gas flows through the flow channel in a flow direction. All components, such as the SCR catalytic converter units, are arranged in the flow channel. These duct walls are formed by walls of pipes or walls of housings and the outer housing or by other components such as substrates, etc., which guide the exhaust gas flow with inner and/or outer surfaces and which mainly direct the flow duct in a direction perpendicular to the direction of flow, but also fundamentally limit. In this case, the respective wall delimits the flow channel in relation to the respective central flow axis inwards or outwards. In the particular case of a heat transfer zone, the same wall delimits one channel section of the flow channel inwards and another channel section of the flow channel outwards. Or at least the same wall delimits a channel section of a heat transfer zone in a different direction than another channel section of the heat transfer zone. A section of the flow channel in the direction of flow is to be understood as a channel section. The direction of flow is to be understood as meaning the basic main direction of flow within the flow channel. The flow direction changes relative to the central axis of the outer casing. Other flow directions that deviate from the main flow direction are only relevant for the relevant definition of the features in question if they are explicitly referred to. Individual points arranged one after the other in the direction of flow are referred to as arranged downstream. Correspondingly, points arranged against the direction of flow are referred to as arranged upstream. Individual components are thin or single-walled sheet metal parts, especially the heat transfer zones.
Grundsätzlich können die Rohre und Katalysatoren neben einem runden Querschnitt auch einen ovalen Querschnitt oder auch einen Querschnitt mit mehreren geraden Seitenflächen in Form eines Polygons aufweisen. Jedes den Strömungskanal bil- dende Bauteil steht unmittelbar in Kontakt mit dem Abgasstrom. In principle, the tubes and catalytic converters can have not only a round cross section but also an oval cross section or a cross section with a plurality of straight side surfaces in the form of a polygon. Each component forming the flow channel is in direct contact with the flow of exhaust gas.
Je nach Prozess innerhalb dieser Vorrichtung hat der Abgasstrom auf der einen Seite eines beidseitig umströmten Bauteils eine andere Temperatur als auf der anderen Seite. Die Bauweise aus Blech ermöglicht einen Wärmeübertrag durch das jeweilige Bauteil von dem heißeren Abgasstrom in den relativ kälteren Abgasstrom. Dieser Wärmeeintrag wird nicht nur beeinflusst durch die Temperaturdifferenz von der In- nenseite zu der Außenseite und durch die Länge des jeweiligen Abschnitts in Strö- mungsrichtung oder der Verweildauer des Abgasstroms, sondern auch durch die Strömungsrichtung. Werden die Innen- und die Außenseite in gleicher Richtung durchströmt, dann nimmt die Temperaturdifferenz in Strömungsrichtung ab. Bei einer entgegengesetzten Durchströmung bleibt die Temperaturdifferenz konstanter. Stromab, stromauf bezieht sich auf den Strömungskanal und die im Strömungskanal gegebene Strömungsrichtung. Dabei gilt per Definition stromab und stromauf auch in Bezug auf ein Abgasteilchen, das sich im Strömungskanal in einer sich ändernden Strömungsrichtung bewegt. Das Teilchen ist beispielsweise zu einem Zeitpunkt t1 an einer Position in axialer Richtung eines Rohrs auf der Innenseite des Rohrs und zu einem Zeitpunkt t2 größer t1 an einer Position in axialer Richtung auf der Außenseite des Rohrs. Depending on the process within this device, the exhaust gas flow has a different temperature on one side of a component around which flow occurs on both sides than on the other side. The sheet metal construction enables heat to be transferred through the respective component from the hotter exhaust gas stream to the relatively colder exhaust gas stream. This heat input is not only influenced by the temperature difference from the inside to the outside and by the length of the respective section in the flow direction or the dwell time of the exhaust gas flow, but also by the flow direction. If the air flows through the inside and outside in the same direction, the temperature difference in the direction of flow decreases. If the flow is in the opposite direction, the temperature difference remains more constant. Downstream, upstream refers to the flow channel and the flow direction given in the flow channel. By definition, downstream and upstream also apply in relation to an exhaust gas particle that moves in a changing flow direction in the flow channel. The particle is, for example, at a time t1 at a position in the axial direction of a tube on the inside of the tube and at a time t2 greater than t1 at a position in the axial direction on the outside of the tube.
Ineinander angeordnete Kanalabschnitte werden auch als „duct-in-duct“ bezeichnet. Im Sinne dieser Erfindung definiert eine solche „duct-in-duct“-Konstruktion oder -An- ordnung zwei stromab nacheinander und nebeneinander angeordnete Kanalabschnitte, die eine gemeinsame Kanalwand aufweisen, durch die die Wärme vom wärmeren Abgasstrom zum kälteren Abgasstrom geleitet wird. Die derart über- tragene Wärme wird als passive Wärme oder passive Wärmezufuhr bezeichnet. Ne- beneinander bedeutet im Wesentlichen in einer Richtung rechtwinklig zur Strömungs- richtung nebeneinander. Über die gemeinsame Kanalwand wird unmittelbar Wärme von einem heißeren Abgas in einem der beiden Kanalabschnitte auf ein kühleres Abgas in dem anderen Kanalabschnitt übertragen. Mittel zur Vergrößerung der Ober- fläche der Wand des jeweiligen Kanalabschnitts sind dabei wahlweise miterfasst. Nicht erfasst von einer „duct-in-duct“ Anordnung sind Monolithen wie Katalysatoren oder Filter in den benachbarten Kanalabschnitten, weil der Monolith nicht den unmit- telbaren Wärmeübertrag vom Abgasstrom auf die Kanalwand ermöglicht. Die „duct- in-duct“ Anordnung dient dazu, die Wärme des Abgasstroms auf die Kanalwand zu übertragen und stromab der jeweiligen „duct-in-duct“ Anordnung eine bessere Reak- tion im SCR-Katalysator zu erreichen. Durch einen Monolithen Monolithen in dem jeweiligen Kanalabschnitt wäre der Wärmeübertrag des gesamten Abgasstroms nicht möglich, weil der Abgasstrom nicht direkt mit Kanalwand in Berührung kommt, son- dern nur mit dem Monolithen. Der Abgasstrom wird erfindungsgemäß auch in der „duct-in-duct“-Anordnung durch die Kanalwand geleitet und nicht durch den Monolit- hen. Der Abgasstrom wird erfindungsgemäß auch in der „duct-in-duct“-Anordnung Die gemeinsame Kanalwand ist bevorzugt einwandig, sie kann aber auch doppel- oder mehrwandig sein. Im Sinne dieser Erfindung ist mit dem Merkmal „duct-in-duct“ auch eine Anordnung erfasst, bei der der Abgasstrom von einem Kanal auf mehrere Kanäle aufgeteilt wird, solange das Merkmal einer gemeinsamen Kanalwand für alle Kanäle und für den gesamten Abgasstrom zu demselben Zeitpunkt t erfüllt ist. Channel sections arranged one inside the other are also referred to as "duct-in-duct". For the purposes of this invention, such a “duct-in-duct” construction or arrangement defines two downstream ones after the other and one next to the other Duct sections that have a common duct wall through which the heat is conducted from the warmer exhaust gas flow to the colder exhaust gas flow. The heat transferred in this way is referred to as passive heat or passive heat input. Side-by-side means essentially side-by-side in a direction perpendicular to the direction of flow. Heat is transferred directly from a hotter exhaust gas in one of the two duct sections to a cooler exhaust gas in the other duct section via the common duct wall. Means for enlarging the surface of the wall of the respective channel section are optionally also included. Monoliths such as catalytic converters or filters in the adjacent duct sections are not covered by a “duct-in-duct” arrangement, because the monolith does not enable direct heat transfer from the exhaust gas flow to the duct wall. The "duct-in-duct" arrangement serves to transfer the heat of the exhaust gas flow to the duct wall and to achieve a better reaction in the SCR catalytic converter downstream of the respective "duct-in-duct" arrangement. A monolith monolith in the respective duct section would not allow the heat transfer of the entire exhaust gas flow because the exhaust gas flow does not come into direct contact with the duct wall but only with the monolith. According to the invention, the exhaust gas flow is also conducted in the “duct-in-duct” arrangement through the duct wall and not through the monolith. According to the invention, the exhaust gas flow is also in the “duct-in-duct” arrangement. The common duct wall is preferably single-walled, but it can also be double-walled or multi-walled. For the purposes of this invention, the feature "duct-in-duct" also covers an arrangement in which the exhaust gas flow is divided from one channel to several channels, as long as the feature of a common channel wall for all channels and for the entire exhaust gas flow at the same time t is fulfilled.
Abgasbehandlungseinrichtungen mit zwei hintereinander geschalteten SCR- Katalysatoren sind aus der US 6,444,177 B1 bekannt. Nach der DE 697 04 351 T2 ist eine Gehäuseanordnung mit einer stromab oder stromauf weiterer Monolithen an- geordneten SCR-Katalysatoreinheit mit einer Position für die Zuführung von Reduk- tionsmittel bekannt. Jeweils zwei Einheiten von Monolithen befinden sich in ineinan- der liegenden Kanalabschnitten. Der Abgasstrom wird in diesen Kanalabschnitten jedoch durch die Katalysatoren geleitet und nicht durch die Kanalabschnitte als Teil des Strömungskanals. Die DE 100 22 981 A1 nimmt ohne Bezug zu einem Gehäuse die theoretische Anordnung von zwei stromab nacheinander angeordneten SCR- Katalysatoreinheiten mit jeweils einer separaten Zuführung von Reduktionsmittel vor- weg. Exhaust gas treatment devices with two SCR catalytic converters connected in series are known from US Pat. No. 6,444,177 B1. DE 697 04 351 T2 discloses a housing arrangement with an SCR catalytic converter unit arranged downstream or upstream of further monoliths with a position for the supply of reducing agent. Two units of monoliths are located in each other in the channel sections. However, the exhaust gas flow is conducted through the catalytic converters in these channel sections and not through the channel sections as part of the flow channel. DE 100 22 981 A1 makes no reference to a housing the theoretical arrangement of two SCR catalytic converter units arranged one after the other downstream, each with a separate supply of reducing agent.
Aufgabe ist es, mit der vom Abgasstrom in das Außengehäuse eingebrachten Wär- meenergie die Hydrolysereaktion zu maximieren und gleichzeitig zusätzliche Energie zu sparen. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass stromab der ersten SCR- Katalysator-Einheit und stromauf der zweiten SCR-Katalysator-Einheit eine zweite Öffnung im Außengehäuse für das Einspritzen von Zusatzstoff in den Strömungska- nal vorgesehen ist und der Strömungskanal zwei hintere Kanalabschnitte mit einer gemeinsamen hinteren Kanalwand aufweist, wobei die beiden hinteren Kanalab- schnitte in einer Richtung rechtwinklig zu der Strömungsrichtung nebeneinander und in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind und ein hinteres Paar bilden, wobei der zweite Kanalabschnitt des hinteren Paares stromab der ersten SCR- Katalysator-Einheit angeordnet ist. Das Abgasgehäuse in Form einer Box weist hin- tereinander geschaltete SCR-Einheiten auf, bei der für jede der beiden hintereinan- der geschalteten SCR-Einheiten eine separate Einspritzung für Reduktionsmittel vor- gesehen ist. Das Außengehäuse bildet insbesondere im Bereich der Öffnung einen Teil des Strömungskanals. Durch das Einbringen des Reduktionsmittels an mehreren Positionen entlang des Strömungskanals wird eine ähnliche Wirkung erreicht wie durch die Verlängerung der Messstrecke. Denn an jeder der Positionen wird eine entsprechend kleinere Menge an Reduktionsmittel eingebracht, für die der notwen- dige Strömungsweg für eine gleichmäßige Verteilung und Hydrolyse entsprechend kleiner ist. Erfindungswesentlich ist es dabei, dass die beiden ersten SCR-Einheiten in einem als Box gestalteten Außengehäuse angeordnet sind. Die Box hat den ther- mischen Vorteil, dass die Wärme, die über die Kanalwände entlang des gesamten Strömungskanals abgegeben wird, zunächst für ein relativ hohes Temperaturniveau des gesamten Abgasstroms in der Box sorgt, weil sie eine thermisch geschlossene Einheit bildet. Dieser Vorteil überwiegt gegenüber dem Nachteil des geringen Platz- angebots in einem als Box gestalteten Außengehäuse. Erfindungsgemäß wird er- reicht, dass noch ausreichend passive Wärme stromab der ersten SCR-Katalysator- Einheit vorhanden ist, um die Hydrolyse vor der zweiten SCR-Katalysator-Einheit und nicht die vor der ersten SCR-Katalysator-Einheit zu unterstützen. Diese Maßnahme dient dazu, die passive Wärmezufuhr vor der zweiten SCR-Katalysator-Einheit zu gewährleisten. The task is to maximize the hydrolysis reaction with the thermal energy introduced into the outer housing by the exhaust gas flow and at the same time to save additional energy. The object is achieved in that downstream of the first SCR catalytic converter unit and upstream of the second SCR catalytic converter unit, a second opening is provided in the outer housing for injecting additive into the flow channel and the flow channel has two rear channel sections with a common one rear channel wall, the two rear channel sections being arranged next to one another in a direction perpendicular to the direction of flow and one after the other in the direction of flow and forming a rear pair, the second channel section of the rear pair being arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit. The exhaust housing in the form of a box has SCR units connected in series, in which a separate injection for reducing agent is provided for each of the two SCR units connected in series. The outer housing forms part of the flow channel, particularly in the area of the opening. By introducing the reducing agent at several positions along the flow channel, a similar effect is achieved as by lengthening the measuring section. This is because a correspondingly smaller quantity of reducing agent is introduced at each of the positions, for which the necessary flow path for uniform distribution and hydrolysis is correspondingly smaller. It is essential to the invention that the first two SCR units are arranged in an outer housing designed as a box. The box has the thermal advantage that the heat emitted via the channel walls along the entire flow channel initially ensures a relatively high temperature level for the entire exhaust gas flow in the box because it forms a thermally closed unit. This advantage outweighs the disadvantage of the limited space available in an outer housing designed as a box. What is achieved according to the invention is that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This measure serves to ensure the passive supply of heat in front of the second SCR catalytic converter unit.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Öffnung im Außengehäuse vorgese- hen ist und das Außengehäuse im Bereich der Öffnung einen Teil des Strömungska- nals bildet. Dadurch wird erreicht, dass kein zusätzliches Bauteil im Außengehäuse zum Anschließen des Injektors an den Strömungskanal notwendig ist. It can also be advantageous for this if the opening is provided in the outer housing and the outer housing forms part of the flow channel in the area of the opening. This means that no additional component is required in the outer housing to connect the injector to the flow channel.
Ergänzend kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass stromab der Öffnung und stromauf der SCR-Katalysator-Einheit ein Mischrohr oder ein Mischer als stati- sches Mischelement vorgesehen ist. Das Mischrohr bildet dabei weder eine Auf- nahme noch ein Lager für den Injektor. In addition, it can advantageously be provided that a mixing tube or a mixer is provided as a static mixing element downstream of the opening and upstream of the SCR catalytic converter unit. The mixing tube forms neither a seat nor a bearing for the injector.
Ferner kann es zur Nutzung der übertragenen Wärme vorteilhaft sein, wenn der Strö- mungskanal zwei vordere Kanalabschnitte mit einer gemeinsamen vorderen Kanal- wand aufweist, wobei die beiden vorderen Kanalabschnitte in einer Richtung recht- winklig zu einer Strömungsrichtung nebeneinander und in Strömungsrichtung nach- einander angeordnet sind und ein vorderes Paar als „duct-in-duct“ Anordnung für eine passive Wärmezufuhr bilden. Eine solche Geometrie wird als „duct-in-duct“ bezeich- net und dient als Wärmetransferzone für Wärme von einem heißen Abgasstrom zu einem relativ kälteren Abgasstrom. Diese Art der Wärmezufuhr in den relativ kälteren Abgasstrom wird mit passiver Wärmezufuhr umschrieben. Im Gegenteil dazu wird mit Hilfe einer zusätzlichen Einrichtung zum Erzeugen von thermischer Energie wie bei- spielsweise einem Brenner eine aktive Wärmezufuhr im Sinne dieser Erfindung um- schrieben. In order to use the transferred heat, it can also be advantageous if the flow channel has two front channel sections with a common front channel wall, the two front channel sections being arranged next to one another in a direction at right angles to a direction of flow and one after the other in the direction of flow and form a front pair as a "duct-in-duct" arrangement for passive heat supply. Such a geometry is referred to as “duct-in-duct” and serves as a heat transfer zone for heat from a hot exhaust stream to a relatively colder exhaust stream. This type of heat supply in the relatively colder exhaust gas flow is described as passive heat supply. On the contrary, an active supply of heat within the meaning of this invention is described with the aid of an additional device for generating thermal energy, such as a burner.
Es ist wesentlich, dass der Strömungskanal zwei weitere ein hinteres Paar bildende hintere Kanalabschnitte mit einer gemeinsamen hinteren Kanalwand aufweist, wobei die beiden hinteren Kanalabschnitte in einer Richtung rechtwinklig zu einer Strö- mungsrichtung im Strömungskanal nebeneinander und in Strömungsrichtung stromab nacheinander angeordnet sind eine „duct-in-duct“ Anordnung für eine pas- sive Wärmezufuhr bilden. Durch den hintereinander geschalteten zweifachen Wär- meaustausch innerhalb des Abgasstroms wird es möglich, die passive Wärmezufuhr im Strömungskanal zu verbessern und gleichzeitig über die gesamte Länge des Strömungskanals eine relativ ausgeglichene, aber auch für die Hydrolysereaktion ausreichend hohe Temperatur zu erreichen. It is essential that the flow duct has two further rear duct sections forming a rear pair with a common rear duct wall, the two rear duct sections being arranged next to one another in a direction at right angles to a direction of flow in the flow duct and one after the other in the direction of flow downstream a "duct in-duct” arrangement for a passive supply of heat. The sequential double heat exchange within the exhaust gas flow makes it possible to improve the passive heat supply in the flow channel and at the same time over the entire length of the Flow channel to achieve a relatively balanced, but also sufficiently high temperature for the hydrolysis reaction.
Das Abgasgehäuse in Form einer Box weist erfindungsgemäß zwei unabhängig von- einander funktionierende und als System hintereinander geschaltete „duct-in-duct“- Zonen auf, in denen jeweils eine „duct-in-duct“-Anordnung vorgesehen ist. Durch den hintereinander geschalteten zweifachen Wärmeaustausch innerhalb des Ab- gasstroms wird es möglich, die passive Wärmezufuhr im Strömungskanal zu verbes- sern und gleichzeitig über die gesamte Länge des Strömungskanals eine relativ aus- geglichene, aber auch für die Hydrolysereaktion ausreichend hohe Temperatur zu erreichen. Es wurde ermittelt, dass eine ausreichend hohe Temperatur in der zweiten ,,duct-in-duct“-Zone gewährleistet werden kann, wenn in der ersten „duct-in-duct“- Zone nicht der maximal mögliche, sondern nur der für eine Reaktion notwendige Wär- meaustausch realisiert wird. Für die zweite „duct-in-duct“-Zone bleibt auch aufgrund der Geometrie der Box ausreichend Wärme übrig. Die Geometrie des Außengehäu- ses als Box ist wesentlich, weil die Box eine thermisch geschlossene Einheit bildet, in der sich grundsätzlich die Wärme hält und über den Strömungskanal verteilt. In der Box werden ausreichend hohe Temperaturen in wichtigen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine erreicht, um das gesamte eingebrachte Reaktionsmittel einer Hydrolysereaktion zuzuführen und die nachgeordnete Reaktion mit einzelnen Komponenten des Abgases zu gewährleisten. Die Trennung der beiden Kanalab- schnitte der jeweiligen „duct-in-duct“-Zone durch nur eine und bevorzugt einfache oder einwandige Kanalwand ermöglicht einen optimalen Wärmeaustausch in der Wärmetransferzone, in der die Wärmeenergie mit wenig Verlusten und schnell durch die Kanalwand geleitet werden kann. According to the invention, the exhaust gas housing in the form of a box has two “duct-in-duct” zones that function independently of one another and are connected in series as a system, in each of which a “duct-in-duct” arrangement is provided. The sequential double heat exchange within the exhaust gas flow makes it possible to improve the passive heat supply in the flow channel and at the same time to achieve a relatively balanced temperature that is also sufficiently high for the hydrolysis reaction over the entire length of the flow channel. It was determined that a sufficiently high temperature can be guaranteed in the second "duct-in-duct" zone if the maximum possible temperature in the first "duct-in-duct" zone is only that for a reaction necessary heat exchange is realized. Due to the geometry of the box, sufficient heat remains for the second “duct-in-duct” zone. The geometry of the outer housing as a box is essential because the box forms a thermally closed unit in which the heat is basically retained and distributed via the flow channel. Sufficiently high temperatures are reached in the box in important operating states of the internal combustion engine in order to supply all of the reactants introduced to a hydrolysis reaction and to ensure the downstream reaction with individual components of the exhaust gas. The separation of the two channel sections of the respective "duct-in-duct" zone by only one and preferably simple or single-walled channel wall enables optimal heat exchange in the heat transfer zone, in which the heat energy can be conducted through the channel wall quickly and with little loss .
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn alle Kanalabschnitte in Strömungsrichtung nacheinander an- geordnet sind. Die Kanalabschnitte sind derart angeordnet, dass jedes theoretische Strömungsteilchen des Abgasstroms in dem Strömungskanal alle Kanalabschnitte durchströmt Dabei ist es nicht vorgesehen, dass der Abgasstrom in mehrere Kanal- abschnitte aufgeteilt wird. Erfindungsgemäß ist wesentlich, dass die Strömungsrichtungen in den beiden vorde- ren Kanalabschnitten entgegengesetzt und in den beiden hinteren Kanalabschnitten gleichgerichtet sind. Durch die unterschiedliche Wahl der relativen Strömungsrich- tungen kann auf die Temperaturdifferenzen Einfluss genommen werden, die sich ent- lang des jeweiligen Kanalabschnitts zwischen dem heißen Abgasstrom und dem kal- ten Abgasstrom einstellen. Damit kann die auszutauschende Wärmemenge gleich- mäßig auf beide „duct-in-duct“-Zonen bzw. beide Paare von Kanalabschnitten verteilt werden. In connection with the design and arrangement according to the invention, it can be advantageous if all channel sections are arranged one after the other in the direction of flow. The channel sections are arranged in such a way that each theoretical flow particle of the exhaust gas flow in the flow channel flows through all channel sections. It is not provided that the exhaust gas flow is divided into several channel sections. According to the invention, it is essential that the directions of flow are opposite in the two front channel sections and in the same direction in the two rear channel sections. The different selection of the relative flow directions can influence the temperature differences that occur along the respective channel section between the hot exhaust gas flow and the cold exhaust gas flow. In this way, the amount of heat to be exchanged can be evenly distributed over both “duct-in-duct” zones or both pairs of duct sections.
In Bezug auf nicht ausreichende Wärme aufgrund von kritischen Betriebsparametern im System kann es vorteilhaft sein, dass eine Einrichtung für eine aktive Wärmezu- fuhr in den Strömungskanal vorgesehen ist. An dem Abgasgehäuse in Form einer Box ist die Einrichtung zum Erzeugen thermischer Energie angeordnet und derart gestaltet, dass die thermische Energie gleichzeitig vor der ersten SCR-Einheit und vor der zweiten SCR-Einheit eingebracht wird. With regard to insufficient heat due to critical operating parameters in the system, it can be advantageous for a device for active heat supply into the flow channel to be provided. The device for generating thermal energy is arranged on the exhaust gas housing in the form of a box and is designed in such a way that the thermal energy is introduced in front of the first SCR unit and in front of the second SCR unit at the same time.
In Bezug auf separat eingebrachte aktive Wärmeenergie kann es von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung sein, wenn der Strömungskanal zwei wei- tere obere Kanalabschnitte mit einer gemeinsamen oberen Kanalwand aufweist, wo- bei die beiden oberen Kanalabschnitte in einer Richtung rechtwinklig zu einer Strö- mungsrichtung nebeneinander und in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind und ein oberes Paar bilden. Dadurch wird es möglich, die separate aktive Wär- mezufuhr zweifach zu nutzen, nämlich einmal in dem Kanal, in dem sie eingebracht wird, und ein zweites Mal an der indirekt erhitzten Außenseite dieser Kanalwand. Der Abgasstrom im Inneren der beiden oberen Kanäle kann ein erstes Mal direkt durch das heiße Gas von einem Brenner oder durch eine elektrische Wärmequelle erhitzt und einer ersten Hydrolysereaktion zugeführt werden. Die Kanalwand des entspre- chenden oberen Abschnitts des Strömungskanals, in den die aktive Wärme einge- bracht wird, wird dadurch ebenfalls erhitzt. Die Wärme dieser erhitzten Kanalwände wird über die Kanalwände nach außen vom inneren Strömungskanal auf die andere äußere Seite der Kanalwand zum äußeren Strömungskanal weggeführt. Dort wird die Wärme erfindungsgemäß durch den Abgasstrom weiter stromab ein zweites Mal ab- gegriffen, der dann einer zweiten Hydrolysereaktion zugeführt wird. Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn der erste Kanalabschnitt des hinteren Paares stromauf der ersten SCR-Katalysator-Einheit. Stromauf der ersten SCR-Katalysator- Einheit ist der Abgasstrom noch relativ heiß. Dadurch wird erreicht, dass noch aus- reichend passive Wärme stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit vorhanden ist, um die Hydrolyse vor der zweiten SCR-Katalysator-Einheit und nicht die vor der ers- ten SCR-Katalysator-Einheit zu unterstützen. With regard to separately introduced active thermal energy, it can be of particular importance for the present invention if the flow channel has two further upper channel sections with a common upper channel wall, with the two upper channel sections running in a direction perpendicular to a flow direction are arranged side by side and sequentially in the flow direction and form an upper pair. This makes it possible to use the separate active heat supply twice, namely once in the channel in which it is introduced and a second time on the indirectly heated outside of this channel wall. The exhaust gas flow inside the two upper channels can be heated a first time directly by the hot gas from a burner or by an electrical heat source and fed to a first hydrolysis reaction. The channel wall of the corresponding upper section of the flow channel into which the active heat is introduced is also heated as a result. The heat of these heated channel walls is carried away via the channel walls to the outside from the inner flow channel to the other outer side of the channel wall to the outer flow channel. According to the invention, the heat is tapped off there a second time further downstream by the exhaust gas flow, which is then fed to a second hydrolysis reaction. It can also be advantageous if the first channel section of the rear pair is upstream of the first SCR catalytic converter unit. The exhaust gas flow is still relatively hot upstream of the first SCR catalytic converter unit. This ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Kanalabschnitt des oberen Paares stromauf des ersten Kanalabschnitts des vorderen Paares und der zweite Kanalab- schnitt des oberen Paares stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit angeordnet ist. Hierdurch wird auch erreicht, dass noch ausreichend passive Wärme stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit vorhanden ist, um die Hydrolyse vor der zweiten SCR-Katalysator-Einheit und nicht die vor der ersten SCR-Katalysator-Einheit zu un- terstützen. Diese Maßnahme dient ebenfalls dazu, die passive Wärmezufuhr im Strö- mungskanal besser zu verteilen. It can also be advantageous if the first channel section of the upper pair is arranged upstream of the first channel section of the front pair and the second channel section of the upper pair is arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit. This also ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This measure also serves to better distribute the passive supply of heat in the flow channel.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der zweite Kanalabschnitt des oberen Paares stromauf des zweiten Kanalabschnitts des hinteren Paares angeordnet ist. Hierdurch wird mit einer dritten Maßnahme erreicht, dass noch ausreichend passive Wärme stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit vorhanden ist, um die Hydrolyse vor der zweiten SCR-Katalysator-Einheit und nicht die vor der ersten SCR-Katalysator- Einheit zu unterstützen. Auch dadurch wird die passive Wärmezufuhr im Strömungs- kanal besser verteilt. It can be advantageous here if the second channel section of the upper pair is arranged upstream of the second channel section of the rear pair. As a result, a third measure ensures that there is still sufficient passive heat downstream of the first SCR catalytic converter unit to support the hydrolysis before the second SCR catalytic converter unit and not before the first SCR catalytic converter unit. This also means that the passive supply of heat in the flow channel is better distributed.
Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn stromauf der SCR-Katalysator-Einheit eine Öffnung im Strömungskanal für das Einspritzen von Zusatzstoff in den Strömungska- nal vorgesehen ist. Der Zugang zu der jeweiligen SCR-Katalysator-Einheit durch das Außengehäuse in den Strömungskanal ist unabhängig davon vorzusehen, ob das Außengehäuse einen Teil des Strömungskanals bildet oder im Bereich der Öffnung der Strömungskanal beispielsweise durch das Mischrohr begrenzt wird. Finally, it can be advantageous if an opening is provided in the flow channel for injecting additive into the flow channel upstream of the SCR catalytic converter unit. Access to the respective SCR catalytic converter unit through the outer housing into the flow channel is to be provided regardless of whether the outer housing forms part of the flow channel or is limited in the area of the opening of the flow channel, for example by the mixing tube.
In Bezug auf einen möglichst langen Strömungskanal ist es von Vorteil, wenn strom- auf der Strömungskanal derart aufgebaut ist, dass der Strömungskanal den Ab- gasstrom vier- bis achtmal, bevorzugt sechsmal um 180° umlenkt oder faltet. Das Falten oder die Umlenkung erfolgt im Bereich oder in Richtung der Stirnseiten des Außengehäuses, sodass die hauptsächliche Strömungsrichtung im Wesentlichen entlang der zentralen Achse in beide Richtungen verläuft und der Richtungswechsel durch das Falten oder Umlenken gegeben ist With regard to the longest possible flow channel, it is advantageous if the flow channel upstream is constructed in such a way that the flow channel deflects or folds the exhaust gas flow four to eight times, preferably six times by 180°. The Folding or deflection takes place in the area or in the direction of the end faces of the outer housing, so that the main direction of flow runs essentially along the central axis in both directions and the change in direction is given by the folding or deflection
Die Ortsbezeichnungen „vorne“, „hinten“ und „oben“ dienen allein einer klaren Diffe- renzierung der Bauteile. Hinsichtlich der Funktion und der erfindungsgemäßen Wech- selwirkung kommt es nicht auf die geometrische Lage der Bauteile an. The location designations “front”, “back” and “top” only serve to clearly differentiate the components. With regard to the function and the interaction according to the invention, the geometric position of the components is not important.
Weitere vorteilhafte Merkmale sind nachstehend aufgelistet, die in einer speziellen Ausgestaltung auch in den Figuren dargestellt, aber nicht auf diese Ausgestaltungen beschränkt sind: Further advantageous features are listed below, which are also shown in the figures in a special embodiment, but are not limited to these embodiments:
- der Zusatzstoff wird durch die erste Öffnung in einer Richtung eingespritzt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die der Zusatzstoff durch die zweite Öffnung ein- gespritzt wird; - the additive is injected through the first port in a direction opposite to the direction in which the additive is injected through the second port;
- an der jeweiligen Öffnung sind ein oder mehrere Injektoren oder eine Aufnahme für einen oder mehrere Injektoren oder mehrere Öffnungen im Bereich der jeweili- gen Einspritzstelle vorgesehen; one or more injectors or a receptacle for one or more injectors or more openings in the area of the respective injection point are provided at the respective opening;
- der Strömungskanal verbindet das Zentralrohr mit dem ersten Mantelrohr und das erste Mantelrohr mit der ersten SCR-Katalysator-Einheit; - The flow channel connects the central tube to the first jacket tube and the first jacket tube to the first SCR catalytic converter unit;
- der Strömungskanal verbindet die erste SCR-Katalysator-Einheit mit dem zweiten Mantelrohr; - The flow channel connects the first SCR catalytic converter unit with the second jacket tube;
- das erste Mantelrohr ist stromauf und das zweite Mantelrohr stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit angeordnet; - The first jacket tube is arranged upstream and the second jacket tube downstream of the first SCR catalytic converter unit;
- die zweite SCR-Katalysator-Einheit ist stromab des zweiten Mantelrohrs angeord- net; das Zwischengehäuse ist mit einer Einrichtung für eine aktive Wärmezufuhr ge- koppelt; - zwischen dem Zentralrohr und der ersten Öffnung ist eine Filtereinheit mit einem Filterkörper und einem Filtergehäuse im Strömungskanal vorgesehen, wobei das Filtergehäuse einen Teil des Strömungskanals bildet; - the second SCR catalytic converter unit is arranged downstream of the second jacket tube; the intermediate housing is coupled to a device for active heat supply; - A filter unit with a filter body and a filter housing is provided in the flow channel between the central tube and the first opening, the filter housing forming part of the flow channel;
- zwischen 8 und 12, bevorzugt 9 Kanalabschnitte sind vorgesehen, die gerade und parallel zueinander sowie in Strömungsrichtung nacheinander angeordnet sind und die durch jeweils einen den Abgasstrom mindestens um 90° umlenkenden Kurvenabschnitt getrennt sind. - Between 8 and 12, preferably 9 channel sections are provided, which are arranged straight and parallel to one another and one after the other in the direction of flow and which are each separated by a curve section which deflects the exhaust gas flow by at least 90°.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren einer speziellen Ausgestaltung darge- stellt. Es zeigen: Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and shown in the figures of a special embodiment. Show it:
Figur 1 eine stilisierte Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem Außenge- häuse in Form einer Box; FIG. 1 shows a stylized sectional view of a device with an outer housing in the form of a box;
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Zentralrohrs mit zwei Mantelrohren und endseitigen Kragen; FIG. 2 shows an enlarged view of a central tube with two casing tubes and collars at the ends;
Figur 3-5 Schnittdarstellungen A-C gemäß Figur 1 ; Figure 3-5 sectional views A-C according to Figure 1;
Figur 6-8 Prinzipskizzen der Abgasbehandlung; Figure 6-8 Schematic sketches of the exhaust gas treatment;
Figur 9-10 Darstellungen von jeweils zwei Innengehäusen. Figure 9-10 representations of two inner housings.
Eine Vorrichtung 1 zum Leiten und zum Behandeln eines Abgasstroms weist wie in Figur 1 dargestellt ein Außengehäuse 2 in Form einer Box auf. In das Außengehäuse 2 wird der Abgasstrom über ein Einlassrohr 10 eingeleitet und über ein Auslassrohr 11 ausgeleitet. Das Einlassrohr 10 und das Auslassrohr 11 schließen jeweils am Au- ßengehäuse 2 an. Im Außengehäuse 2 ist ein Strömungskanal K angeordnet, der den Abgasstrom leitet und der das Einlassrohr 10 mit dem Auslassrohr 11 verbindet. Der Strömungskanal K beziehungsweise die Kanalwand des Strömungskanals K wird durch unterschiedliche Bauteile gebildet, wie Rohre, Gehäuse im Außengehäuse 2 und das Außengehäuse 2 selbst. Gemäß Figur 1 wird der Strömungskanal K ausge- hend vom Ende des Einlassrohrs 10 im Wesentlichen durch folgende in Strömungs- richtung S nacheinander angeordnete Bauteile gebildet: Verbindungsrohr 29, Kanalsegment 27 bestehend aus Zwischengehäuse 28 und Verbindungsrohr 29, Zentralrohr 20, Leitblech 23, Filtereinheit 6, Außengehäuse 2, erstes Mischrohr 25, Innengehäuse 50, erstes Mantelrohr 21 , Kragen 203, erste SCR-Katalysator-Einheit 31 , Außengehäuse 2, zweites Mischrohr 26, Innengehäuse 51 , zweites Mantelrohr 22, Kragen 204, zweite SCR-Katalysator-Einheit 32, Außengehäuse 2 und Rohr 30. Das Außengehäuse 2 bildet mit verschiedenen nicht näher bezifferten Teilen der Ge- häusewand unterschiedliche Abschnitte des Strömungskanals K. As shown in FIG. 1, a device 1 for guiding and treating an exhaust gas flow has an outer housing 2 in the form of a box. The exhaust gas flow is introduced into the outer housing 2 via an inlet pipe 10 and discharged via an outlet pipe 11 . The inlet pipe 10 and the outlet pipe 11 each connect to the outer housing 2 . A flow channel K is arranged in the outer housing 2 , which conducts the flow of exhaust gas and which connects the inlet pipe 10 to the outlet pipe 11 . The flow channel K or the channel wall of the flow channel K is formed by different components, such as tubes, housing in the outer housing 2 and the outer housing 2 itself. According to FIG. components arranged one after the other in direction S: connecting pipe 29, Channel segment 27 consisting of intermediate housing 28 and connecting pipe 29, central pipe 20, baffle plate 23, filter unit 6, outer housing 2, first mixing pipe 25, inner housing 50, first casing pipe 21, collar 203, first SCR catalytic converter unit 31, outer housing 2, second mixing pipe 26 , inner housing 51, second jacket tube 22, collar 204, second SCR catalytic converter unit 32, outer housing 2 and tube 30. The outer housing 2 forms different sections of the flow channel K with various parts of the housing wall that are not specified in detail.
Die Vorrichtung 1 ist teilweise symmetrisch zu einer zentralen Achse Z aufgebaut. Das Zentralrohr 20, die beiden Mantelrohre 21 , 22, die Filtereinheit 6 sowie das Zwi- schengehäuse 28 sind ebenso koaxial zu der zentralen Achse Z angeordnet wie eine separate Einrichtung 7 zum Zuführen von Brennstoff, die von außen an das Außen- gehäuse 2 angesetzt ist. Jede der beiden SCR-Katalysator-Einheiten 31 , 32 umfasst jeweils vier Katalysatoren 31 a-d, 32a-d, die gemäß der Schnittansicht A-A nach Figur 3 symmetrisch um jeweils 90° versetzt um die zentrale Achse Z umlaufend positio- niert sind. Im Außengehäuse 2 sind mehrere Zwischenböden zur Lagerung der Kom- ponenten vorgesehen. Zwischenböden 241 , 242 sind beispielhaft dargestellt. The device 1 is constructed partially symmetrically to a central Z axis. The central tube 20, the two jacket tubes 21, 22, the filter unit 6 and the intermediate housing 28 are also arranged coaxially to the central axis Z, as is a separate device 7 for supplying fuel, which is attached to the outer housing 2 from the outside . Each of the two SCR catalytic converter units 31, 32 comprises four catalytic converters 31a-d, 32a-d, which are positioned circumferentially around the central axis Z, symmetrically offset by 90° in each case according to the sectional view A-A according to FIG. Several shelves are provided in the outer housing 2 for storing the components. Shelves 241, 242 are shown as examples.
In dem Strömungskanal K sind insgesamt drei Wärmetransferzonen zum Übertragen von Wärme von einem heißen Abgasstrom zu einem relativ zum heißen Abgasstrom kälteren Abgasstrom vorgesehen. Speziell sind die Wärmetransferzonen als „duct-in- duct“ ausgebildet. Am Beispiel der vorderen Wärmetransferzone umfasst die „duct- in-duct“-Anordnung zwei Kanalabschnitte K1a, K1 b mit einer gemeinsamen vorderen Kanalwand KW1. Der Kanalabschnitt K1 a wird durch einen vorderen Teil des Zent- ralrohrs 20 gebildet. Der Kanalabschnitt K1 b wird durch den äußeren vorderen Teil des Zentralrohrs 20 nach innen begrenzt und durch die Innenseite des ersten Man- telrohrs 21 nach außen begrenzt. Die beiden Kanalabschnitte K1a, K1 b sind durch das Zentralrohr 20 und damit durch eine gemeinsame Kanalwand KW1 voneinander getrennt. Die beiden Kanalabschnitte K1a, K1b sind in einer Richtung rechtwinklig zu einer Strömungsrichtung S, in diesem Fall in radialer Richtung zu der zentrale Achse Z nebeneinander angeordnet. Zudem sind die beiden Kanalabschnitte K1a, K1 b in Strömungsrichtung S derart nacheinander angeordnet, dass der Abgasstrom nach dem ersten Kanalabschnitt K1a zunächst weitere Bauteile des Strömungska- nals K durchströmt, bevor er den zweiten Kanalabschnitt K1 b durchströmt. Diese beiden vorderen Kanalabschnitte K1a, K1b bilden ein vorderes Paar P1 von Kanal- abschnitten. In the flow channel K, a total of three heat transfer zones are provided for transferring heat from a hot exhaust gas stream to an exhaust gas stream that is colder relative to the hot exhaust gas stream. The heat transfer zones are specially designed as “duct-in-duct”. Using the front heat transfer zone as an example, the “duct-in-duct” arrangement comprises two channel sections K1a, K1b with a common front channel wall KW1. The channel section K1a is formed by a front part of the central tube 20 . The channel section K1b is bounded on the inside by the outer front part of the central tube 20 and bounded on the outside by the inside of the first casing tube 21 . The two channel sections K1a, K1b are separated from one another by the central tube 20 and thus by a common channel wall KW1. The two channel sections K1a, K1b are arranged next to one another in a direction perpendicular to a direction of flow S, in this case in a radial direction to the central axis Z. In addition, the two duct sections K1a, K1b are arranged one after the other in the flow direction S such that after the first duct section K1a, the exhaust gas flow first flows through other components of the flow duct K before it flows through the second duct section K1b. This The two front channel sections K1a, K1b form a front pair P1 of channel sections.
Ein zweites und hinteres Paar P2 von Kanalabschnitten K2a, K2b, die eine hintere Wärmetransferzone nach dem „duct-in-duct“-Prinzip bilden, umfasst den hinteren Teil des Zentralrohrs 20 sowie das zweite Mantelrohr 22. Auch hier begrenzt das Zentral- rohr 20 den Kanalabschnitt K2a nach außen und den Kanalabschnitt K2b nach innen. Das zweite Mantelrohr 22 begrenzt den Kanalabschnitt K2b nach außen. Aus dieser Anordnung ergibt sich die rechtwinklig zur Strömungsrichtung S angeordnete be- nachbarte Geometrie mit nur einer gemeinsamen Kanalwand KW2. Nach dem Ka- nalabschnitt K2a werden auch bei dem hinteren Paar zunächst weitere Bauteile des Strömungskanals K durchströmt, bevor der zweite Kanalabschnitt K2b durchströmt wird. A second and rear pair P2 of channel sections K2a, K2b, which form a rear heat transfer zone according to the "duct-in-duct" principle, includes the rear part of the central tube 20 and the second jacket tube 22. Here, too, the central tube 20 delimits the channel section K2a to the outside and the channel section K2b to the inside. The second jacket tube 22 delimits the channel section K2b to the outside. This arrangement results in the adjacent geometry arranged at right angles to the flow direction S with only one common channel wall KW2. After the channel section K2a, further components of the flow channel K are also initially flowed through in the rear pair before the second channel section K2b is flowed through.
Die dritte Wärmetransferzone mit einer gemeinsamen Kanalwand KW3 wird durch das obere Paar P3 von Kanalabschnitten K3a, K3b gebildet. Der Kanalabschnitt K3a wird durch das Kanalsegment 27 gebildet, das das Verbindungsrohr 29 und das Zwi- schengehäuse 28 umfasst und das den Kanalabschnitt K3a nach außen begrenzt und die gemeinsame Kanalwand KW3 bildet. Der Kanalabschnitt K3b wird nach in- nen durch das Verbindungsrohr 29 und das Zwischengehäuse 28 begrenzt. Nach außen bildet im Wesentlichen die Innenseite des Außengehäuses 2 die Grenze für den Kanalabschnitt K3b. The third heat transfer zone with a common channel wall KW3 is formed by the upper pair P3 of channel sections K3a, K3b. The duct section K3a is formed by the duct segment 27, which includes the connecting pipe 29 and the intermediate housing 28 and which outwardly delimits the duct section K3a and forms the common duct wall KW3. The channel section K3b is bounded on the inside by the connecting pipe 29 and the intermediate housing 28. On the outside, essentially the inside of the outer housing 2 forms the boundary for the channel section K3b.
Zudem sind zwei SCR-Katalysator-Einheiten 31 , 32 vorgesehen und stromauf jeder SCR-Katalysator-Einheit 31 , 32 ist jeweils ein Injektor 41a, 42a zum Einspritzen von Zusatzstoff angeordnet. In addition, two SCR catalytic converter units 31, 32 are provided and upstream of each SCR catalytic converter unit 31, 32 there is an injector 41a, 42a for injecting additive.
Die Art der Wärmeübertragung in den Wärmetransferzonen zu dem relativ kälteren Abgasstrom wird mit passiverWärmezufuhr umschrieben. Im Gegenteil dazu wird mit Hilfe der zusätzlichen am Außengehäuse 2 angeordneten Einrichtung 7 zum Erzeu- gen von thermischer Energie eine aktive Wärmezufuhr in den Abgasstrom erreicht. Hierzu ist im Zwischengehäuse 28 ein Flammrohr 70 vorgesehen, das vom Ab- gasstrom um- und durchströmt wird. Der heiße Abgasstrom durchströmt unmittelbar nacheinander den oberen Kanalabschnitt K3a, den vorderen Kanalabschnitt K1a und den hinteren Kanalabschnitt K2a. Zum ersten passiven Wärmeaustausch kommt es in dem vorderen Paar P1 im vorderen, äußeren Kanalabschnitt K1 b im ersten Man- telrohr 21 , nachdem dem Abgasstrom über einen Injektor 41a Reduktionsmittel zu- geführt wurde und bevor er in die erste SCR-Katalysator-Einheit 31 einströmt. Nach- folgend ist der hintere, äußere Kanalabschnitt K2b vorgesehen, um den Abgasstrom nach dem Zuführen von Reduktionsmittel mit einem Injektor 42a erneut passiv zu erwärmen, bevor er in die zweite SCR-Katalysator-Einheit 32 einströmt. Der obere, äußere Kanalabschnitt K3b ermöglicht, den Abgasstrom zusätzlich mit passiver Wärme an der Stelle zu versorgen, an der mit Hilfe der Einrichtung 7 dem Abgasstrom aktiv Wärme zugeführt wird. Die aktive Wärme wird im oberen Kanalabschnitt K3a zugeführt und über die gemeinsame Kanalwand KW3 passiv im oberen Kanalab- schnitt K3b an den Abgasstrom übertragen. Mit dem dritten Paar ist auch erreicht, dass der Abgasstrom vor der zweiten Behandlung mit Reduktionsmittel und nach ei- nem entsprechend langen Strömungsweg ein zweites Mal mit passiver Wärme ver- sorgt wird. Das erste Mal vor dem zweiten Injektor 42a vor dem Mischrohr 26 und das zweite Mal nach dem zweiten Mischrohr 26 unmittelbar vor der zweiten SCR- Katalysator-Einheit 32. The type of heat transfer in the heat transfer zones to the relatively colder exhaust gas stream is described as passive heat input. In contrast to this, an active supply of heat into the exhaust gas flow is achieved with the aid of the additional device 7 arranged on the outer housing 2 for generating thermal energy. For this purpose, a flame tube 70 is provided in the intermediate housing 28, through which the exhaust gas stream flows. The hot exhaust gas stream flows through the upper channel section K3a, the front channel section K1a and K1a in immediate succession the rear channel section K2a. The first passive heat exchange occurs in the front pair P1 in the front, outer channel section K1b in the first jacket tube 21 after the exhaust gas flow has been supplied with reducing agent via an injector 41a and before it flows into the first SCR catalytic converter unit 31 . The rear, outer channel section K2b is then provided in order to again passively heat the exhaust gas flow after the supply of reducing agent with an injector 42a, before it flows into the second SCR catalytic converter unit 32. The upper, outer channel section K3b makes it possible to additionally supply the exhaust gas flow with passive heat at the point at which heat is actively supplied to the exhaust gas flow with the aid of the device 7 . The active heat is supplied in the upper channel section K3a and passively transferred to the exhaust gas flow in the upper channel section K3b via the common channel wall KW3. The third pair also ensures that the exhaust gas flow is supplied with passive heat a second time before the second treatment with reducing agent and after a correspondingly long flow path. The first time before the second injector 42a before the mixing tube 26 and the second time after the second mixing tube 26 immediately before the second SCR catalytic converter unit 32.
Mit dieser Architektur wird erreicht, dass der Wärmetransfer in den drei „duct-in-duct“- Wärmetransferzonen nacheinander durchgeführt wird. Ein theoretisches Strömungs- teilchen wird dem hinteren Wärmetransfer erst dann zugeführt, wenn der vordere Wärmetransfer abgeschlossen ist. Entsprechend findet der obere Wärmetransfer erst dann statt, wenn der hintere Wärmetransfer abgeschlossen ist. Ein weiterer maßgeb- licher Aspekt der Architektur ist es, dass der Abgasstrom insgesamt sechs Mal gefal- tet, also um 180° umgelenkt wird. Ein dafür maßgebliches Bauteil ist der jeweils am Ende des Zentralrohrs 20 angeordnete und in Figur 2 verdeutlicht dargestellte Kragen 203, 204, der eine Faltung des Abgasstroms bewirkt, der aus dem jeweiligen Mantel- rohr 21 , 22 austritt und nach der Faltung in die Katalysatoren 31a-d, 32a-d einströmt. Der Kragen 203, 204 lenkt mit seiner Außenseite 203a, 204a den aus dem Mantelrohr 21 , 22 ausströmenden Abgasstrom um 180° um. Der Kragen 203 bildet an der Ein- lassseite 201 mit seiner Innenseite 203i einen Trichter für das in das Zentralrohr 20 einströmende Abgas und der Kragen 204 bildet an der Auslassseite 202 mit seiner Innenseite 204i einen Diffusor für das aus dem Zentralrohr 20 ausströmende Abgas. Die zahlreichen Strömungswege sind auch in den Figuren 3-5 verdeutlicht, welche jeweils einen Schnitt in einer Ebene zeigen, wie sie in Figur 1 erkennbar ist. Die dar- gestellten Öffnungen sind, soweit sie keine Bezugsziffern tragen, nicht näher be- schriebene Öffnungen in einem der Zwischenböden. Figur 3, ein Schnitt A-A durch die hintere Wärmetransferzone, lässt die vier Katalysatoren 32a-d erkennen, die um das Zentralrohr 20 und das zweite Mantelrohr 22 angeordnet sind. Im oberen Bereich ist das erste Mischrohr 25 im Schnitt dargestellt. Im unteren Bereich erkennt man in der Flucht das Rohr 30, welches den Abgasstrom im Außengehäuse 2 sammelt und in das Auslassrohr 11 führt. Der Schnitt B-B liegt in einem Zwischenboden 241 un- mittelbar vor den vier Katalysatoren 32a-d. Der Abgasstrom strömt im oberen Bereich aus dem ersten Mischrohr 25 in das Innengehäuse 50. Im unteren Bereich strömt das Abgas aus dem Innengehäuse 51 in das zweite Mantelrohr 22. Zudem strömt ein weiterer Teil des Abgasstroms aus den Katalysatoren 32a-d heraus und findet seinen Weg durch mehrere Öffnungen in dem Zwischenboden nach unten hin zum Rohr 30. Nach dem Schnitt C-C bewegt sich der Abgasstrom gemäß Figur 5 aus dem Verbin- dungsrohr 29 heraus in das Zwischengehäuse 28 hinein und umströmt das im Zwi- schengehäuse 28 angeordnete Flammrohr 70, welches koaxial zum Zentralrohr 20 angeordnet ist. Der aus den in diesem Schnitt nicht dargestellten Katalysatoren 31a- d austretende Abgasstrom findet seinen Weg durch nicht näher bezifferte Öffnungen in einem Zwischenboden hin zu dem zweiten Mischrohr 26. Stromab des Zentralrohrs 20 ist ein Leitblech 23 vorgesehen, durch das eine Verteilung des Abgasstroms auf einen wiederum stromab vorgesehenen Filterkörper 60 der Filtereinheit 6 erfolgt, der in einem Filtergehäuse 61 gelagert ist. With this architecture it is achieved that the heat transfer is carried out in the three "duct-in-duct" heat transfer zones one after the other. A theoretical flow particle is only fed to the rear heat transfer when the front heat transfer is complete. Correspondingly, the upper heat transfer only takes place when the rear heat transfer is complete. Another significant aspect of the architecture is that the exhaust gas flow is folded a total of six times, i.e. deflected by 180°. A decisive component for this is the collar 203, 204, which is arranged at the end of the central tube 20 and is shown clearly in FIG -d, 32a-d flows in. The collar 203, 204 deflects the exhaust gas stream flowing out of the jacket pipe 21, 22 by 180° with its outer side 203a, 204a. The collar 203 forms on the inlet side 201 with its inside 203i a funnel for the exhaust gas flowing into the central tube 20 and the collar 204 forms on the outlet side 202 with its inside 204i a diffuser for the exhaust gas flowing out of the central tube 20. The numerous flow paths are also illustrated in FIGS. 3-5, which each show a section in a plane as can be seen in FIG. The openings shown are, insofar as they do not have reference numbers, openings in one of the intermediate bases that are not described in detail. FIG. 3, a section AA through the rear heat transfer zone, shows the four catalytic converters 32a-d, which are arranged around the central tube 20 and the second casing tube 22. The first mixing tube 25 is shown in section in the upper area. In the lower area, the pipe 30 can be seen in alignment, which collects the flow of exhaust gas in the outer housing 2 and leads it into the outlet pipe 11 . Section BB is in an intermediate floor 241 directly in front of the four catalytic converters 32a-d. In the upper area, the exhaust gas stream flows out of the first mixing tube 25 into the inner housing 50. In the lower area, the exhaust gas flows out of the inner housing 51 into the second jacket tube 22. Another part of the exhaust gas stream also flows out of the catalytic converters 32a-d and finds its way through several openings in the intermediate floor downwards to the pipe 30. After section CC, the exhaust gas flow moves out of the connecting pipe 29 into the intermediate housing 28 according to FIG is arranged to the central tube 20. The exhaust gas flow emerging from the catalytic converters 31a-d, not shown in this section, finds its way through unspecified openings in an intermediate floor to the second mixing tube 26. A baffle plate 23 is provided downstream of the central tube 20, through which the exhaust gas flow is distributed to in turn downstream provided filter body 60 of the filter unit 6 takes place, which is mounted in a filter housing 61.
In den Figuren 6 bis 8 sind verschiedene vereinfachte Modelle für die passive und aktive Wärmezufuhr dargestellt, die sich mit der vorstehend beschriebenen konkreten Geometrie einer Box verwirklichen lassen. Für eine bessere Übersicht wird bei diesen Modellen auf die Darstellung von Außengehäuse, Einlassrohr, Auslassrohr, Ka- nalsegment und Zwischengehäuse sowie weiteren Bauteilen verzichtet. Nach Figur 6 strömt das noch relativ heiße Abgas in das Zentralrohr 20 und wird nach der Injek- tion mit dem ersten Injektor 41a mit Reduktionsmittel in der vorderen „duct-in-duct“- Anordnung durch die gemeinsame vordere Kanalwand KW1 das erste Mal im ersten Mantelrohr 21 passiv erwärmt, bevor es in die erste SCR-Katalysator-Einheit 31 einströmt. Danach erfolgt die zweite Injektion mit dem Injektor 42a im zweiten Misch- rohr 26 und die zweite passive Erwärmung in der hinteren „duct-in-duct“-Anordnung durch die zweite gemeinsame Kanalwand KW2, bevor es die zweite SCR- Katalysator-Einheit 32 durchströmt. Ergänzend zu den passiven Erwärmungen wird gemäß Figur 7 dem Abgasstrom unmittelbar nach dem Einströmen in die Box aktive Wärme über die Einrichtung 7 zugeführt. Die weitere Möglichkeit, von dem aktiv er- hitzten Abgasstrom passive Wärme über eine „duct-in-duct“-Anordnung abzugreifen, ist in Figur 8 dargestellt, nach der der Abgasstrom vor dem Eintreten in das zweite Mischrohr 26 durch die gemeinsame dritte Kanalwand KW3 passive Wärme auf- nimmt. Various simplified models for the passive and active supply of heat are shown in FIGS. 6 to 8, which can be realized with the concrete geometry of a box described above. For a better overview, the outer housing, inlet pipe, outlet pipe, duct segment and intermediate housing as well as other components are not shown on these models. According to FIG. 6, the still relatively hot exhaust gas flows into the central pipe 20 and after injection with the first injector 41a with reducing agent in the front “duct-in-duct” arrangement through the common front duct wall KW1 for the first time in the first Casing tube 21 is passively heated before it enters the first SCR catalytic converter unit 31 flows in. The second injection then takes place with the injector 42a in the second mixing tube 26 and the second passive heating in the rear "duct-in-duct" arrangement through the second common duct wall KW2 before it flows through the second SCR catalytic converter unit 32 . In addition to the passive heating, according to FIG. 7, active heat is supplied to the exhaust gas flow via the device 7 immediately after it has flowed into the box. The other possibility of tapping passive heat from the actively heated exhaust gas flow via a "duct-in-duct" arrangement is shown in FIG absorbs passive heat.
Das Herzstück der Box-Geometrie, wie sie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, bilden die beiden Innengehäuse 50, 51 , die in den Figuren 9 und 10 dargestellt sind. Das jeweilige Innengehäuse 50, 51 verbindet das Mischrohr 25, 26 mit dem Mantelrohr 21 , 22, auf das folgend stromab die Katalysatoren 32a-32d angeordnet sind. Die das Mantelrohr 21 , 22 umgreifende Gestaltung der beiden Innengehäuse 50, 51 ermög- licht es, die beiden Gehäuse um das Mantelrohr 21 , 22 herum aneinander anzuord- nen und gleichzeitig zwei Abgasströme unabhängig voneinander und entgegenge- setzt in Richtung der zentralen Achse Z durch das Außengehäuse 2 zu führen. The core of the box geometry, as shown in FIGS. 1 to 5, is formed by the two inner housings 50, 51, which are shown in FIGS. 9 and 10. The respective inner housing 50, 51 connects the mixing tube 25, 26 to the casing tube 21, 22, on which the catalytic converters 32a-32d are arranged downstream. The design of the two inner housings 50, 51 encompassing the jacket tube 21, 22 makes it possible to arrange the two housings around the jacket tube 21, 22 next to one another and at the same time to have two exhaust gas flows independently of one another and in opposite directions in the direction of the central axis Z to lead the outer housing 2.
Das jeweilige Innengehäuse 50, 51 ist um die zentrale Achse Z herum angeordnet und schließt ein Volumen ein, das das Mischrohr 25, 26 in seiner Funktion als Ein- lassstutzen sowie das Mantelrohr 21 , 22 in seiner Funktion als Auslassstutzen ver- bindet. Das Innengehäuse begrenzt völlig unabhängig vom Außengehäuse ein sepa- rates oder eigenes Volumen. Der Einlassstutzen 25, 26 ist parallel und azentrisch zu der zentralen Achse Z und der Auslassstutzen 21 , 22 relativ zum Innengehäuse 50, 51 und in axialer Richtung der zentralen Achse Z gegenüberliegend zum Einlassstut- zen 25, 26 und koaxial zu der zentralen Achse Z angeordnet. Das Innengehäuse 50, 51 ist mit dem Zentralrohr 20 derart kombiniert, dass das Zentralrohr 20 das Innen- gehäuse 50, 51 vollständig durchsetzt, wobei das Innengehäuse 50, 51 gegenüber dem Zentralrohr 20 abgedichtet ist. Zwei gleiche Innengehäuse 50, 51 in radialer Richtung zur zentralen Achse Z aneinander positioniert bilden ein punktsymmetri- sches Gesamtgehäuse G mit zwei getrennten Kammern, wobei das Gesamtgehäuse G eine um die gleiche zentrale Achse Z umlaufende Kontur zum Befestigen in einem Außengehäuse 2 aufweist. Die Innengehäuse 51 , 52 weisen jeweils eine gleiche randseitige Außenkontur auf, die zu dem Gesamtgehäuse G zusammengesetzt einen um die zentrale Achse Z kreisförmig, elliptisch oder stetig umlaufenden äußeren Kra- gen 52 ergibt. Das Außengehäuse 2 weist einen Zwischenboden 242 auf, in den die Innengehäuse 50, 51 eingesetzt sind. Das Innengehäuse 50, 51 weist eine um den Auslassstutzen 21 , 22 umlaufende und halbkreisförmige, das Volumen begrenzende Kontur auf, die konzentrisch zu der zentralen Achse Z ist. Die Geometrie eines ein- zelnen Zwischengehäuses 50 ist in Figur 10 näher dargestellt. The respective inner housing 50, 51 is arranged around the central axis Z and encloses a volume which connects the mixing tube 25, 26 in its function as an inlet connection and the jacket tube 21, 22 in its function as an outlet connection. The inner housing delimits a separate or dedicated volume, which is completely independent of the outer housing. The inlet port 25, 26 is parallel and acentric to the central axis Z and the outlet port 21, 22 relative to the inner housing 50, 51 and in the axial direction of the central axis Z opposite to the inlet port zen 25, 26 and coaxial with the central axis Z . The inner housing 50, 51 is combined with the central tube 20 in such a way that the central tube 20 completely penetrates the inner housing 50, 51, with the inner housing 50, 51 being sealed off from the central tube 20. Two identical inner housings 50, 51 positioned next to one another in the radial direction to the central axis Z form a point-symmetrical overall housing G with two separate chambers, the overall housing G having a contour running around the same central axis Z for attachment in one Outer housing 2 has. The inner housings 51, 52 each have the same outer contour on the edge side, which, when combined to form the overall housing G, results in an outer collar 52 that runs around the central axis Z in a circular, elliptical or continuous manner. The outer housing 2 has an intermediate base 242 into which the inner housings 50, 51 are inserted. The inner housing 50, 51 has a volume-limiting semi-circular contour which runs around the outlet socket 21, 22 and is concentric with the central axis Z. The geometry of an individual intermediate housing 50 is shown in more detail in FIG.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (1 ) zum Leiten und zum Behandeln eines Abgasstroms mit a) einem Außengehäuse (2) und einem an das Außengehäuse (2) anschlie- ßenden Einlassrohr (10) und einem an das Außengehäuse (2) anschließen- den Auslassrohr (11 ), b) einem im Außengehäuse (2) angeordneten und den Abgasstrom leitenden Strömungskanal (K) mit einer Kanalwand und mit mehreren Kanalabschnitten, der das Einlassrohr (10) mit dem Auslassrohr (11 ) verbindet, c) einer in den Strömungskanal (K) integrierten ersten SCR-Katalysator- Einheit (31 ) und einer stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) im Strömungskanal (K) angeordneten zweiten SCR-Katalysator-Einheit (32), d) einer stromauf der ersten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) vorgesehenen ers- ten Öffnung (41 ) im Strömungskanal (K) für das Einspritzen von Zusatzstoff in den Strömungskanal (K), dadurch gekennzeichnet, dass e) stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) und stromauf der zweiten SCR-Katalysator-Einheit (32) eine zweite Öffnung (42) im Strömungskanal (K) für das Einspritzen von Zusatzstoff in den Strömungskanal (K) vorgesehen ist, f) wobei der Strömungskanal (K) zwei hintere Kanalabschnitte (K2a/b) mit ei- ner gemeinsamen hinteren Kanalwand (KW2) aufweist, wobei die beiden hin- teren Kanalabschnitte (K2a/b) in einer Richtung rechtwinklig zu der Strö- mungsrichtung (S) nebeneinander und in Strömungsrichtung (S) nacheinander angeordnet sind und ein hinteres Paar (P2) als „duct-in-duct“ Anordnung für eine passive Wärmezufuhr bilden und g) der zweite Kanalabschnitt (K2b) des hinteren Paares (P2) stromab der ers- ten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) angeordnet ist. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (41 , 42) im Außengehäuse (2) vorgesehen ist und das Außengehäuse (2) im Bereich der Öffnung (41 , 42) einen Teil des Strömungskanals (K) bildet. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Öffnung (41 , 42) und stromauf der SCR-Katalysator-Einheit (31 , 32) ein Mischrohr (25, 26) oder ein Mischer als statisches Mischelement vorgesehen ist. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Strömungskanal (K) zwei vordere Kanalabschnitte (K1a/b) mit einer gemeinsamen vorderen Kanalwand (KW1 ) aufweist, wobei die bei- den Kanalabschnitte (K1a/b) in einer Richtung rechtwinklig zu einer Strö- mungsrichtung (S) in diesem Strömungskanal (K) nebeneinander und in Strö- mungsrichtung (S) nacheinander angeordnet sind und ein vorderes Paar (P1 ) als „duct-in-duct“ Anordnung für eine passive Wärmezufuhr bilden. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Einrichtung (7) für eine aktive Wärmezufuhr in den Strö- mungskanal (K) vorgesehen ist. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Strömungskanal (K) zwei weitere obere Kanalabschnitte (K3a/b) mit einer gemeinsamen oberen Kanalwand (KW3) aufweist, wobei die beiden oberen Kanalabschnitte (K3a/b) in einer Richtung rechtwinklig zu einer Strömungsrichtung nebeneinander und in Strömungsrichtung (S) nacheinan- der angeordnet sind und ein oberes Paar (P3) bilden. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Kanalabschnitt (K2a) des hinteren Paares (P2) strom- auf der ersten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) angeordnet ist. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanalabschnitt (K3a) des oberen Paares (P3) stromauf des ersten Ka- nalabschnitts (K1 a) des vorderen Paares (P1 ) und der zweite Kanalabschnitt (K3b) des oberen Paares (P3) stromab der ersten SCR-Katalysator-Einheit (31 ) angeordnet ist. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanalabschnitt (K3b) des oberen Paares (P3) stromauf des zweiten Kanalabschnitts (K2b) des hinteren Paares (P2) angeordnet ist. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Öffnungen (41 , 42) in Bezug zu einer zentralen Achse (Z) gegenüberliegend am Außengehäuse (2) und/oder in radialer Rich- tung versetzt am Außengehäuse (2) angeordnet sind. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (S) zwischen jeweils zwei der folgenden Bauteile das vordere Paar (P1 ) und zwischen jeweils zwei der folgenden Bauteile jeweils das hintere Paar (P2) angeordnet ist: erste Öffnung (41 ) erstes Mischrohr (25) erste SCR-Katalysator-Einheit (31 ) zweite Öffnung (42) zweites Mischrohr (26) zweite SCR-Katalysator-Einheit (32). Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Strömungskanal (K) derart aufgebaut ist, dass der Strö- mungskanal (K) den Abgasstrom vier- bis achtmal, bevorzugt sechsmal umDevice (1) for guiding and treating an exhaust gas flow with a) an outer housing (2) and an inlet pipe (10) adjoining the outer housing (2) and an outlet pipe (11) adjoining the outer housing (2). , b) a flow channel (K) arranged in the outer housing (2) and guiding the flow of exhaust gas, having a channel wall and having a plurality of channel sections, which connects the inlet pipe (10) to the outlet pipe (11), c) one integrated into the flow channel (K). first SCR catalytic converter unit (31) and a second SCR catalytic converter unit (32) arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit (31) in the flow channel (K), d) one upstream of the first SCR catalytic converter unit ( 31) provided first opening (41) in the flow channel (K) for injecting additive into the flow channel (K), characterized in that e) downstream of the first SCR catalytic converter unit (31) and upstream of the second SCR Catalyst unit (32) a second opening (42) is provided in the flow channel (K) for injecting additive into the flow channel (K), f) the flow channel (K) having two rear channel sections (K2a/b) with a ner common rear channel wall (KW2), the two rear channel sections (K2a/b) being arranged next to one another in a direction at right angles to the direction of flow (S) and one after the other in the direction of flow (S) and a rear pair (P2) form as a “duct-in-duct” arrangement for passive heat supply and g) the second channel section (K2b) of the rear pair (P2) is arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit (31). Device (1) according to claim 1, characterized in that the opening (41, 42) is provided in the outer housing (2) and the outer housing (2) in the region of the opening (41, 42) forms part of the flow channel (K). Device (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that downstream of the opening (41, 42) and upstream of the SCR catalytic converter unit (31, 32) a mixing tube (25, 26) or a mixer as a static mixing element is provided. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channel (K) has two front channel sections (K1a/b) with a common front channel wall (KW1), the two channel sections (K1a/b) are arranged next to one another in a direction perpendicular to a direction of flow (S) in this flow channel (K) and one after the other in the direction of flow (S) and a front pair (P1) as a "duct-in-duct" arrangement for passive heat supply form. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a device (7) for an active supply of heat in the flow channel (K) is provided. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow channel (K) has two further upper channel sections (K3a/b) with a common upper channel wall (KW3), the two upper channel sections (K3a/b) are arranged side by side in a direction perpendicular to a flow direction and sequentially in the flow direction (S) to form an upper pair (P3). Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first channel section (K2a) of the rear pair (P2) is arranged upstream of the first SCR catalytic converter unit (31). Device (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the first channel section (K3a) of the upper pair (P3) upstream of the first channel section (K1 a) of the front pair (P1) and the second channel section (K3b) of the upper pair (P3) is arranged downstream of the first SCR catalytic converter unit (31). Device (1) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the second channel section (K3b) of the upper pair (P3) is arranged upstream of the second channel section (K2b) of the rear pair (P2). Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the two openings (41, 42) in relation to a central axis (Z) opposite on the outer housing (2) and / or offset in the radial direction on the outer housing (2) are arranged. Device (1) according to one of the preceding claims 8 to 11, characterized in that in the direction of flow (S) between each two of the following components, the front pair (P1) and between each two of the following components each rear pair (P2) is arranged : first opening (41) first mixing pipe (25) first SCR catalytic converter unit (31) second opening (42) second mixing pipe (26) second SCR catalytic converter unit (32). Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the flow channel (K) is constructed such that the flow channel (K) the exhaust gas flow four to eight times, preferably six times
180° umlenkt oder faltet. 180° deflects or folds.
Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das vordere Paar (P1 ) durch ein Zentralrohr (20) und ein um das Zentralrohr (20) herum oder koaxial zu dem Zentralrohr (20) angeordnetes erstes Mantelrohr (21 ) gebildet ist, wobei ein erster Teil des Zentralrohrs (20) die gemeinsame vordere Kanalwand (KW1 ) bildet, das Zentralrohr (20) koaxial zu der zentralen Achse (Z) angeordnet ist und das hintere Paar (P2) durch das Zentralrohr (20) und ein um das Zentralrohr (20) herum oder koaxial zu dem Zentralrohr (20) angeordnetes zweites Mantelrohr (22) gebildet ist und ein zweiter Teil des Zentralrohrs (20) die gemeinsame hintere Kanalwand (KW2) bildet. System bestehend aus einer Vorrichtung zum Behandeln von Abgas nach ei- nem der vorhergehenden Ansprüche und einer Abgasanlage für eine Verbren- nungskraftmaschine, wobei die Abgasanlage ein Krümmersystem, ein System mit einem Oxidationskatalysator, ein Rohrsystem und ein Schalldämpfersys- tem sowie Sensoren umfasst. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the front pair (P1) is arranged by a central tube (20) and a first jacket tube (21 ) is formed, wherein a first part of the central tube (20) forms the common front channel wall (KW1), the central tube (20) is arranged coaxially to the central axis (Z) and the rear pair (P2) through the central tube (20) and a second casing tube (22) arranged around the central tube (20) or coaxially to the central tube (20) and a second part of the central tube (20) forming the common rear channel wall (KW2). System consisting of a device for treating exhaust gas according to one of the preceding claims and an exhaust system for an internal combustion engine, wherein the exhaust system comprises a manifold system, a system with an oxidation catalyst, a pipe system and a silencer system and sensors.
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