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Número de publicaciónDE102016003742 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE201610003742
Fecha de publicación5 Oct 2017
Fecha de presentación31 Mar 2016
Fecha de prioridad31 Mar 2016
También publicado comoCN107269361A
Número de publicación1610003742, 201610003742, DE 102016003742 A1, DE 102016003742A1, DE 2016/10003742 A1, DE-A1-102016003742, DE102016003742 A1, DE102016003742A1, DE1610003742, DE2016/10003742A1, DE201610003742
InventoresPlamen Toshev, Francis Nana, Andreas Döring
SolicitanteMan Diesel & Turbo Se
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Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Abgasnachbehandlungssystem, Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben The exhaust aftertreatment system, the internal combustion engine and method for operating the same traducido del alemán
DE 102016003742 A1
Resumen  traducido del alemán
Abgasnachbehandlungssystem (3) einer Brennkraftmaschine, nämlich SCR-Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, mit einem SCR-Katalysator (9), mit einer zum SCR-Katalysator (9) führenden Abgaszuleitung (8) und mit einer vom SCR-Katalysator (9) wegführenden Abgasableitung (11), mit einer der Abgaszuleitung (8) zugeordneten Einbringeinrichtung (16) zum Einbringen eines Reduktionsmittels, insbesondere von Ammoniak oder einer Ammoniak-Vorläufersubstanz, in das Abgas, und mit einer von der Abgaszuleitung (8) stromabwärts der Einbringeinrichtung (16) bereitgestellten Mischstrecke (18) zum Mischen des Abgases mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators (9), wobei die Abgaszuleitung (8) und die Abgasableitung (11) an einer gemeinsamen Seite (19) eines den SCR-Katalysator (9) aufnehmenden Reaktorraums (10) angreifen und/oder sich an der gemeinsamen Seite (19) in den Reaktorraum (10) erstrecken, wobei zwischen der Abgaszuleitung (8) und der Abgasableitung (11) ein The exhaust aftertreatment system (3) of an internal combustion engine, namely SCR exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, having an SCR catalytic converter (9), leading to a the SCR catalytic converter (9) exhaust gas feed line (8) and leading away with the SCR catalytic converter (9) exhaust gas discharge line ( assigned 11), (with one of the exhaust-gas feed line 8) introducing device (16) for introducing a reducing agent, in particular ammonia or an ammonia precursor into the exhaust, and with a (on the exhaust gas feed line 8) downstream of the introducing device (16) provided mixing section (18) for mixing the exhaust gas with the reducing agent upstream of the SCR catalyst (9), wherein the exhaust gas feed line (8) and the flue gas discharge (11) on a common side (19) of the SCR catalyst (9) accommodating the reactor space (10 ) attack and / or (at the common side 19) in the reactor space (10), wherein (between the exhaust gas feed line (8) and the flue gas discharge 11) Bypass (12) zum SCR-Katalysator (9) oder Reaktorraum (10) ausgebildet ist, und wobei in den Bypass (12) ein Absperrelement (13) geschaltet ist. Bypass (12) is formed of the SCR catalyst (9) or the reactor chamber (10), and wherein a shut-off element (13) is connected in the bypass (12).
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Reclamaciones(16)  traducido del alemán
  1. Abgasnachbehandlungssystem ( Aftertreatment system ( 3 3 ) einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator ( ) Of an internal combustion engine (with a catalyst 9 9 ), mit einer zum Katalysator ( ), With one (to the catalyst 9 9 ) führenden Abgaszuleitung ( ) Leading flue gas supply line ( 8 8th ) und mit einer vom Katalysator ( and with) a (from the catalyst 9 9 ) wegführenden Abgasableitung ( ) Leading away exhaust gas discharge line ( 11 11 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuleitung ( ), Characterized in that the exhaust gas feed line ( 8 8th ) und die Abgasableitung ( ) And the exhaust gas discharge line ( 11 11 ) an einer gemeinsamen Seite ( ) (On a common side 19 19 ) eines den Katalysator ( ) Of the catalyst ( 9 9 ) aufnehmenden Reaktorraums ( ) Accommodating the reactor space ( 10 10 ) angreifen und/oder sich an der gemeinsamen Seite ( ) Attack and / or (at the common side 19 19 ) in den Reaktorraum ( ) (In the reactor chamber 10 10 ) erstrecken, und dass zwischen der Abgaszuleitung ( ), And that between the exhaust gas feed line ( 8 8th ) und der Abgasableitung ( ) And the exhaust gas discharge line ( 11 11 ) ein Bypass ( ), A bypass ( 12 12 ) zum SCR-Katalysator ( ) (For the SCR catalyst 9 9 ) oder Reaktorraum ( () Or reactor space 10 10 ) ausgebildet ist, wobei in den Bypass ( is formed), where (in the bypass 12 12 ) ein Absperrelement ( ) A shut-off ( 13 13 ) geschaltet ist. ) Is connected.
  2. Abgasnachbehandlungssystem ( Aftertreatment system ( 3 3 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beispielsweise um einen SCR-, CH4-, oder HCHO-Oxidations-Katalysator handelt. ) According to claim 1, characterized in that it is, for example, is an SCR, CH4, or HCHO oxidation catalyst.
  3. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass ( The exhaust aftertreatment system according to claim 1, characterized in that the bypass ( 12 12 ) stromabwärts einer Einbringeinrichtung ( ) Downstream of a delivery device ( 16 16 ) zum Einbringen eines Reduktionsmittels, insbesondere von Ammoniak oder einer Ammoniak-Vorläufersubstanz, in das Abgas im Bereich einer Mischstrecke ( ) For introducing a reducing agent, in particular ammonia or an ammonia-precursor, (in the exhaust gas in the region of a mixing zone 18 18 ) zum Mischen des Abgases mit dem Reduktionsmittel von der Abgaszuleitung ( ) (For mixing the exhaust gas with the reducing agent from the exhaust gas supply line 8 8th ) in Richtung auf die Abgasableitung ( ) (In the direction of the flue gas discharge 11 11 ) abzweigt. ) Branches.
  4. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuleitung ( The exhaust aftertreatment system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust gas feed line ( 8 8th ) mit einem stromabwärtigen Ende ( ) (With a downstream end 15 15 ) in den Reaktorraum ( ) (In the reactor chamber 10 10 ) mündet, und dass mit diesem stromabwärtigen Ende ( ), And in that (with this downstream end 15 15 ) der Abgaszuleitung ( () Of the exhaust gas supply line 8 8th ) ein Prallelement ( ) A baffle ( 20 20 ) zusammenwirkt, das relativ zum stromabwärtigen Ende ( ) Cooperates, the (relative to the downstream end 15 15 ) der Abgaszuleitung ( () Of the exhaust gas supply line 8 8th ) verlagerbar ist. ) Can be displaced.
  5. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Bypass ( The exhaust aftertreatment system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the (in the bypass 12 12 ) geschaltete Absperrelement ( ) Connected shut-off element ( 13 13 ) ein Absperrventil ist, das betriebssituationsabhängig geöffnet oder geschlossen ist. is) a check valve which is operatively depending on the situation opened or closed.
  6. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des in den Bypass ( The exhaust aftertreatment system according to claim 4 and 5, characterized in that the position of the (in the bypass 12 12 ) geschalteten Absperrventils von der Position des Prallelements ( ) Connected shut-off valve (from the position of the impact member 20 20 ) relativ zum stromabwärtigen Ende ( ) (Relative to the downstream end 15 15 ) der Abgaszuleitung ( () Of the exhaust gas supply line 8 8th ) abhängig ist. ) Depends.
  7. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Bypass ( The exhaust aftertreatment system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the (in the bypass 12 12 ) geschaltete Absperrelement ( ) Connected shut-off element ( 13 13 ) eine Berstscheibe ist. ) Is a rupture disk.
  8. Abgasnachbehandlungssystem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe abhängig von einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Abgaszuleitung ( The exhaust aftertreatment system of claim 7, characterized in that the bursting disc (depending on a pressure difference between the pressure in the exhaust-gas feed line 8 8th ) und dem Druck in der Abgasableitung ( ) And the pressure in the exhaust gas discharge line ( 11 11 ) öffnet. ) Opens.
  9. Abgasnachbehandlungssystem Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Berstscheibe eine Einrichtung zugeordnet ist, welche die Berstscheibe öffnet. The exhaust aftertreatment system of claim 7 or 8, characterized in that the rupture disk is associated with a device which opens the rupture disk.
  10. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Öffnen der Berstscheibe Druckluft auf die Berstscheibe richtet. The exhaust aftertreatment system according to claim 9, characterized in that the means for opening the rupture disc compressed air directed towards the bursting disc.
  11. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasableitung ( The exhaust aftertreatment system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the exhaust gas discharge line ( 11 11 ) zumindest abschnittsweise die Abgaszuleitung ( ) At least in sections, the exhaust gas supply line ( 8 8th ) außen umgibt, und dass der Bypass ( ) Surrounds the outside, and that (the bypass 12 12 ) zum Katalysator ( ) (To the catalyst 9 9 ) oder Reaktorraum ( () Or reactor space 10 10 ) in dem oder benachbart zu dem Bereich ausgebildet ist, in dem Abgasableitung ( ) Is formed in or adjacent to the area (in the flue gas discharge 11 11 ) und Abgaszuleitung ( (), And exhaust gas supply line 8 8th ) außen umgibt. ) Surrounds the outside.
  12. Brennkraftmaschine ( Internal combustion engine ( 1 1 ), insbesondere mit einem Dieselkraftstoff oder mit einem Schwerölkraftstoff betriebene Brennkraftmaschine, mit einem Abgasnachbehandlungssystem ( (), In particular with a diesel fuel or a heavy oil fuel powered internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system 3 3 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11. ) According to one of claims 1 to 11.
  13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein mehrstufiges Abgasaufladungssystem ( Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that it provides a multi-stage exhaust gas charging system ( 2 2 ) mit einem eine Hockdruckturbine ( ) (With a high pressure turbine 6 6 ) umfassenden ersten Abgasturbolader ( ) Comprising the first exhaust gas turbocharger ( 4 4 ) und einem eine Niederdruckturbine ( ) And a low pressure turbine ( 7 7 ) umfassenden zweiten Abgasturbolader ( ) Comprising the second exhaust gas turbocharger ( 5 5 ) aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem ( ), Wherein the exhaust aftertreatment system ( 3 3 ) zwischen die Hockdruckturbine ( ) (Between the high pressure turbine 6 6 ) und die Niederdruckturbine ( ) And the low pressure turbine ( 7 7 ) geschaltet ist. ) Is connected.
  14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einstufig aufgeladenen Motoren das AGN-System stromauf der Abgasturbine angeordnet ist. Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that at one stage supercharged engines, the AGN system upstream of the exhaust turbine is arranged.
  15. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Bypass ( A method of operating an internal combustion engine according to claim 11 or 12, characterized in that the (in the bypass 12 12 ) geschaltete Absperrelement ( ) Connected shut-off element ( 13 13 ) dann geöffnet wird, die Brennkraftmaschine in einem Kaltstartbetriebsmodus betrieben wird und/oder wenn ein von Brennkraftmaschine bereitzustellendes Moment dynamisch erhöht wird und/oder wenn das Abgasnachbehandlungssystem ( ) Is then opened, the internal combustion engine is operated in a cold start mode and / or when to be mobilized from the internal combustion engine torque is dynamically increased and / or when the exhaust gas aftertreatment system ( 3 3 ), insbesondere der SCR-Katalysator ( (), In particular, the SCR catalyst 9 9 ), verstopft ist. ) Is blocked.
  16. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12 mit einem Abgasnachbehandlungssystem ( A method of operating an internal combustion engine according to claim 11 or 12 with an exhaust aftertreatment system ( 3 3 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Bypass ( ) According to claim 3, characterized in that the (in the bypass 12 12 ) geschaltete Absperrelement ( ) Connected shut-off element ( 13 13 ) dann geöffnet wird, wenn das mit dem stromabwärtigen Ende ( ) Is then opened when the (to the downstream end 15 15 ) der Abgaszuleitung ( () Of the exhaust gas supply line 8 8th ) zusammenwirkende Prallelement ( ) Cooperating baffle ( 20 20 ) die Abgaszuleitung ( ) The exhaust-gas feed line ( 8 8th ) versperrt. ) Blocked.
Descripción  traducido del alemán
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine. The invention relates to an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system and a method for operating such an engine.
  • [0002] [0002]
    Bei Verbrennungsprozessen in stationären Brennkraftmaschinen, die zum Beispiel in Kraftwerken zum Einsatz kommen, sowie bei Verbrennungsprozessen in nichtstationären Brennkraftmaschinen, die zum Beispiel auf Schiffen zum Einsatz kommen, entstehen Stickoxide, wobei diese Stickoxide typischerweise bei der Verbrennung schwefelhaltiger, fossiler Brennstoffe, wie Kohle, Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Schweröl oder Dieselkraftstoffen entstehen. In combustion processes in stationary internal combustion engines, which are, for example, in power plants for use, as well as in combustion processes in non-stationary internal combustion engines, which are, for example, on ships, oxides of nitrogen, said nitrogen oxides typically used in the combustion of sulfur-containing fossil fuels such as coal, bituminous coal arise lignite, fuel oil, heavy oil or diesel fuels. Daher sind solchen Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme zugeordnet, die der Reinigung, insbesondere der Entstickung, des die Brennkraftmaschine verlassenden Abgases dienen. Therefore, such an internal combustion engine exhaust aftertreatment systems are assigned to serve the cleaning, especially the removal of nitrogen, of the internal combustion engine exhaust gas leaving.
  • [0003] [0003]
    Zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas kommen in aus der Praxis bekannten Abgasnachbehandlungssystemen in erster Linie sogenannte SCR-Katalysatoren zum Einsatz. so-called SCR catalysts are known from practice exhaust aftertreatment systems primarily used for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas. In einem SCR-Katalysator erfolgt eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden, wobei für die Reduktion der Stickoxide Ammoniak (NH 3 ) als Reduktionsmittel benötigt wird. In an SCR catalyst, a selective catalytic reduction of nitrogen oxides, whereby for the reduction of nitrogen oxides ammonia (NH 3) is required as a reductant. Das Ammoniak bzw. eine Ammoniak-Vorläufersubstanz, wie zum Beispiel Urea, wird hierzu stromaufwärts des SCR-Katalysators in flüssiger Form in das Abgas eingebracht, wobei das Ammoniak bzw. die Ammoniak-Vorläufersubstanz stromaufwärts des SCR-Katalysators mit dem Abgas vermischt wird. The ammonia or an ammonia precursor such as urea, is for this purpose introduced upstream of the SCR catalyst in liquid form into the exhaust gas, wherein the ammonia or the ammonia precursor upstream of the SCR catalyst with the exhaust gas is mixed. Hierzu sind nach der Praxis Mischstrecken zwischen der Einbringung des Ammoniaks bzw. der Ammoniak-Vorläufersubstanz und dem SCR-Katalysator vorgesehen. For this purpose, mixing paths between the introduction of the ammonia or the ammonia precursor substance and the SCR catalyst provided according to the practice.
  • [0004] [0004]
    Obwohl mit aus der Praxis bekannten Abgasnachbehandlungssystemen, die einen SCR-Katalysator umfassen, bereits erfolgreich eine Abgasnachbehandlung, insbesondere eine Stickoxidreduzierung, erfolgen kann, besteht Bedarf daran, die Abgasnachbehandlungssysteme weiter zu verbessern. Although successfully, an exhaust aftertreatment, in particular a reduction of nitrogen oxides occur with known from practice exhaust aftertreatment systems including an SCR catalyst, there is a need to further improve the exhaust aftertreatment systems. Insbesondere besteht Bedarf daran, bei einer kompakten Bauform solcher Abgasnachbehandlungssysteme eine effektive Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. In particular, there is a need to allow effective exhaust aftertreatment in a compact design such exhaust aftertreatment systems.
  • [0005] [0005]
    Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen. On this basis, the present invention provides a novel exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system and a method for operating such an engine has for its object to provide.
  • [0006] [0006]
    Diese Aufgabe wird durch ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst. This object is solved by an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine according to Claim. 1 Erfindungsgemäß greifen die Abgaszuleitung und die Abgasableitung an einer gemeinsamen Seite eines den SCR-Katalysator aufnehmenden Reaktorraums an und/oder dieselben erstrecken sich an der gemeinsamen Seite des Reaktorraums in den Reaktorraum hinein, wobei zwischen der Abgaszuleitung und der Abgasableitung ein Bypass zum SCR-Katalysator oder Reaktorraum ausgebildet ist, und wobei in den Bypass ein Absperrelement geschaltet ist. According to the invention, the exhaust gas feed line and the flue gas discharge on a common side of the SCR catalyst receiving reactor space attack and / or they are located along the common side of the reactor chamber into the reactor chamber into it, wherein between the exhaust gas feed line and the flue gas discharge a bypass to the SCR catalyst, or reactor space is formed, and wherein a shut-off element is connected in the bypass. Diese Ausführung eines Abgasnachbehandlungssystems ermöglicht bei einer kompakten Bauform eine effektive Abgasnachbehandlung. This embodiment of an exhaust aftertreatment system allows for effective exhaust gas treatment in a compact design. Es kann auf eine lange Bypassleitung, die sich um den Reaktorraums herum erstreckt, verzichtet werden. It can be dispensed with a long by-pass line, which extends around the reactor space around.
  • [0007] [0007]
    Nach einer vorteilhaften Weiterbildung zweigt der Bypass stromabwärts der Einbringeinrichtung im Bereich der Mischstrecke von der Abgaszuleitung in Richtung auf die Abgasableitung ab. According to an advantageous further development of the bypass branches off in the direction of the flue gas discharge downstream of the introducing means in the area of the mixing section of the exhaust-gas feed line. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders kompakte Bauform sowie effektive Abgasnachbehandlung. This version allows a particularly compact design and effective exhaust aftertreatment.
  • [0008] [0008]
    Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das in den Bypass geschaltete Absperrelement ein Absperrventil oder eine Berstscheibe. According to an advantageous further development of the switched into the bypass shut-off element is a shut-off valve or a rupture disk. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders kompakte Bauform sowie effektive Abgasnachbehandlung. This version allows a particularly compact design and effective exhaust aftertreatment.
  • [0009] [0009]
    Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung mündet die Abgaszuleitung mit einem stromabwärtigen Ende in den Reaktorraum, wobei mit diesem stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung ein Prallelement zusammenwirkt, das relativ zum stromabwärtigen Ende der Abgaszuleitung verlagerbar ist. According to a further advantageous development, the exhaust gas feed line opens at a downstream end into the reactor space, cooperates with the downstream end of the exhaust gas supply line, a baffle element, which is displaceable relative to the downstream end of the exhaust gas supply line. Das Prallelement ermöglicht eine noch kompakte Bauform und eine noch effektivere Abgasnachbehandlung. The impact element enables even more compact design and a more effective exhaust aftertreatment.
  • [0010] [0010]
    Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umgibt die Abgasableitung zumindest abschnittsweise die Abgaszuleitung außen vorzugsweise konzentrisch, wobei der Bypass zum SCR-Katalysator oder Reaktorraum in dem oder benachbart zu dem Bereich ausgebildet ist, in dem Abgasableitung und Abgaszuleitung außen umgibt, vorzugsweise konzentrisch zueinander verlaufen. According to a further advantageous development, the exhaust gas discharge surrounds at least sections of the exhaust-gas feed line outside preferably concentrically, wherein the bypass is formed to the SCR catalytic converter or reactor space in or adjacent to the region surrounding in the flue gas discharge and exhaust gas lead outside, preferably concentric to one another. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders kompakte Bauform sowie effektive Abgasnachbehandlung. This version allows a particularly compact design and effective exhaust aftertreatment.
  • [0011] [0011]
    Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist in Anspruch 11 definiert. The internal combustion engine according to the invention is defined in claim. 11 Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine sind in Ansprüchen 13 und 14 definiert. The method according to the invention for operating the internal combustion engine are defined in claims. 13 and 14
  • [0012] [0012]
    Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Preferred developments of the invention emerge from the subclaims and the following description. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention, but are not limited to, explained in more detail on hand of the drawing. Dabei zeigt: In which:
  • [0013] [0013]
    1 1 : eine schematisierte, perspektivische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem; : Shows a schematic, perspective view of an internal combustion engine with an exhaust aftertreatment system according to the invention;
  • [0014] [0014]
    2 2 : ein Detail des Abgasnachbehandlungssystems der A detail of the exhaust aftertreatment system 1 1 ; ; und and
  • [0015] [0015]
    3 3 : ein Detail der A detail of 2 2 . ,
  • [0016] [0016]
    Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, so zum Beispiel einer stationären Brennkraftmaschine in einem Kraftwerk oder einer auf einem Schiff zum Einsatz kommenden, nichtstationären Brennkraftmaschine. The present invention concerns an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine, such as a stationary engine in a power plant or a future on a ship for use, non-stationary internal combustion engine. Insbesondere kommt das Abgasnachbehandlungssystem an einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine zum Einsatz. In particular, the exhaust gas treatment system is operated at a heavy oil marine diesel engine for use. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem und ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with such exhaust-gas treatment system and a method for operating the internal combustion engine.
  • [0017] [0017]
    1 1 zeigt eine Anordnung aus einer Brennkraftmaschine shows an arrangement of an internal combustion engine 1 1 mit einem Abgasaufladungssystem with an exhaust gas charging system 2 2 und einem Abgasnachbehandlungssystem and an exhaust aftertreatment system 3 3 . , Bei der Brennkraftmaschine In the internal combustion engine 1 1 kann es sich um instationäre oder stationäre Brennkraftmaschine handeln, insbesondere um eine instationär betriebene Schiffsbrennkraftmaschine. It may be transient or stationary internal combustion engine, in particular an unsteady ship powered internal combustion engine. Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine Exhaust gas, the cylinders of the internal combustion engine 1 1 verlässt, wird im Abgasaufladungssystem leaves, is in the exhaust gas charging system 2 2 genutzt, um aus der thermischen Energie des Abgases mechanische Energie zur Verdichtung von dem Verbrennungsmotor used to from the thermal energy of the exhaust mechanical energy for the compression of the internal combustion engine 1 1 zuzuführender Ladeluft zu gewinnen. to win to be supplied to the charge air.
  • [0018] [0018]
    So zeigt so shows 1 1 eine Brennkraftmaschine an internal combustion engine 1 1 mit einem Abgasaufladungssystem bzw. Abgasturboaufladungssystem with an exhaust gas charging system and exhaust gas turbocharging system 2 2 , welches mehrere Abgasturbolader umfasst, nämlich einen ersten, hochdruckseitigen Abgasturbolader Comprising a plurality of exhaust-gas turbocharger, namely a first, high pressure side exhaust turbocharger 4 4 und einen zweiten, niederdruckseitigen Abgasturbolader and a second, low-pressure-side exhaust turbocharger 5 5 . ,
  • [0019] [0019]
    Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine Exhaust gas, the cylinders of the internal combustion engine 1 1 verlässt, strömt zunächst über eine Hochdruckturbine leaves, first flows through a high pressure turbine 6 6 des ersten Abgasturboladers the first exhaust gas turbocharger 1 1 und wird in derselben entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie in einem Hochdruckverdichter des ersten Abgasturboladers and is in the same relaxed, wherein this energy recovered in a high pressure compressor of the first exhaust gas turbocharger 4 4 genutzt wird, um Ladeluft zu verdichten. is used to compress charge air.
  • [0020] [0020]
    In Strömungsrichtung des Abgases gesehen ist stromabwärts des ersten Abgasturboladers is seen in the flow direction of the exhaust gas downstream of the first exhaust gas turbocharger 4 4 der zweite Abgasturbolader the second exhaust gas turbocharger 5 5 angeordnet, über welchen Abgas, welches bereits die Hochdruckturbine arranged through which the exhaust gas, which is already the high pressure turbine 6 6 des ersten Abgasturboladers the first exhaust gas turbocharger 4 4 durchströmt hat, geführt wird, nämlich über eine Niederdruckturbine has flowed through, is performed, namely, a low pressure turbine 7 7 des zweiten Abgasturboladers the second exhaust gas turbocharger 5 5 . , In der Niederdruckturbine In the low-pressure turbine 7 7 des zweiten Abgasturboladers the second exhaust gas turbocharger 5 5 wird das Abgas weiter entspannt und hierbei gewonnene Energie in einem Niederdruckverdichter des zweiten Abgasturboladers the exhaust gas is more relaxed and this recovered energy in a low-pressure compressor of the second exhaust gas turbocharger 5 5 genutzt, um ebenfalls die den Zylindern der Brennkraftmaschine used to also to the cylinders of the engine 1 1 zuzuführende Ladeluft zu verdichten. to compress charge air supplied.
  • [0021] [0021]
    Zusätzlich zu dem die beiden Abgasturbolader In addition to the two exhaust gas turbochargers 4 4 und and 5 5 aufweisenden Abgasaufladungssystem having Turbocharging System 2 2 umfasst die Brennkraftmaschine comprising the internal combustion engine 1 1 das Abgasnachbehandlungssystem the exhaust aftertreatment system 3 3 , bei welchem es sich beispielsweise um ein SCR-, CH4-, HCHO-, oder Oxidations-Abgasnachbehandlungssystem handelt. Wherein it is, for example, is an SCR, CH4, HCHO, or oxidation-gas aftertreatment system. Das Abgasnachbehandlungssystem The exhaust aftertreatment system 3 3 ist zwischen die Hochdruckturbine is between the high pressure turbine 6 6 des ersten Verdichters the first compressor 5 5 und die Niederdruckturbine and the low-pressure turbine 7 7 des zweiten Abgasturboladers the second exhaust gas turbocharger 5 5 geschaltet, sodass demnach Abgas, welches die Hochdruckturbine connected so that accordingly the exhaust gas, which the high pressure turbine 6 6 des ersten Abgasturboladers the first exhaust gas turbocharger 4 4 verlässt, zunächst über das Abgasnachbehandlungssystem leaves, initially through the exhaust aftertreatment system 3 3 geführt werden kann, bevor dasselbe in den Bereich der Niederdruckturbine can be performed before the same in the area of low-pressure turbine 7 7 des zweiten Abgasturboladers the second exhaust gas turbocharger 5 5 gelangt. arrives.
  • [0022] [0022]
    1 1 zeigt eine Abgaszuleitung shows a gas supply line 8 8th , über die Abgas, ausgehend von der Hochdruckturbine , On the exhaust gas from the high pressure turbine 6 6 des ersten Abgasturboladers the first exhaust gas turbocharger 4 4 in Richtung auf einen SCR-Katalysator in the direction of an SCR catalyst 9 9 geführt werden kann, der in einem Reaktorraum can be performed in a reactor chamber 10 10 angeordnet ist. is arranged.
  • [0023] [0023]
    Ferner zeigt also shows 1 1 eine Abgasableitung a flue gas discharge 11 11 , die der Ableitung des Abgases vom SCR-Katalysator That the derivative of the exhaust gas from the SCR catalyst 9 9 in Richtung auf die Niederdruckturbine in the direction of the low pressure turbine 7 7 des zweiten Abgasturboladers the second exhaust gas turbocharger 5 5 dient. serves.
  • [0024] [0024]
    Ausgehend von der Niederdruckturbine Starting from the low-pressure turbine 7 7 strömt das Abgas über eine Leitung the exhaust gas flows through a line 21 21 insbesondere ins Freie. especially outside.
  • [0025] [0025]
    Die zum Reaktorraum The reactor for space 10 10 und damit zu dem im Reaktorraum and thus the space in the reactor 10 10 positionierten SCR-Katalysator positioned SCR catalyst 9 9 führende Abgaszuleitung leading exhaust gas supply line 8 8th sowie die vom Reaktorraum and from the reactor chamber 10 10 und damit vom SCR-Katalysator and thus from the SCR catalyst 9 9 wegführende Abgasableitung leading away exhaust gas discharge 11 11 sind über einen Bypass are via a bypass 12 12 gekoppelt, in den ein Absperrorgan coupled, in which a shut-off device 13 13 integriert ist. is integrated.
  • [0026] [0026]
    Bei geschlossenem Absperrorgan In closed valve 13 13 ist der Bypass the bypass 12 12 verschlossen, sodass über denselben kein Abgas strömen kann. closed, so can not flow through the same exhaust. Dann hingegen, wenn das Absperrorgan Then, however, when the shut-off 13 13 geöffnet ist, kann über den Bypass is open, via the bypass 12 12 Abgas strömen, und zwar vorbei am Reaktorraum flow exhaust, and indeed pass the reactor chamber 10 10 und demnach vorbei an dem im Reaktorraum and thus past the space in the reactor 10 10 positionierten SCR-Katalysator positioned SCR catalyst 9 9 . ,
  • [0027] [0027]
    2 2 verdeutlicht mit Pfeilen illustrated with arrows 14 14 die Strömung des Abgases durch das Abgasnachbehandlungssystem the flow of exhaust gas through the exhaust aftertreatment system 3 3 bei über das Absperrorgan at about the obturator 13 13 verschlossenem Bypass closed bypass 12 12 , wobei , in which 2 2 entnommen werden kann, dass die Abgaszuleitung It can be seen that the exhaust gas feed line 8 8th in den Reaktorraum into the reactor chamber 10 10 mit einem stromabwärtigen Ende to a downstream end 15 15 mündet, wobei das Abgas im Bereich dieses Endes flows, wherein the exhaust gas in the area of this end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th eine Strömungsumlenkung um in etwa 180° bzw. annähernd 180° erfährt, wobei das Abgas nach der Strömungsumlenkung über den SCR-Katalysator a flow deflection in order undergoes approximately 180 ° or approximately 180 °, wherein the exhaust gas after the flow deflection across the SCR catalyst 9 9 geführt wird. to be led.
  • [0028] [0028]
    Der Abgaszuleitung The exhaust gas supply line 8 8th des Abgasnachbehandlungssystems the exhaust aftertreatment system 3 3 ist eine Einbringeinrichtung is a delivery device 16 16 zugeordnet, über die in den Abgasstrom ein Reduktionsmittel eingebracht werden kann, insbesondere Ammoniak oder eine Ammoniak-Vorläufersubstanz, die benötigt wird, um im Bereich des SCR-Katalysators associated, via which a reducing agent can be in the exhaust stream are introduced, in particular ammonia or an ammonia precursor which is needed substance, in the range of the SCR catalyst 9 9 Stickoxide des Abgases definiert umzusetzen. Nitrogen oxides of the exhaust gas defined implement. Bei dieser Einbringeinrichtung With this delivery device 16 16 des Abgasnachbehandlungssystems the exhaust aftertreatment system 3 3 handelt es sich vorzugsweise um eine Einspritzdüse, über welche das Ammoniak bzw. die Ammoniakvorläufersubstanz in den Abgasstrom innerhalb der Abgaszuführleitung it is preferably an injection nozzle through which the ammonia or ammonia precursor into the exhaust stream within the exhaust gas supply line 8 8th eingedüst wird. is injected. 2 2 verdeutlicht mit einem Kegel illustrates a cone 17 17 die Eindüsung des Reduktionsmittels in den Abgasstrom im Bereich der Abgaszuleitung the injection of reducing agent into the exhaust stream in the exhaust gas feed line 8 8th . ,
  • [0029] [0029]
    Die Strecke des Abgasnachbehandlungssystems The route the exhaust aftertreatment system 3 3 , die in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Einbringeinrichtung Downstream seen in the flow direction of the exhaust the delivery device 16 16 und stromaufwärts des SCR-Katalysators and upstream of the SCR catalyst 9 9 liegt, wird als Mischstrecke bezeichnet. is located, is called the mixing section. Insbesondere stellt die Abgaszuleitung In particular, the exhaust gas supply line 8 8th stromabwärts der Einbringeinrichtung downstream of the delivery device 16 16 eine Mischstrecke a mixing section 18 18 bereit, in welcher das Abgas mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators prepared in which the exhaust gas with the reducing agent upstream of the SCR catalyst 9 9 gemischt werden kann. can be mixed.
  • [0030] [0030]
    Wie ausgeführt, sind die Abgaszuleitung As stated, the gas supply line 8 8th sowie die Abgasableitung and the flue gas discharge 11 11 über einen Bypass via a bypass 12 12 koppelbar, um bei geöffnetem Bypass coupled to bypass opened 12 12 Abgas am Reaktorraum Exhaust gas at the reactor room 10 10 und demnach an dem SCR-Katalysator and thus on the SCR catalyst 9 9 vorbeizuführen. passing out. Dabei ist vorgesehen, dass die Abgaszuleitung It is provided that the exhaust gas feed line 8 8th und die Abgasableitung and the flue gas discharge 11 11 an einer gemeinsamen Seite on a common side 19 19 des den SCR-Katalysator of the SCR catalyst 9 9 aufnehmenden Reaktorraums receiving reactor space 10 10 angreifen und/oder sich an dieser gemeinsamen Seite attack and / or in this joint side 19 19 des Reaktorraums the reactor space 10 10 in den Reaktorraum into the reactor chamber 10 10 erstrecken. extend. Hierdurch kann auf eine lange Bypassleitung zwischen der Abgaszuleitung This allows a long-pass line between the exhaust gas supply line 8 8th und der Abgasableitung and the flue gas discharge 11 11 , die sich um den den SCR-Katalysator Extending around the the SCR catalyst 9 9 aufnehmenden Reaktorraum receiving reactor chamber 10 10 herum erstreckt, verzichtet werden. extends around, be dispensed with. Der Bypass the bypass 12 12 kann demnach kurz und kompakt ausgeführt werden, sodass bei kompakter Bauform eine effektive Abgasnachbehandlung möglich ist. can therefore be made short and compact, so that with a compact design effective exhaust aftertreatment is possible.
  • [0031] [0031]
    Wie As 2 2 entnommen werden kann, erstreckt sich die Abgaszuleitung can be removed, the exhaust gas supply line extends 8 8th über die Unterseite on the bottom 19 19 des Reaktorraums the reactor space 10 10 in denselben hinein, wobei ein stromabwärtiges Ende in the same inside, wherein a downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th benachbart zu einer der Unterseite adjacent one of the bottom 19 19 gegenüberliegenden Oberseite opposite top 23 23 des Reaktorraums the reactor space 10 10 in denselben mündet. opens into the same. Die Abgasableitung The flue gas discharge 11 11 greift an der Unterseite engages the underside 19 19 des Reaktorraums the reactor space 10 10 an und umschließt abschnittsweise konzentrisch radial außen die Abgaszuleitung and enclosing sections concentrically radially outside the exhaust-gas feed line 8 8th , und zwar in einem Bereich, der außerhalb des Reaktorraums , In a region outside the reactor space 10 10 benachbart zur Unterseite adjacent the bottom 19 19 desselben verläuft. thereof extends. Der Bypass the bypass 12 12 ist im Ausführungsbeispiel der is in the embodiment of 2 2 in einem Bereich ausgebildet, der benachbart zu dem Bereich positioniert ist, in dem die Abgasableitung formed in a region which is positioned adjacent to the region in which the flue gas discharge 11 11 die Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th konzentrisch umgibt. concentrically surrounds. Damit ist eine kompakte Bauform möglich. For a compact design is possible. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass der Bypass In contrast, it is also possible that the bypass 12 12 in dem Bereich ausgebildet ist, in dem die Abgasableitung is formed in the area in which the flue gas discharge 11 11 die Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th außen konzentrisch umgibt. surrounds the outside concentrically.
  • [0032] [0032]
    Wie bereits ausgeführt, ist in den Bypass As stated above, is on the Bypass 12 12 ein Absperrelement a shut-off 13 13 geschaltet bzw. integriert. connected or integrated. Nach einer ersten Variante kann das in den Bypass In a first variation can to Bypass 12 12 geschaltete Absperrelement -connected shut-off 13 13 als Absperrventil ausgeführt sein, welches vorzugsweise betriebssituationsabhängig geöffnet oder geschlossen ist. be designed as a shut-off valve, which is preferably operative depending on the situation opened or closed. Dann, wenn die Brennkraftmaschine, die ein solches Abgasnachbehandlungssystem Then, when the internal combustion engine that such a treatment system 3 3 aufweist, zum Beispiel in einem Kaltstart-Betriebsmodus betrieben wird und/oder dann, wenn eine plötzliche, dynamische Lasterhöhung für die Brennkraftmaschine angefordert wird, ist das Absperrelement includes, for example, in a cold start mode of operation is operated and / or when a sudden, dynamic increase in load required for the internal combustion engine, the shutoff 13 13 vorzugsweise geöffnet, um im Kaltstart unter Umgehung des SCR-Katalysators preferably opened in the cold-start while bypassing the SCR catalyst 9 9 Turbinen der Abgasturbolader zu erhitzen und um bei einem dynamischen Lastwechsel bzw. einer dynamischen Lastanforderung entstehende Abgasmenge sicher handzuhaben. to heat the exhaust gas turbocharger turbine and to safely handle formed in a dynamic load change or a dynamic load demand amount of exhaust gas.
  • [0033] [0033]
    Nach einer weiteren Alternative der Erfindung kann das in den Bypass After another alternative of the invention can in the bypass 12 12 geschaltete Absperrelement -connected shut-off 13 13 als Berstscheibe ausgeführt sein. be designed as a rupture disk. Eine solche Berstscheibe wird beim Öffnen zerstört, kann also nach dem Öffnen im Unterschied zu einem Absperrventil nicht wieder geschlossen werden. Such a rupture disc is broken on opening, so it can not be closed again after opening, unlike a shut-off valve. Dann, wenn das Absperrelement Then, when the shut-off 13 13 als Berstscheibe ausgeführt ist, öffnet dieselbe insbesondere abhängig von einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Abgaszuleitung is designed as a rupture disc opens the same, in particular depend on a pressure difference between the pressure in the exhaust feed line 8 8th und dem Druck in der Abgasableitung and the pressure in the exhaust gas discharge 11 11 . , Erhöht sich zum Beispiel infolge einer dynamischen Lastanforderung in der Abgaszuleitung Increases, for example due to a dynamic load demand in the exhaust-gas feed line 8 8th der Druck sprungartig, so wird abhängig von der Druckerhöhung die Berstscheibe zerstört und damit geöffnet. the pressure suddenly, then depending destroyed by the pressure increase the rupture disk and open it. Ferner kann der Berstscheibe eine nicht gezeigte Einrichtung zugeordnet sein, um die Berstscheibe zu öffnen, wobei es sich bei einer solchen Einrichtung zum Beispiel um eine Drucklufteinrichtung handelt, die zum Öffnen der Berstscheibe Druckluft auf dieselbe richtet. Further, the burst disk may be associated with a device, not shown, to open the burst disc, wherein it concerns with such a device, for example a compressed air device, which is aimed for opening the rupture disc compressed air in the same. Die Einrichtung zum Öffnen der Berstscheibe kann die Berstscheibe auch mechanisch öffnen. The means for opening the rupture disc to open mechanically the rupture disk.
  • [0034] [0034]
    Die Abgaszuleitung The exhaust gas supply line 8 8th mündet mit dem stromabwärtigen Ende opens to the downstream end 15 15 in den Reaktorraum into the reactor chamber 10 10 . , Diesem stromabwärtigen Ende This downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th ist ein Prallelement is a baffle 20 20 zugeordnet, welches relativ zum stromabwärtigen Ende associated with that relative to the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th verlagerbar ist. be displaced.
  • [0035] [0035]
    Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Prallelement In the illustrated embodiment, the impact element 20 20 relativ zum Ende relative to the end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th , welches in den Reaktorraum Which in the reactor chamber 10 10 mündet, linear verlagerbar. opens linearly displaced. Das Prallelement The impact element 20 20 ist relativ zum stromabwärtigen Ende relative to the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th verlagerbar, um entweder die Abgaszuleitung displaceable to either the exhaust gas inlet 8 8th am stromabwärtigen Ende at the downstream end 15 15 abzusperren oder dieselbe am stromabwärtigen Ende shut off, or the same at the downstream end 15 15 freizugeben. release. Dann, wenn das Prallelement Then, when the impact element 20 20 die Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th am stromabwärtigen Ende at the downstream end 15 15 absperrt, ist vorzugsweise das Absperrorgan shuts off, preferably the shut-off 13 13 des Bypasses the bypass 12 12 geöffnet, um das Abgas dann vollständig am SCR-Katalysator opened to the exhaust gas then completely on the SCR catalyst 9 9 bzw. an dem den SCR-Katalysator or on which the SCR catalyst 9 9 aufnehmenden Reaktorraum receiving reactor chamber 10 10 vorbeizuführen. passing out. Dann, wenn das Prallelement Then, when the impact element 20 20 das stromabwärtige Ende the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th freigibt, kann das Absperrorgan releases, the obturator can 13 13 des Bypasses the bypass 12 12 entweder vollständig geschlossen oder auch zumindest teilweise geöffnet sein. be either completely closed or opened at least partially. Dann, wenn das Prallelement Then, when the impact element 20 20 das stromabwärtige Ende the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th freigibt, ist die Relativposition des Prallelements releases, the relative position of the impact member 20 20 relativ zum stromabwärtigen Ende relative to the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th insbesondere von dem Abgasmassenstrom durch die Abgaszuleitung in particular from the exhaust gas mass flow through the exhaust gas feed line 8 8th und/oder von der Abgastemperatur des Abgases in der Abgaszuleitung and / or of the exhaust temperature of the exhaust gas in the exhaust-gas feed line 8 8th und/oder von der Menge des über die Einbringeinrichtung and / or the amount of the introducing via 16 16 in den Abgasstrom eingebrachten Reduktionsmittels abhängig. introduced into the exhaust gas stream reducing agent dependent. Eine weitere Funktion des Prallelements Another function of the impact member 20 20 bei freigegebenem, stromabwärtigem Ende with enabled, downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th besteht darin, dass ggf. im Abgasstrom vorhandene Tropfen flüssigen Reduktionsmittels auf das Prallelements is that, if necessary, the liquid droplets present in the exhaust stream reducing agent to the impact member 20 20 gelangen, dort abgefangen und zerstäubt werden, um zu vermeiden, dass derartige Tropfen flüssigen Reduktionsmittels in den Bereich des SCR-Katalysators get to be caught there and atomised in order to avoid that such droplets of liquid reducing agent into the area of the SCR catalyst 9 9 gelangen. reach. Über die Relativposition des Prallelements About the relative position of the impact member 20 20 zum stromabwärtigen Ende to the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th bei freigegebenem stromabwärtigen Ende with enabled downstream end 15 15 kann insbesondere auch festgelegt werden, ob das Abgas, welches im Bereich des stromabwärtigen Endes can in particular also be determined whether the exhaust gas in the area of the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th im Bereich des Prallelements in the area of the impact member 20 20 umgelenkt wird, stärker in Richtung auf radial innen positionierte Sektionen oder stärker in Richtung auf radial außen positionierte Sektionen des SCR-Katalysators is deflected, more toward radially inwardly positioned or more sections in the direction of radially outwardly positioned sections of the SCR catalyst 9 9 geleitet bzw. gelenkt wird. is directed or steered.
  • [0036] [0036]
    Nach einer bevorzugten Ausführung ist die Abgaszuleitung According to a preferred embodiment, the exhaust gas supply line 8 8th im Bereich ihres stromabwärtigen Endes in the region of its downstream end 15 15 unter Ausbildung eines Diffusors trichterförmig aufgeweitet. funnel-shaped widened to form a diffuser. Hierdurch vergrößert sich der Strömungsquerschnitt der Abgaszuleitung This reduces the flow area of the exhaust gas supply increases 8 8th im Bereich des stromabwärtigen Endes in the region of the downstream end 15 15 , wobei, wie insbesondere Wherein, in particular 2 2 entnommen werden kann, vorgesehen sein kann, dass sich in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts des stromabwärtigen Endes can be removed, it can be provided that seen in the flow direction of the exhaust gas upstream of the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th der Strömungsquerschnitt derselben zunächst verringert. the flow cross-section of the same initially reduced. So zeigt so shows 2 2 , dass der Strömungsquerschnitt der Abgaszuleitung That the flow area of the exhaust gas supply line 8 8th in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Einbringeinrichtung seen in the flow direction of the exhaust gas downstream of the delivery device 16 16 für das Reduktionsmittel zunächst in etwa konstant ist, sich dann zunächst allmählich verjüngt und schließlich im Bereich des stromabwärtigen Endes for the reducing agent is initially approximately constant, then initially taper gradually, and finally in the region of the downstream end 15 15 erweitert. extended. Diese Erweiterung des Strömungsquerschnitts am stromabwärtigen Ende This extension of the flow area at the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th erfolgt dabei vorzugwseise über einen kürzeren Abschnitt der Abgaszuleitung vorzugwseise takes place over a shorter portion of the exhaust supply line 8 8th , als derjenige Abschnitt, über den sich die Abgaszuleitung Than the portion over which the exhaust-gas feed line 8 8th vor dem stromabwärtigen Ende prior to the downstream end 15 15 zunächst verjüngt. initially rejuvenated.
  • [0037] [0037]
    Das Prallelement The impact element 20 20 ist vorzugsweise an einer der Abgaszuleitung is preferably attached to one of the exhaust-gas feed line 8 8th zugewandten Seite side facing 22 22 unter Ausbildung einer Strömungsführung für das Abgas gewölbt ist, vorzugsweise glockenartig gewölbt. is curved to form a flow guide for the exhaust gas, preferably bell-shaped curved. So kann So can 3 3 entnommen werden, dass die Seite be seen that the side 22 22 des Prallelements the impact member 20 20 , die dem stromabwärtigen Ende That the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th zugewandt ist, an einem radial inneren Abschnitt des Prallelements facing, at a radially inner portion of the impact member 20 20 einen geringeren Abstand zum stromabwärtigen Ende a smaller distance to the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th aufweist als an einem radial äußeren Abschnitt derselben. having as at a radially outer portion thereof. Das Prallelement The impact element 20 20 ist im Zentrum der Seite is in the center of the page 22 22 in Richtung auf das stromabwärtigen Ende toward the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingezogen bzw. gewölbt. against the flow direction of the exhaust gas recovered or curved.
  • [0038] [0038]
    Bei der Brennkraftmaschine In the internal combustion engine 1 1 der of the 1 1 ist das Abgasnachbehandlungssystem is the exhaust aftertreatment system 3 3 stehend oberhalb des Abgasaufladungssystems standing above the exhaust gas charging system 2 2 positioniert. positioned. Der Zugang zu den Zylinder der Brennkraftmaschine Access to the cylinders of the internal combustion engine 1 1 ist frei, die Zugänglichkeit der Abgasturbolader is free, the accessibility of the turbocharger 4 4 und and 5 5 ist jedoch eingeschränkt. is restricted. Der Reaktorraum The reactor space 10 10 kann jedoch bei notwendigen Wartungsarbeiten an den Abgasturboladern however, when necessary maintenance work on the exhaust gas turbochargers 4 4 , . 6 6 einfach demontiert werden. be easily dismantled.
  • [0039] [0039]
    Im Unterschied zu der in In contrast to the in 1 1 gezeigten stehenden Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems upright arrangement of the exhaust aftertreatment system shown 3 3 oberhalb des Abgasaufladungssystems above the exhaust gas charging system 2 2 ist auch eine liegende, um 90° gekippte Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems is also a lying, tilted by 90 ° arrangement of the exhaust aftertreatment system 3 3 neben dem Abgasaufladungssystem next to the exhaust gas charging system 2 2 möglich, wobei jedoch bei einer solchen liegenden Anordnung die Länge der Anordnung wächst. possible, but at such a horizontal arrangement increases the length of the assembly. Brennkraftmaschine Internal combustion engine 1 1 und Abgasaufladungssystem and Turbocharging System 2 2 stehen jedoch dann zu Wartungsarbeiten ohne Notwendigkeit der Demontage des Reaktorraums But then available for maintenance without the need of dismantling the reactor space 10 10 uneingeschränkt zur Verfügung. fully available.
  • [0040] [0040]
    Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine The invention further relates to a method for operating an internal combustion engine 1 1 mit einem oben beschriebenen Abgasnachbehandlungssystem with an above-described exhaust gas aftertreatment system 3 3 . , Dann, wenn die Brennkraftmaschine in einem Kaltstart-Betriebsmodus betrieben wird und/oder dann, wenn ein von der Brennkraftmaschine bereitzustellendes Moment im Sinne einer dynamischen Lastanforderung dynamisch erhöht wird, und/oder dann, wenn das Abgasnachbehandlungssystem Then, when the internal combustion engine is operated in a cold start mode of operation and / or when a to be mobilized from the engine torque in terms of a dynamic load demand is dynamically increased and / or when the exhaust gas aftertreatment system 3 3 , insbesondere der SCR-Katalysator , In particular, the SCR catalyst 9 9 , verstopft ist, wird das in den Bypass Is blocked, is that in the bypass 12 12 geschaltete Absperrelement -connected shut-off 13 13 automatisch geöffnet, um dann Abgas am SCR-Katalysator automatically opened, and then exhaust gas at the SCR catalyst 9 9 bzw. an dem den SCR-Katalysator or on which the SCR catalyst 9 9 aufnehmenden Reaktorraum receiving reactor chamber 10 10 vorbeizuführen. passing out. Beim Kaltstart kann die thermische Energie des Abgases genutzt werden, um zum Beispiel die Niederdruckturbine schnell auf Betriebstemperatur zu erhitzen, ohne dass zuerst das kalte AGN-System aufgewärmt werden müsste. In a cold start, the thermal energy of the exhaust gas can be used, for example, to heat the low-pressure turbine quickly to operating without first cold AGN system would have to be warmed up. Bei einer dynamischen Lastanforderung an die Brennkraftmaschine kann ein Abgasstau und demnach ein zu hoher Abgasdruck in der Abgaszuleitung In a dynamic load demand on the engine, an exhaust back, and thus to a high exhaust gas pressure can be in the exhaust-gas feed line 8 8th verhindert werden. be prevented.
  • [0041] [0041]
    In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher dem stromabwärtigen Ende In the preferred embodiment of the invention in which the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th das Prallelement the impact element 20 20 zugeordnet ist, wird der Bypass is associated with the bypass is 12 12 über das Absperrelement on the shut-off 13 13 dann automatisch geöffnet, wenn das dem stromabwärtigen Ende then automatically opened when the downstream end 15 15 der Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th zugeordnete Prallelement associated baffle 20 20 die Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th versperrt. blocked. Dann hingegen, wenn das Prallelement Then, however, when the impact element 20 20 die Abgaszuleitung the exhaust gas supply line 8 8th freigibt, wird der Bypass releases, the bypass is 12 12 über das Absperrelement on the shut-off 13 13 zumindest teilweise, außerhalb eines Kaltstart-Betriebsmodus und außerhalb dynamischen Lastanforderung, vorzugsweise vollständig geschlossen. at least partially, outside a cold start operating mode and outside dynamic load demand, preferably completely closed.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Brennkraftmaschine Internal combustion engine
    2 2
    Abgasaufladungssystem Turbocharging System
    3 3
    Abgasnachbehandlungssystem aftertreatment system
    4 4
    Abgasturbolader turbocharger
    5 5
    Abgasturbolader turbocharger
    6 6
    Hochdruckturbine High-pressure turbine
    7 7
    Niederdruckturbine Low-pressure turbine
    8 8th
    Abgaszuleitung exhaust lead
    9 9
    SCR-Katalysator SCR catalyst
    10 10
    Reaktorraum reactor chamber
    11 11
    Abgasableitung Flue gas discharge
    12 12
    Bypass bypass
    13 13
    Absperrorgan shutoff
    14 14
    Abgasführung exhaust system
    15 15
    Ende The End
    16 16
    Einbringeinrichtung introducing device
    17 17
    Einspritzkegel Injection cone
    18 18
    Mischstrecke mixing section
    19 19
    Seite page
    20 20
    Prallelement baffle
    21 21
    Leitung management
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    23 23
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Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
DE10128548A1 *13 Jun 200126 Sep 2002Guenther EbingerExhaust gas cleaner, especially for IC motor exhaust, has particle filter and catalyst insert for each flow direction through housing, which can be installed easily in difficult locations
DE102012019947A1 *11 Oct 201217 Abr 2014Man Diesel & Turbo SeBrennkraftmaschine
US6680037 *15 Jun 200020 Ene 2004Johnson Matthey Public Limited CompanyDevice and method for removing sooty particulate from exhaust gases from combustion processes
Clasificaciones
Clasificación internacionalF01N3/28, F01N3/10, B01D53/94, B01D53/90
Clasificación cooperativaB01D53/90, F01N3/28, B01D53/9431, B01D53/9454, F01N3/10, B01D53/94, B01D53/9418, B01D2258/012
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
24 Nov 2016R163Identified publications notified