DE102014206907B4

DE102014206907B4 - Abgasreinigungsanlage für Dieselmotoren

Info

Publication number: DE102014206907B4
Application number: DE102014206907.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Weiss; Peter Davison; Bernhard Schausberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2025-10-09
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: DE102014206907A1

Abstract

Abgasreinigungsanlage (10) für einen Verbrennungsmotor, vorzugsweise einen Dieselmotor, mit einem Katalysator (12), einer Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26), einem Mischelement (24) zum Vermischen des Reduktionsmittels mit Abgasen und einem SCR-Filter (14), die insbesondere stromabwärts von einem Abgasturbolader angeordnet sind, wobei zwischen dem Katalysator (12) und dem SCR-Filter (14) ein Abgaskanal (16) angeordnet ist, der einen Eingangsabschnitt (18) aufweist, der mit dem Katalysator (12) gekoppelt ist und einen Ausgangsabschnitt (20) umfasst, der mit dem SCR-Filter (14) gekoppelt ist, sowie einen Mischabschnitt (22), der zwischen dem Eingangsabschnitt (18) und dem Ausgangsabschnitt (20) angeordnet ist, und der Abgaskanal (16) so ausgebildet ist, dass das Abgas vom Katalysator (12) zumindest im Eingangsabschnitt (18) vom Eingang des SCR-Filters (14) weggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (16) durchgehend gekrümmt ausgebildet ist und ein 90°-Winkel zwischen einem Eingang des Eingangsabschnitts (18) und einem Ausgang des Ausgangsabschnitts (20) eingeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, dass die Verbrennungsgase von Verbrennungsmotoren umwelt- und gesundheitsschädliche Gase und Partikel enthalten und daher immer strengeren Normen und Auflagen unterworfen werden. Insbesondere sind CO₂, NOx und Rußpartikel im Visier der Entwickler umweltfreundlicher Verbrennungsmotoren und Anwendungen. Die Bestrebungen sind zum einen auf einen geringeren Verbrauch und zum anderen auf die aktive Reinigung der Verbrennungsabgase gerichtet. Die auf eine Reinigung gerichteten Maßnahmen umfassen Katalysatoren, die eine chemische Veränderung der Schadgase zu einem weniger schädlichen chemischen Element bewirken und Partikel, insbesondere Rußpartikel, ausfiltern. Der Betrieb von Katalysatoren erfordert eine bestimmte erhöhte Betriebstemperatur, sodass es eine Zeit benötigt, bis diese nach einem Kaltstart erreicht wird.
Die gattungsgemäße EP 2 551 482 A1 zeigt eine Abgasreinigungsanlage, bei der ein Abgaskanal das Abgas zwischen einem Katalysator und einem SCR-Filter um 180° umlenkt.
Die DE 11 2010 004 966 T5 , die DE 10 2009 014 433 A1 und die DE 600 16 218 T2 zeigen weitere Abgasreinigungsanlagen.
Generell sind aus dem Stand der Technik Abgassysteme bekannt, die einen Katalysator und einen Selective Catalytic Reduction Filter (SCRF) umfassen. Der Katalysator kann dabei wahlweise als Oxidationskatalysator (DOC), als aktiver Stickoxidkatalysator (NSC) oder als passiver Stickoxidspeicherkatalysator (PNA) ausgeführt sein. Der SCRF reduziert gleichzeitig Stickoxidanteile (NOx) und Rußpartikel in Abgasen eines Verbrennungsmotors durch Kombination zweier Technologien in einer, nämlich einen SCR-Katalysator (selective catalytic reduction), der NOx zum Stickstoff und Wasser in Gegenwart eines Katalysators wie Ammoniak reduziert, und einen Partikelfilter (DPF), der die Rußpartikel ausfiltert.
Der Katalysator (DOC, NSC oder PNA) und der SCRF sind typischerweise mittels eines Abgasrohres miteinander verbunden, wobei innerhalb des Abgasrohres ein Reduktionsmittel dem Abgas zugeführt wird, um das Abgas zu reinigen. Es hat sich herausgestellt, dass die Effektivität und die Effizienz der Abgasreinigungsprozesse von mehreren Komponenten abhängig sind, die jedoch im Widerspruch zu den allgemeinen Anforderungen stehen, wie kompakte Bauweise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, zu schaffen, dessen Abgasreinigung trotz kompakter Bauweise effektiv ist.
Die Aufgabe wird durch eine Abgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Grundgedanke der Erfindung sieht vor, dass das Abgas durch den Abgaskanal zunächst vom SCR-Filter weggeführt wird, das heißt, dass das Abgas nicht die kürzeste Strecke zum Eingang des SCR-Filters nimmt. Das Abgasrohr weist dabei eine Umleitung auf. Hierüber kann eine bessere Lage für die weiteren Komponenten in der Abgasreinigungsanlage realisiert werden. Zudem kann das Abgas generell eine größere Strecke innerhalb des Abgasrohrs trotz des kleinen Bauraums zurücklegen.
Der Abgaskanal umfasst einen Ausgangsabschnitt sowie einen Mischabschnitt, der zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt angeordnet ist, wobei der Mischabschnitt einen geringeren Querschnitt als der Eingangs-, der Ausgangsabschnitt, der Ausgang des Katalysators und/oder des Eingangs des SCR-Filters haben kann. Hierdurch wird erreicht, dass das Abgas im Bereich des Mischabschnitts komprimiert wird, wodurch das Abgas dort besser mit dem Reduktionsmittel vermischt werden kann. Ferner ist das Abgasrohr im Bereich des Mischabschnitts somit kleiner ausgebildet, sodass mehr Bauraum für weitere Komponenten des Abgassystems zur Verfügung steht.
Der Abgaskanal ist durchgehend gekrümmt ausgebildet. Durch die Krümmung kann ein ausreichend langer Mischabschnitt zur Verfügung gestellt werden. Ferner kann der Abgasstrom über die Geometrie des Abgaskanals besser gezielt geleitet werden.
Insbesondere ist zwischen dem Eingang des Eingangsabschnitts und dem Ausgang des Ausgangsabschnitts ein Winkel gebildet, der im Wesentlichen 90 Grad beträgt oder geringfügig abweichend davon ist. Hierdurch kann eine kompakte Anordnung des Abgassystems erreicht werden. Der Abgaskanal bzw. der Ausgangsabschnitt dient zugleich als ein Einlassstutzen des nachgeschalteten SCRFs. Ebenso kann hierdurch eine nahe Anordnung der Komponenten der Abgasreinigungsanlage untereinander und eine motornahe Anordnung des gesamten Abgassystems ermöglicht werden, die eine schnelle Erwärmung der Katalysatoren und Filter nach einem Kaltstart ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Mischstrecke im Mischabschnitt ausgebildet, der insbesondere einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt und eine starke Krümmung aufweist. Über die Geometrie des Mischabschnitts wird eine große Laufstrecke des Abgases bei kleinem Bauraum erreicht. Ferner kann das Reduktionsmittel mit den Abgasen effektiver und gleichmäßiger vermischt werden. Der kreisrunde oder nahezu kreisrunde Querschnitt verbessert die Gleichmäßigkeit der Verteilung des Reduktionsmittels im Abgas vor dem Auftreffen auf die nachfolgende Komponente der Abgasreinigungsanlage.
Der Querschnitt des Halteabschnitts kann insbesondere in der Größenordnung der restlichen Abgasrohre liegen. Typischerweise ist der Querschnitt in Abhängigkeit vom Arbeitsvolumen des Verbrennungsmotors vorgegeben.
Abhängig von dem durch die Abgasreinigungsanlage zu reinigenden Abgasstrom, das heißt proportional zum Arbeitsvolumen des Verbrennungsmotors, kann erfindungsgemäß ein Querschnitt vorgegeben werden. Durch den reduzierten Querschnitt entstehen kleinere äußere Kühlabstrahloberflächen, wodurch die Mischvorrichtung schneller eine höhere Temperatur erreicht. Das Reduktionsmittel kann dadurch effektiver verdampft werden, sodass der Bildung von unverdampften Tröpfchen vorgebeugt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Mischelement innerhalb des Mischabschnitts, insbesondere in der Mischstrecke, derart angeordnet, dass eine Nachlaufstrecke zwischen dem Mischelement und dem Eingang des SCR-Filters länger als die Einlaufstrecke zwischen dem Ausgang des Katalysators und dem Mischelement ist. Im Mischelement wird das Abgas mit dem eingebrachten Reduktionsmittel gemischt. Der Mischabschnitt mit geringerem Querschnitt ermöglicht eine kleinere Querschnittfläche für den Mischbereich, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung des Reduktionsmittels und Vermischung mit dem Abgas erreichbar ist. Als Folge davon wird eine effektivere Reduktionsreaktion erreicht und somit ein geringerer Anteil des entsprechenden Schadgases, insbesondere NOx.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung derart angeordnet, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung einen spitzen Winkel zur Abgasstromrichtung aufweist, insbesondere kleiner 70 °. Das in den Abgaskanal eingebrachte Reduktionsmittel bremst den Abgasstrom so nicht ab, sondern weist im Wesentlichen die gleiche Strömungsrichtung auf. Dadurch kann die Strahlverwehung minimiert und eine bessere Vermischung bereits vor dem Auftreffen auf die Mischvorrichtung erreicht werden.
Insbesondere ist die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung am Abgaskanal angeordnet, wobei der Abgaskanal einen Montageabschnitt für die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung aufweist, der insbesondere als von der Außenfläche des Abgaskanals nach außen abstehendes Sockelelement ausgebildet ist. Hierüber kann sichergestellt werden, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung richtig orientiert angeordnet wird, sodass das Reduktionsmittel in effizienter Weise eingebracht wird, wodurch die Reinigung des Abgases verbessert ist. Durch die Anordnung der Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung an der Außenfläche des Abgaskanals wird zudem erreicht, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung nicht mit anderen Teilen der Abgasreinigungsanlage kollidiert und leicht zugänglich bleibt. Als ein Reduktionsmittel wird bevorzugt eine Harnstoffwasserlösung verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Mischvorrichtung einen Randspalt zum Halteabschnitt auf. Über den Randspalt kann der Abgasgegendruck bei hohen Massendurchsätzen begrenzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Eingangsabschnitt und/oder der Ausgangsabschnitt als Fischer-Trichter ausgebildet ist. Fischer-Trichter sind Abgaseinlass- oder Abgasauslassstutzen, welche das von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs kommende Abgas aus einem Rohr mit vergleichsweise kleinem Querschnitt großflächig einer Katalysatorbeschichtung einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zuführen. Als düsenartige Übergangsstücke weisen sie einen konisch sich erweiternden Trichter und auslassseitig einen Schrägschnitt des Bauteils auf. Durch den Schrägschnitt wird der Gasfluss im Allgemeinen geschwenkt. Ein Fischer-Trichter kann jedoch umgekehrt ausgebildet sein, wenn er als Abgasauslassstutzen verwendet wird, der das von einem Katalysator kommende Abgas einer weiteren Behandlungseinheit zuführt, wobei sich der Querschnitt verkleinert. Der Eingangsabschnitt ist insbesondere als umgekehrter Fischer-Trichter ausgebildet. Über den als Fischer-Trichter ausgebildeten Eingangs- und Ausgangsabschnitt wird eine große Laufstrecke trotz begrenztem Bauraums erreicht.
Die Ausführung des Ausgangsabschnitts als ein Fischer-Trichter stellt mit einem schräg zur Stirnfläche des SCR-Filters umgelenkten Abgasstrom sicher, dass die Ablösungen der Gasströmung und eine ungleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels über die Querschnittsfläche des SCR-Filters vermieden werden. Das trifft insbesondere dann zu, wenn nicht das gesamte Reduktionsmittel am Mischelement verdampft und Tröpfchen durchgelassen werden.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
Die einzige Zeichnung zeigt eine Abgasreinigungsanlage 10, die bevorzugt direkt nach einem (nicht dargestellten) Turbolader angeordnet sein kann. Die Pfeile zeigen die Abgasstromrichtung an.
Die Abgasreinigungsanlage 10 umfasst einen Katalysator 12, einen SCR-Filter 14 sowie einen diese beiden Komponenten verbindenden Abgaskanal 16. Bei dem Katalysator 12 kann es sich um einen DOC, NSC oder PNA handeln.
Der Abgaskanal 16 weist mehrere Abschnitte auf, einen Eingangsabschnitt 18, der mit dem Katalysator 12 gekoppelt ist, und einen Ausgangsabschnitt 20, der mit dem SCR-Filter 14 gekoppelt ist. Des Weiteren weist der Abgaskanal 16 einen Mischabschnitt 22 auf, der einen geringeren Querschnitt als der Eingangsabschnitt 18 und der Ausgangsabschnitt 20 hat. In dem Mischabschnitt 22 ist zudem ein Mischelement 24 angeordnet und befestigt.
Der Querschnitt des Mischabschnitts 22 ist zudem kleiner als der Querschnitt des Ausgangs des Katalysators 12 und des Eingangs des SCR-Filters 14.
Ferner umfasst die Abgasreinigungsanlage 10 eine Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26, die an einer Außenseite des Abgasrohres 16 angeordnet ist. Das Abgasrohr 16 weist hierzu einen Montageabschnitt 28 auf, der als Sockelelement ausgebildet ist, das von der Außenseite des Abgasrohres 16 nach außen absteht. In diesen Montageabschnitt 28 kann die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 eingesetzt werden.
Im Mischabschnitt 22 wird das eingebrachte Reduktionsmittel mit dem Abgas vermischt, wobei der gesamte Mischabschnitt 22 eine Mischstrecke 29 ausbildet, die sich vom Montageabschnitt 28 bis zum Auslassabschnitt 20 erstreckt und eine Einlaufstrecke und eine Nachlaufstrecke umfasst, wie nachfolgend erläutert wird.
Im Weiteren wird die Wirkungsweise der Abgasreinigungsanlage 10 beschrieben.
Das von einem Verbrennungsmotor erzeugte Abgas wird nach dem Turbolader bevorzugt durch einen als ein umgedrehter Trichter ausgeführten ersten Abgaseinlassstutzen 30 geführt. Durch die bereitgestellte Aufweitung expandiert das Abgas und wird in den Katalysator 12 eingeleitet.
Im Katalysator 12, der beispielsweise als ein 2-Wege-Oxidationskatalysator ausgeführt sein kann, werden bis zu 90 % des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe entfernt. Er kann außerdem Feinstaub um bis zu 30 % reduzieren, wobei der Wert in der Regel bei etwa 8-10 % liegt.
Nach dem Katalysator 12 gelangen die Abgase in den Eingangsabschnitt 18 des Abgaskanals 16, der als in Abgasstromrichtung sich verjüngender Trichter ausgebildet ist, insbesondere als ein umgekehrter Fischer-Trichter. In dem Eingangsabschnitt 18 wird das Abgas aufgrund des sich verändernden Querschnitts wieder komprimiert. Der Eingangsabschnitt 18 ist aufgrund der Kompaktheit der gesamten Abgasanlage 10 mit einem vom Zentrum versetzen und gebogenen erfindungsgemäßen verjüngten Querschnitt ausgebildet.
Der Eingangsabschnitt 18 lenkt das aus dem Katalysator 12 kommende Abgas zunächst vom SCR-Filter 14 weg, wie aus den Wandungen des Eingangsabschnitts 18 hervorgeht, die beide in der Figur nach oben orientiert sind, also vom SCR-Filter 14 wegweisend.
An den Eingangsabschnitt 18 des Abgasrohrs 16 schließt sich der Mischabschnitt 22 an, wobei der Befestigungsabschnitt 28 in der gezeigten Ausführungsform am Übergang vom Eingangsabschnitt 18 zum Mischabschnitt 22 vorgesehen ist, in der die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 angeordnet ist.
Generell erstreckt sich der Mischabschnitt 22 bis zum Auslassabschnitt 20, wobei der Mischabschnitt 22 durchgehend gekrümmt ausgebildet ist.
Im Mischabschnitt 22 selbst ist das Mischelement 24 derart angeordnet, dass das Mischelement 24 mit der Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 zusammenwirkt. Dies bedeutet, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 derart im Befestigungsabschnitt 28 angeordnet ist, dass ihr Sprühbild exakt auf das Mischelement 24 ausgerichtet ist, insbesondere senkrecht auftreffend.
Die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 ist in Abgasstromrichtung vor dem Mischelement 24 angeordnet, sodass die Abgase das versprühte Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung, mitreißen und auf das Mischelement 24 verteilt über den kreisrunden Querschnitt gleichmäßig aufbringen können.
Die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 ist ferner erfindungsgemäß unter einem Winkel α geneigt zur und in Richtung der Abgasströmungsrichtung A an dem Rohrbogenabschnitt des Abgakanals 16 angeordnet. Dies ist in der Figur durch die zur Mittelachse der Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 parallel verschobene gestrichelte Linie verdeutlicht.
Die Positionierung wird über den Befestigungsabschnitt 28 definiert. Durch diese geneigte Ausrichtung wird eine weitere Verbesserung der Gleichverteilung des Reduktionsmittels über den Querschnitt erreicht. Eine verbesserte Gleichverteilung erhöht ihrerseits die Effektivität der Vermischung des Reduktionsmittels mit den Abgasen.
Das Reduktionsmittel wird aus der Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 über einen Einspritzabschnitt oder eine Einlaufstrecke 32 vorvermischt, bevor die Abgase mit dem Reduktionsmittel auf das eigentliche Mischelement 24 auftreffen.
Die Vormischstrecke 32 ist zwischen dem Mischelement 24 und dem Eingangsabschnitt 18 vorgesehen, wobei sie vom Befestigungsabschnitt 28 ausgeht.
Wie bereits beschrieben weist der Mischabschnitt 22 einen verringerten Querschnitt im Vergleich zum Eingangsabschnitt 18 auf. Ferner ist der Querschnitt des Mischabschnitts 22 im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. In der Folge ist auch der Querschnitt des Mischelements 24 ebenfalls kreisrund oder nahezu kreisrund. Durch den kreisrunden Querschnitt wird eine gleichmäßigere Verteilung des dem Mischelement 24 zugeführten Reduktionsmittels erreicht, sofern die Mittelachse der Sprührichtung mit der Mittelachse der des Mischelements 24 übereinstimmt. Dies ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall. Daher vereinfacht sich auch die Herstellung einer Einspritzeinrichtung der Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 im Vergleich zu einem elliptischen Querschnitt, wodurch Kosten reduziert werden können.
Das Mischelement 24 ist im Betrieb durch die Abgase heiß und bewirkt eine Verdampfung des Reduktionsmittels ohne Tröpfchenbildung, sodass diese sich im gasförmigen Zustand in dem nachgeschaltet Ausgangsabschnitt 20 mit den Abgasen gleichmäßig vermischt, bevor sie zu einer weiteren Nachbehandlung dem SCRF 14 zugeführt werden.
Vom Mischelement 24 zum Ausgangsabschnitt 14 erstreckt sich eine Nachlaufstrecke 33, die wie die Einlaufstrecke 32 Teil der Mischstrecke 29 ist. Die Nachlaufstrecke 33 weist eine Lauflänge auf, die größer als die der Einlaufstrecke 32 ist, wobei dies über die Anordnung des Mischelements 24 im Mischabschnitt 22 erreicht wird.
Das die Nachlaufstrecke 33 passierte Abgas erreicht über den Auslassabschnitt 20 den SCR-Filter 14.
Die mit dem Reduktionsmittel beaufschlagten Abgase werden im SCR-Filter 14 gereinigt. Vor dieser Umwandlung reagieren der Harnstoff und Wasser chemisch in einer Hydrolysereaktion zu Ammoniak und CO₂. Das erzeugte Ammoniak reagiert bei einer Betriebstemperatur im Beisein des Katalysators mit NOx der Abgase und ergibt Stickstoff und Wasser. Ferner werden Rußpartikel im Partikelfilter herausgefiltert. Aus dem SCRF 14 gelangen die gereinigten Abgase über einen Abgasauslassstutzen 34 in einen Abgasrohrstrang (nicht dargestellt).
Der Ausgangsabschnitt 20 kann als ein Fischer-Trichter ausgebildet sein. Hierdurch wird erreicht, dass der Abgasstrom gleichmäßig auf den SCR-Filter 14 verteilt auftrifft. Damit kann eine gleichmäßige Verteilung des mit dem Reduktionsmittel beaufschlagten vermischten Abgasstromes über den Querschnitt des Partikelfilters oder SCR-Katalysators oder einer einstückigen SCRF-Einheit bewirkt werden.
Ferner kann auf kleinstem Raum eine möglichst große Laufstrecke erreicht werden.
Aus der Zeichnung ist zudem gut zu erkennen, dass der Abgaskanal 16 insgesamt gekrümmt ausgebildet ist, wobei er sogar durchgehend gekrümmt ist. Die Krümmung ist so gewählt, dass beispielsweise ein 90°-Winkel zwischen dem Eingang des Eingangsabschnitts 18 und dem Ausgang des Ausgangsabschnitts 20 eingeschlossen wird. Der Eingang und der Ausgang sind die jeweiligen Anschlussbereiche zum Katalysator 12 bzw. dem SCR-Filter 14. Die Krümmung des Abgaskanals 16 kann variieren, um eine möglichst kompakte Anordnung der Abgasreinigungsanlage 10 zu erreichen.
Durch die kompakte Anordnung des Abgaskanals 16 und der gesamten Abgasreinigungsanlage 10 wird das Mischelement 24 sehr schnell nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors erwärmt, sodass die Kaltstartphase mit verschlechterten Abgasreinigungsleistungen erfindungsgemäß stark verkürzt wird.
Der Verbindungskanal 16 ist ferner erfindungsgemäß durch die sehr starke Biegung, die sich in einem spitzen Winkel wiedergibt, durch den Eingangsabschnitt 18 und den Ausgangsabschnitt 20 in der Lage, eine effektive Verteilung des Reduktionsmittels, vorzugsweise einer Harnstoffwasserlösung, über den Querschnitt mit einer sehr kurzen Baulänge zu kombinieren. Dadurch kann eine höhere Kompaktheit einer motornahen Abgasreinigungsanlage 10 mit einem SCR-Filter 14 erreicht werden.
Außerdem ergibt sich ein sehr kurzer Abstand zwischen den Komponenten der Abgasreinigungsanlage 10. So kann zwischen dem Katalysator 12 und dem SCR-Filter 14 ein Abstand a zwischen 10 und 50 mm vorliegen. Dadurch wird die Wärme durch Abstrahlung und die kurze Abgasstromstrecke im Abgaskanal 16 schnell übertragen, sodass sowohl der SCR-Filter 14 als auch das Mischelement 22 sehr schnell nach einem Kaltstart auf ihre jeweilige Betriebstemperatur gebracht werden können. Die Abgasreinigungsanlage 10 weist nur eine Abgasstromumlenkung auf, sodass hierdurch der Gasgegendruck bei hohem Gasmassendurchsatz nicht zum Problem wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Mischvorrichtung einen Randspalt 36 zum Halteabschnitt aufweist, über der Abgasgegendruck bei hohen Massendurchsätzen begrenzt werden kann.
Die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 ist auf der äußeren Seite des gebogenen Abgaskanals 16 angeordnet, sodass sie hierdurch nicht mit anderen Bestandteilen der Abgasanlage 10 oder auch des Verbrennungsmotors in Kollision kommt. Hierdurch ist es möglich, ohne oder mit nur geringen Änderungen eine Abgasreinigungsanlage 10 an verschieden großen und in Längs- oder Queranordnung ausgebildeten Verbrennungsmotoren anzuordnen und so Fertigungskosten zu reduzieren. Die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung 26 wird bevorzugt von einer (nicht dargestellten) Steuerung im Einklang mit dem Verbrennungsprozess abhängig von Motorlast gesteuert.
Dies liegt insbesondere daran, dass der Eingangsabschnitt 18 des Abgasrohrs 16 so ausgebildet ist, dass das Abgasrohr 16 das Abgas zunächst vom SCR-Filter 14 wegführt. Dies hat eine Hakenform des Abgasrohrs 16 zur Folge, die insbesondere einer Schwanenhalsform entspricht. Da der Montageabschnitt 28 im oberen Bereich des hakenförmigen Abgasrohrs 16 vorgesehen ist, ist dieser trotz der motornahen Positionierung thermisch besser von den heißen Motorkomponenten entkoppelt.
Über die gekrümmte Ausführung des Abgasrohres 16 und der Anordnung des Mischelements 24 sowie die Ausführung des Eingangs- und des Ausgangsabschnitts 18, 20 als Fischer-Trichter ist eine große Mischstrecke 29 auf kleinem Raum möglich. Dies erhöht die Effektivität und Effizienz der Abgasreinigungsanlage 10.
Die Abgasreinigungsanlage 10 kann ferner vor Hitze isoliert werden, um sie sowohl gegen Überhitzung zu schützen als auch eine kürzere Aufwärmphase bis zum Erreichen der Betriebstemperatur zu ermöglichen.

Claims

Abgasreinigungsanlage (10) für einen Verbrennungsmotor, vorzugsweise einen Dieselmotor, mit einem Katalysator (12), einer Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26), einem Mischelement (24) zum Vermischen des Reduktionsmittels mit Abgasen und einem SCR-Filter (14), die insbesondere stromabwärts von einem Abgasturbolader angeordnet sind, wobei zwischen dem Katalysator (12) und dem SCR-Filter (14) ein Abgaskanal (16) angeordnet ist, der einen Eingangsabschnitt (18) aufweist, der mit dem Katalysator (12) gekoppelt ist und einen Ausgangsabschnitt (20) umfasst, der mit dem SCR-Filter (14) gekoppelt ist, sowie einen Mischabschnitt (22), der zwischen dem Eingangsabschnitt (18) und dem Ausgangsabschnitt (20) angeordnet ist, und der Abgaskanal (16) so ausgebildet ist, dass das Abgas vom Katalysator (12) zumindest im Eingangsabschnitt (18) vom Eingang des SCR-Filters (14) weggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (16) durchgehend gekrümmt ausgebildet ist und ein 90°-Winkel zwischen einem Eingang des Eingangsabschnitts (18) und einem Ausgang des Ausgangsabschnitts (20) eingeschlossen ist.
Abgasreinigungsanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischabschnitt (22) einen geringeren Querschnitt als der Eingangs-, der Ausgangsabschnitt (18, 20), der Ausgang des Katalysators (12) und/oder der Eingang des SCR-Filters (14) hat.
Abgasreinigungsanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischstrecke (29) im Mischabschnitt (22) ausgebildet ist, der insbesondere einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt und eine starke Krümmung aufweist.
Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (24) innerhalb des Mischabschnitts (22), insbesondere in der Mischstrecke (29), derart angeordnet ist, dass eine Nachlaufstrecke (33) zwischen dem Mischelement (24) und dem Eingang des SCR-Filters (14) länger als eine Einlaufstrecke (32) zwischen dem Ausgang des Katalysators (12) und dem Mischelement (24) ist.
Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26) derart angeordnet ist, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26) einen spitzen Winkel (α) zur Abgasstromrichtung aufweist, insbesondere kleiner 70 °.
Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26) am Abgaskanal (16) angeordnet ist, wobei der Abgaskanal (16) einen Montageabschnitt (28) für die Reduktionsmittel-Zugabevorrichtung (26) aufweist, der insbesondere als von der Außenfläche des Abgaskanals (16) nach außen abstehendes Sockelelement ausgebildet ist.
Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischelement (24) einen Randspalt (36) zum Mischabschnitt (22) aufweist.
Abgasreinigungsanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsabschnitt (18) und/oder der Ausgangsabschnitt (20) als Fischer-Trichter ausgebildet ist.