DE112007002155B4

DE112007002155B4 - Abgasbehandlungs-Aufnahmevorrichtung, -System und -Verfahren

Info

Publication number: DE112007002155B4
Application number: DE112007002155.1T
Authority: DE
Inventors: Jay Warner; Kenneth Pawson; Jean-Marc Vasnier
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: WO2008036606A3; DE112007002155T5; US7614215B2; US20080066451A1; WO2008036606A2

Abstract

Ein(e) Abgasbehandlungs-Packaging-Vorrichtung, -system und -verfahren enthält einen länglichen Abgasdurchgang 502, der einen Einlass 502a für den Eintritt von strömenden Abgasen und einen Auslass 502b für den Austritt der Gase umfasst. Eine katalytische Vorrichtung 514, die einen Einlass 504a und einen Auslass 504b umfasst, überlappt den Durchgang 502 vollständig oder teilweise, um die für das System erforderliche Länge zu verringern. Der Durchgangsauslass 502b ist neben dem Einlass 504a der katalytischen Vorrichtung angeordnet, und ein Strömungsverbinder 524 verbindet den Durchgangsauslass 502b mit dem Einlass 504b der katalytischen Vorrichtung. Ein Teilchenfilter 716 oder eine andere Behandlungsvorrichtung kann anstelle der katalytischen Vorrichtung 514 verwendet oder ihr hinzugefügt werden. Ein stromaufwärts des Durchgangs 502 angeordneter Dosierer 510 dosiert ein Additiv, das im Durchgang 502 verdampft oder gemischt wird oder auf andere Weise eine Änderung erfährt, bevor es die katalytische Vorrichtung 514 erreicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasbehandlungssysteme und insbesondere eine effizientes Aufnahme und eine effiziente Verwendung dieser Systeme.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Strengere Umweltvorschriften in den Vereinigten Staaten und in Europa erfordern die Verwendung von Abgasbehandlungsvorrichtungen, wie zum Beispiel Teilchenfiltern und/oder katalytischen Vorrichtungen an Dieselmotoren, um schädliche Emissionen, einschließlich Stickoxiden (NOx), Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Ruß, Asche und anderen Stoffen, zu reduzieren. Bei Dieselmotoren und ihren verwandten Komponenten, insbesondere an Lastwagen oder anderen Bewegungsfahrzeugen, steht Platz in der Regel hoch im Kurs, und es ist wünschenswert, dass die zusätzlichen Abgaskomponenten auf kleinstmöglichem Raum kompaktiert werden.
Das Problem einer effizienten Verwendung von chemischen Additiven des Abgasstroms erschwert das Platzproblem, da viele Additive nach ihre Einspritzung oder „Zudosierung“ in den Abgasstrom vermischt, eine chemische Änderung erfahren, verdampft oder auf andere Weise von ihrer ursprünglichen eingespritzten Form modifiziert werden müssen, bevor sie auf Abgasbehandlungskomponenten treffen, zum Beispiel durch katalytische Vorrichtungen oder Teilchenfilter strömen.
Zum Beispiel muss ein Teilchenfilter gelegentlich regeneriert werden, wobei unter Regeneration das Entfernen von Ruß oder anderen Stoffen, die sich am Filter angesammelt haben, durch Erhitzen des Filters auf eine hohe Temperatur und Entfernen des Rußes durch Oxidation zu verstehen ist. In vielen Fällen wird zum Erreichen der für die Regeneration erforderlichen hohen Temperaturen ein Kohlenwasserstoff (in der Regel Dieselkraftstoff bei Dieselmotoren) in den Abgasstrom zudosiert und kann sich mit den Abgasen vermischen und aus seiner dosierten flüssigen Form verdampfen. Dann wird der Kohlenwasserstoff an einem Oxidationskatalysator oxidiert, wodurch er Wärme abgibt, die die Abgastemperatur auf die zur Filterregeneration erforderliche Höhe erhöht. Ebenso wird oftmals das Zudosieren von Harnstoff oder Ammoniak als ein Reduktionsmittel für Vorrichtungen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR - selective catalytic reduction) verwendet, um NOx aus dem Abgas zu entfernen.
Zum ordnungsgemäßen Vermischen und Verdampfen des Kohlenwasserstoffs muss eine Länge eines geraden, offenen Abgasrohrs, in vielen Fällen von mehr als 0,3 Metern, vor Erreichen des Oxidationskatalysators bereitgestellt werden. Wenn das Rohr Krümmungen aufweist, trifft der Kohlenwasserstoff auf die Wand des Rohrs, bevor er verdampft, und sammelt sich dort an. Eine zu kurze Strecke kann dazu führen, dass nicht verdampfter Kohlenwasserstoff mit Ruß im Abgassystem vermischt wird und den Oxidationskatalysator verkokt.
SCR-Vorrichtungen werden allgemein in Verbindung mit stromaufwärtigen Harnstoffdosen verwendet. In der Regel wird der Harnstoff in den Abgasstrom zudosiert; sein Wasser verdampft und hinterlässt Harnstoffkristalle und die zunehmende Temperatur der Kristalle bewirkt ihre Umwandlung in Ammoniak, das sich mit dem Abgas vermischt und dann am SCR verwendet wird, um NOx in Stickstoff und Wasser umzuwandeln. Die für den Trocknungs- und Zersetzungsprozess des Harnstoffs sowie das Vermischen des Ammoniaks erforderliche Rohrlänge kann von 0,3 Metern bis zu einem Meter reichen, wobei das Rohr gerade sein muss und keine Querschnittsänderungen aufweisen darf, um zu vermeiden, dass sich nicht verdampfter Harnstoff an den Seitenwänden ansammelt, ein Faktor, der sich auch auf andere Additive, einschließlich Kohlenwasserstoff, auswirkt. Neben dem Reduzieren der Ammoniakmenge, die die SCR-Vorrichtung erreicht, kann der nicht verdampfte Harnstoff Säuren erzeugen, die das Rohrmaterial korrodieren.
Zu anderen Abgasbehandlungsvorrichtungen, die ein Dosieren erfordern, gehören NOx-Katalysatoren für Magergemischverbrennung und andere. Der Platzbedarf dieser Additivbehandlungen lässt sich schwer in den zur Abgasbehandlung zugewiesenen begrenzten Raum integrieren.
Aus der US 5,791,146 A bekannt ist eine aufgeladene EGR-Turbine, die in den Abgasstrom in Reihe hinter der Turbine des Laders eingebaut wird und von den Abgasen angetrieben wird, die bereits die Turbine des Laders durchströmt haben. Die EGR-Turbine wird zum Antreiben eines EGR-Kompressors verwendet, der einen Teilgasstrom liefert, der zu dem Einlassverteiler des Verbrennungsmotors zurückgeführt werden soll. Der Teilgasstrom, der für die Rückführung zur Einlassseite vorgesehen ist, wird vom Auslasskrümmer abgegriffen und in der Verdichterstufe unter Druck gesetzt. Die EGR-Turbine wird durch ein Waste-Gate-Ventil gesteuert und der Teilabgasstrom zu dem EGR-Verdichter wird durch ein Ventil gesteuert.
Weiter bekannt aus der US 4,356,806 ist ein Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst mindestens eine Verbrennungskammer; einen Ansaugmechanismus zum Liefern eines brennbaren Fluidgemisches an die Verbrennungskammer; ein Zündsystem zum Zünden der brennbaren Mischung; und ein Abgassystem zum Befördern von Abgasfluid, das durch die Verbrennung der brennbaren Fluidmischung von der Verbrennungskammer weg erzeugt wird. Das Abgasrückführungssystem umfasst einen Mechanismus zum Ablenken eines Teils des Abgasfluids, das durch das Abgassystem strömt; eine Leitung, die an dem Umleitungsmechanismus angebracht ist, um das umgeleitete Fluid zu dem Ansaugmechanismus der Brennkraftmaschine zu befördern; eine Wärmesenke, die mit der Leitung verbunden ist, um Wärme von dem abgeleiteten Teil des Abgasfluids zu entfernen; und ein Filter, der entlang der Leitung integriert ist, um Partikel von der abgeleiteten Abgasflüssigkeit zu entfernen.
Weiter bekannt aus der US 6,588,203 B2 ist ein Motor, der einen Schalldämpfer in seinem Abgaskanal aufweist, wobei ein Abgasströmungsdurchgangsrohr in dem Schalldämpferkörper angeordnet ist und ein Partikelfilter innerhalb des Abgasströmungsdurchgangsrohrs angeordnet ist. Eine erste Abgas-Einström-Ausström-Öffnung und eine zweite Abgas-Einström-Ausström-Öffnung des Abgaskanalrohrs und eine Abgas-Einströmöffnung zum Schalldämpferkörper sind an einem Ende des Schalldämpferkörpers angeordnet. Das Abgas wird selektiv der ersten Abgas-Einström-Ausström-Öffnung, der zweiten Abgas-Einström-Ausström-Öffnung und der Abgaseinströmöffnung zugeführt.
Weiter bekannt aus der US 6,625,978 B1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasreinigung in einem Verbrennungsmotor umfassend eine Anordnung zum Rückführen von Abgasen von dem Motor zu einem Lufteinlass davon. Eine Abgasreinigungsanordnung ist angepasst, um Bestandteile in den Abgasen in weniger umweltgefährdende Substanzen umzuwandeln. Eine Filteranordnung umfasst mindestens einen Filter, der angepasst ist, um die Abgase von partikelförmigen Bestandteilen freizusetzen. Dieser Filter ist dazu ausgelegt, nur EGR-Abgase zu reinigen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist als Reaktion auf den derzeitigen Stand der Technik entwickelt worden und insbesondere als Reaktion auf die Probleme und Erfordernisse der Technik, die durch derzeit zur Verfügung stehende Abgasbehandlungs-Aufnahmesysteme noch nicht vollständig gelöst worden sind. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung entwickelt worden, um ein(e) Abgas-Aufnahmevorrichtung, -system und -verfahren bereitzustellen, die einen Teil oder alle Nachteile der Technik überwinden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Abgasbehandlungs-Aufnahmevorrichtung bzw. Abgasbehandlungs-Packagingvorrichtung bzw. Abgasbehandlungs-Gehäusevorrichtung einen ersten Durchgang, der dazu konfiguriert ist in einer ersten Richtung strömende Abgase aufzunehmen. Ein Rückstrommechanismus ist dazu konfiguriert, die Abgase von dem ersten Durchgang zu empfangen und zu bewirken, dass die Abgase in einer zweiten Richtung strömen, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Ein neben dem ersten Durchgang angeordneter zweiter Durchgang ist dazu konfiguriert, die Abgase von dem Rückstrommechanismus zu empfangen und die in der zweiten Richtung strömenden Abgase aufzunehmen. Eine Abgasbehandlungsvorrichtung ist in dem zweiten Durchgang angeordnet.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der Abgasbehandlungsvorrichtung um eine Oxidationsvorrichtung oder um einen Teilchenfilter, und ein Dosierer ist stromaufwärts der Abgasbehandlungsvorrichtung enthalten. Bei einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Durchgang einen ringförmigen Querschnitt auf und ist länglich, so dass seine Außenfläche zylindrisch ist. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Durchgang im Wesentlichen zylindrisch und durch das Loch des zweiten Durchgangs angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der zweite Durchgang durch ein längliches Gehäuse des zweiten Durchgangs definiert, das einen rennbahnförmigen Querschnitt aufweist, mit im Querschnitt zwei gekrümmten Enden und zwei im Wesentlichen geraden Seiten. Ein längliches Gehäuse des ersten Durchgangs ist an einer der geraden Seiten des Gehäuses des zweiten Durchgangs angeordnet, und der erste Durchgang ist zwischen dem Gehäuse des ersten Durchgangs und dem Gehäuse des zweiten Durchgangs angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen solches Bewegen der Gase, dass sie einen Abgasstrom bilden, Zudosieren eines Additivs in den Abgasstrom und Drücken des Abgasstroms in einer ersten Richtung durch den ersten Durchgang. Die Richtung des Abgasstroms wird dann umgekehrt und in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist, durch einen Behandlungsdurchgang gedrückt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Dieselabgasstrombehandlungssystem ein Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten länglichen Abgaskanal, die in paralleler Anordnung in dem Gehäuse angeordnet sind. Jeder Kanal enthält ein Einlassende und ein Auslassende, wobei das Auslassende des ersten Kanals mit dem Einlassende des zweiten Kanals verbunden ist, so dass sich der Gasstrom in einer ersten Richtung entlang dem ersten Kanal und in einer zweiten Richtung entlang dem zweiten Kanal bewegt, wobei die zweite Richtung der ersten im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Eine katalytische Vorrichtung ist in dem zweiten Kanal angeordnet.
In der gesamten Beschreibung bedeutet Bezugnahme auf Merkmale, Vorteile oder ähnliche Ausdrucksweisen nicht, dass alle diese Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung realisiert werden können, in irgendeiner einzelnen Ausführungsform der Erfindung enthalten sein sollten oder sind. Sich auf die Merkmale und Vorteile beziehende Ausdrucksweisen sollen vielmehr bedeuten, dass ein spezielles Merkmal, ein spezieller Vorteil oder eine spezielle Eigenschaft, das bzw. die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Eine Besprechung der Merkmale und Vorteile und ähnliche Ausdrucksweisen können sich in der gesamten Beschreibung auf die gleiche Ausführungsform beziehen, was aber nicht zwangsweise der Fall sein muss.
Die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung können bei einer oder mehreren Ausführungsformen auf irgendeine geeignete Weise kombiniert werden. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet liegt auf der Hand, dass die Erfindung auch ohne eines oder mehrere der speziellen Merkmale oder Vorteile einer bestimmten Ausführungsform ausgeübt werden kann. In anderen Fällen können bei gewissen Ausführungsformen zusätzliche Merkmale und Vorteile ersichtlich sein, die nicht bei allen Ausführungsformen der Erfindung vorhanden sind. Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen deutlicher hervor oder können durch die Ausübung der Erfindung, wie nachfolgend angegeben, erlernt werden.
Figurenliste
Damit die Vorteile der Erfindung leicht verständlich sind, wird eine nähere Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen angeführt, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind, welche nur typische Ausführungsformen der Erfindung zeigen und nicht als den Schutzbereich einschränkend betrachtet werden sollen; darin zeigen:

1 ein Seitenaufriss eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems mit einem in Reihe mit den Komponenten bereitgestelltem Raum;
2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von 2;
4 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von 6;
6 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 von 6;
8 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 von 8;
10 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
11 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines Abgasbehandlungs-Packagingsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 von 11;
13 ein schematisches Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Behandeln und Leiten von Abgasstrom gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der gesamten Beschreibung bedeutet die Bezugnahme auf „eine Ausführungsform“ oder ähnliche Ausdrucksweisen, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Vorkommende Formulierungen wie „bei einer Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrucksweisen können sich in der gesamten Beschreibung auf die gleiche Ausführungsform beziehen, was aber nicht zwangsweise der Fall sein muss.
Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften der Erfindung können auf irgendeine geeignete Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details angegeben. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet liegt jedoch auf der Hand, dass die Erfindung auch ohne eines oder mehrerer dieser speziellen Merkmale oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. ausgeübt werden kann. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht im Einzelnen gezeigt oder beschrieben, um zu vermeiden, dass Aspekte der Erfindung verdeckt werden.
1 zeigt ein Beispiel eines Dieselabgasbehandlungssystems 100, das Platz zwischen Komponenten bereitstellt, wodurch Verdampfen, Mischen und chemisches Ändern zudosierter Additive gestattet werden, was aber dazu führt, dass das System 100 unerwünscht lang ist. Das System 100 umfasst mehrere Komponenten, die in Reihe angeordnet sind: ein Eingangsmodul 104, einen Dieseloxidationskatalysator 106, einen Harnstoffdosierer 110 und einen Kohlenwasserstoffdosierer 112, einen Raum 108, eine SCR-Vorrichtung 114, einen zweiten Dieseloxidationskatalysator 106a, einen Teilchenfilter 116, einen dritten Dieseloxidationskatalysator 106b und ein Auslassmodul 118. Die Abgase strömen durch die Komponenten in Richtung der Pfeile 102.
Im Betrieb werden die Gase durch einen (nicht gezeigten) Dieselmotor erzeugt und treten durch das Systemeinlassmodul 104 in das System ein. Dann strömen sie durch den Dieseloxidationskatalysator 106 und treten in den Raum 108 ein, wobei der Harnstoffdosierer 110 und der Kohlenwasserstoffdosierer 112 am stromaufwärtigen Ende des Raums 108 angeordnet sind. Die Dosierer 110 und 112 dosieren Harnstoff bzw. Kohlenwasserstoff in das System 100 und können als Einspritzventile, Düsen usw. ausgeführt sein, wie bekannt ist. Die Dosierer 110 und 112 können durch eine Steuerung oder durch eine andere Vorrichtung gesteuert werden, um Dosierzeit und -menge zu bestimmen. Im Allgemeinen dosiert der Harnstoffdosierer 110 den Harnstoff für ein ordnungsgemäßen Funktionieren der SCR-Vorrichtung 114 regelmäßig zu, und der Kohlenwasserstoffdosierer 112 dosiert den Kohlenwasserstoff nach Bedarf zu, wenn eine Regeneration des Teilchenfilters 116 erforderlich ist.
Die SCR-Vorrichtung 114 befindet sich hinter dem Raum 108, wodurch der Harnstoff Zeit zum Verdampfen hat und die sich ergebenden Kristalle Zeit haben, sich zu Ammoniak umzuwandeln, das die SCR-Vorrichtung 114 für seine Funktion des Umwandelns und Entfernens von NOx aus den Gasen verwendet. Der Kohlenwasserstoff vermischt sich mit den Abgasen und verdampft im Raum 108.
Mit gewissen Einschränkungen kann die Position der Komponenten im System 100 nach Bedarf geändert werden.
Die Abgase durchströmen den zweiten Dieseloxidationskatalysator 106a nach Verlassen der SCR-Vorrichtung 114; im Katalysator 106a wird der verdampfte Kohlenwasserstoff oxidiert und es wird Wärme erzeugt. Die erwärmten Gase treten in den Teilchenfilter 116 ein, der von der Wärme ganz oder teilweise regeneriert wird. Die Gase durchströmen den dritten Oxidationskatalysator 106b, um nicht verdampfte Kohlenwasserstoffe und andere Stoffe zu entfernen, treten in das Auslassmodul 118 ein und treten an die Atmosphäre aus.
2 und 3 zeigen eine einfache Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, bei der der erforderliche Raum im System mit einer oder mehreren Komponenten des Systems koextensiv gemacht wird, das heißt sich damit vollständig oder teilweise überlappt. Wie gezeigt umfasst ein einfaches Abgasbehandlungssystem 200 ein zylindrisches Gehäuse 201, einen ersten Durchgang oder Kanal 202, der sich durch das Gehäuse 201 erstreckt, wobei der erste Durchgang einen Einlass 202a und einen Auslass 202b aufweist, und einen zweiten Durchgang 204, der sich durch das Gehäuse 201 erstreckt. Die Durchgänge werden durch eine das Gehäuse 201 halbierende Wand 208 definiert. Der zweite Durchgang 204 ist mit dem Durchgang 202 und daneben koextensiv und erstreckt sich parallel dazu und weist einen Einlass 204a und einen Auslass 204b auf. Eine abgerundete Kappe 206 ist am Ende des Gehäuses 201 angeordnet und bedeckt den Auslass 202b und den Einlass 204a.
Im Betrieb tritt ein Abgasstrom in den Einlass 292a ein, wie durch den Pfeil 210 gezeigt, und bewegt sich durch den ersten Durchgang 202. In 3 zeigt das im ersten Durchlass 202 gezeichnete X, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in die Seite hinein verläuft. Bei Durchströmen des Auslasses 202b ändert die abgerundete Form der Kappe 206 die Gasströmungsrichtung, wie durch den Pfeil 212 angezeigt, indem die Richtung umgekehrt und bewirkt wird, dass die Gase in den Einlass 204a eintreten.
Andere Strömungsverbinder, Vorrichtungen oder Mechanismen, die sich zum Umkehren oder Ändern der Strömung eignen, sind auch möglich und liegen für den Fachmann im Lichte der Offenbarung auf der Hand, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht verlassen wird.
Nach Umkehren ihrer Richtung durch die Kappe 206 strömen die Abgase durch den zweiten Durchgang 204 in die durch Pfeil 214 gezeigte Richtung. In 3 zeigt der im zweiten Durchgang 204 gezeichnete Punkt, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung aus der Seite heraus zum Betrachter hin verläuft. Die Gase verlassen das System 200 durch den Auslass 204a.
Es ist zu sehen, dass durch koextensives Auslegen der Durchgänge 202 und 204 die Länge des Systems 200 im Vergleich zu einer Ende-an-Ende-Anordnung verkürzt wird.
4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die gestattet, dass die Gase am gegenüberliegenden Ende des Eingangs das System verlassen. Die Figuren zeigen ein System 300, das ein längliches Gehäuse 301 mit einem quadratischen Querschnitt, einen ersten Durchgang 302, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Durchgang 302 einen Einlass 302a und einen Auslass 302b aufweist, und einen zweiten Durchgang 304, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Durchgang 304 einen Einlass 304a und einen Auslass 304b aufweist, und einen dritten Durchgang 316, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Durchgang 316 einen Einlass 316a und einen Auslass 316b aufweist, umfasst. Die Durchgänge sind koextensiv und parallel, wobei der erste Durchgang 302 neben dem zweiten Durchgang 304 liegt und der zweite Durchgang 304 neben dem dritten Durchgang 316 liegt. Die Durchgänge werden durch das Gehäuse 301 und die Wände 308 und 309 definiert. Eine abgerundete Endkappe 306 ist an einem Ende des Gehäuses 301 angeordnet und bedeckt den Auslass 302b und den Einlass 304a, und eine zweite abgerundete Endkappe 307 ist am anderen Ende des Gehäuses 301 angeordnet und bedeckt den Auslass 304b und den Einlass 316a.
Im Betrieb funktioniert das System 300 insofern teilweise ähnlich wie das System 200, als ein Abgasstrom in den Einlass 302a eintritt, wie durch den Pfeil 310 gezeigt, und sich durch den ersten Durchgang 302 bewegt. In 5 zeigt das im ersten Durchgang 302 gezeichnete X, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in die Seite hinein verläuft. Bei Durchströmen des Auslasses 302b ändert die abgerundete Form der Kappe 306 die Gasströmungsrichtung, wie durch den Pfeil 312 angezeigt, indem die Richtung umgekehrt und bewirkt wird, dass die Gase in den Einlass 304a eintreten. Nach Umkehren ihrer Richtung durch die Kappe 306 strömen die Abgase durch den zweiten Durchgang 304 in die durch Pfeil 312 gezeigte Richtung. In 5 zeigt der im zweiten Durchgang 304 gezeichnete Punkt, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung aus der Seite heraus zum Betrachter hin verläuft.
Statt das System 300 durch den Auslass 304b zu verlassen, bewirkt die Kappe 307, dass sich die Gasströmungsrichtung wieder umkehrt, wie durch den Pfeil 318 gezeigt, wodurch bewirkt wird, dass das Gas durch den dritten Durchgang 316 in die durch den Pfeil 320 gezeigte Richtung strömt. In 5 zeigt das im dritten Durchgang 316 gezeichnete X, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung wieder von dem Betrachter weg in die Seite hinein und parallel zur Richtung der Gase im ersten Durchgang 302 verläuft. Die Gase verlassen das System 300 durch den Auslass 316b.
Es versteht sich, dass die Gasströmungsrichtungen durch die verschiedenen Durchgänge nicht genau parallel verlaufen müssen, um in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu fallen, solange sich die Durchgänge zumindest teilweise überlappen. Des Weiteren versteht sich, dass die die Durchgänge trennenden Wände dick oder dünn sein können und noch andere Räume und Strukturen aufweisen können, wodurch die Durchgänge im Wesentlichen, wenn nicht unmittelbar, nebeneinander liegend gemacht werden. Im Allgemeinen gilt, je enger die Durchgänge beieinander liegen, desto kleiner der Gesamtraum des Systems, was bei den meisten Anwendungen wünschenswert ist. Weiterhin wird das System kleiner, wenn die Durchgänge vollständig koextensiv sind, aber sie brauchen nur teilweise koextensiv zu sein, um die Vorteile der Erfindung zu realisieren.
6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Durchgänge auf andere Weise koextensiv sind. Die gezeigte Ausführungsform umfasst ein System 400, das ein längliches, zylindrisches Gehäuse 401 und einen ersten Durchgang 402 mit ringförmigem Querschnitt, der durch das Gehäuse 401 verläuft und einen Einlass 402a und einen Auslass 402b aufweist, enthält. Ein zweiter Durchgang 404 ist durch das mittlere Loch des ersten Durchgangs 402 ausgebildet, wobei der Durchgang 404 einen Einlass 404a und einen Auslass 404b aufweist. Eine Endkappe 406 ist an einem Ende des Gehäuses 401 angeordnet und bedeckt den Auslass 402b und den Einlass 404a. Die Endkappe 406 unterscheidet sich von dem oben besprochenen Rückstrommechanismus darin, dass sie dazu ausgelegt ist, die Gasströmung von dem ringförmigen Auslass 402b umzukehren und ihn zu dem mittleren Einlass 404a zu leiten. Die Endkappe 406 ist somit fast wie eine Napfkuchenform auf ringförmige Weise abgerundet.
Im Betrieb tritt ein Abgasstrom in den ringförmigen Einlass 402a ein, wie durch die Pfeile 410 gezeigt, und bewegt sich durch den ersten Durchgang 402. In 7 zeigt das im ersten Durchgang 402 gezeichnete X, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in die Seite hinein verläuft. Bei Durchströmen des ringförmigen Auslasses 402b ändert die Form der Kappe 406 die Gasströmungsrichtung, wie durch die Pfeile 412 gezeigt, kehrt die Richtung um und bewirkt, dass die Gase in den Einlass 404a eintreten.
Nach Umkehren der Richtung durch die Kappe 406 strömen die Abgase durch den zweiten Durchgang 404 in die durch den Pfeil 414 gezeigte Richtung. In 7 zeigt der in dem zweiten Durchgang 404 gezeichnete Punkt, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung aus der Seite heraus zum Betrachter hin verläuft. Die Gase verlassen das System 400 durch den Auslass 404a.
8 und 9 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der spezieller Dieselabgasbehandlungssysteme betrachtet werden. Die Figuren zeigen ein Abgasbehandlungssystem 500, das einen Einlass 504, einen Dieseloxidationsfilter 506, einen Dieselteilchenfilter 516, einen Dieseloxidationsfilter 506a, einen Komponentenverbinderabschnitt 507, einen Harnstoffdosierer 510 und ein Gehäuse 501 enthält. Der Durchmesser des Komponentenverbinderabschnitts 507 verjüngt sich vom Dieseloxidationsfilter 506a und dem Gehäuse 501. Prallflächen und/oder andere Komponenten, die zur Homogenisierung oder für eine andere Behandlung des Abgases ausgeführt sind, können dem System 500 hinzugefügt werden, wie für den Fachmann im Lichte dieser Offenbarung auf der Hand liegt.
Das Gehäuse 501 weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf, wie am besten in 9 zu sehen. Ein erster zylindrischer, mittlerer Durchgang oder Kanal 502 ist in dem Gehäuse 501 angeordnet und weist einen Einlass 502a und einen Auslass 502b auf. Ein zweiter Durchgang 504 mit ringförmigem Querschnitt ist in dem Gehäuse um den ersten Durchgang 502 herum angeordnet, wobei der Durchgang 504 einen Einlass 504a und einen Auslass 504b aufweist. Vier dritte Durchgänge 522 sind in dem Gehäuse radial auswärts des zweiten Durchgangs 504 angeordnet, wobei die dritten Durchgänge jeweils in einer Ecke des Gehäuses 501 zwischen der Außenfläche des Gehäuses 501 und dem zweiten Durchgang 504 angeordnet sind. Jeder dritte Durchgang 522 weist einen Einlass 522a und einen Auslass 522b auf.
Die Durchgänge oder Kanäle sind koextensiv und parallel, wobei der erste Durchgang 502 neben dem zweiten Durchgang 504 verläuft und der zweite Durchgang 504 neben den dritten Durchgängen 522 verläuft. Eine abgerundete Endkappe 524 bedeckt den Auslass 502b und den Einlass 504a, und eine ringförmige abgerundete Endkappe 526 bedeckt den Auslass 504b und die Einlässe 522a. Ein Auslassmodul 518 ist am Ende des Gehäuses 501 in Verbindung mit den dritten Durchgangsauslässen 522b angeordnet.
Der ringförmige zweite Durchgang 504 enthält eine Durchfluss-SCR-Vorrichtung 514 und einen Dieseloxidationsfilter 506b. Beide katalytischen Vorrichtungen 514 und 506b weisen einen ringförmigen Querschnitt auf, aufgrund ihrer Form manchmal auch als torusförmige Katalysatoren bezeichnet, und werden gleichzeitig hergestellt und stehen zur Verfügung.
Im Betrieb tritt durch einen (nicht gezeigten) Dieselmotor erzeugtes Abgas in das Einlassmodul 504 ein, strömt durch den Dieseloxidationsfilter 506, durch den Teilchenfilter 516 und durch den Dieseloxidationsfilter 506a. Das Abgas, von dem nun einige seiner Komponenten oxidiert worden sind und das auf Partikel gefiltert worden ist, strömt durch den Komponentenverbinderabschnitt 507 und wird mit Harnstoff aus dem Harnstoffdosierer 510 zudosiert. In Anbetracht dessen, dass die Endkappe 526 die Durchgänge 504 und 522 bedeckt tritt das Abgas in den Einlass 502a und strömt durch den ersten Durchgang 502 in Richtung des Pfeils 530. In 9 zeigt das im ersten Durchgang 502 gezeichnete X an, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in die Seite hinein verläuft.
Der erste Durchgang 502 ist offen und ausreichend lang, um zu gestatten, dass sich der Harnstoff mit dem Abgas vermischt, verdampft und in Ammoniak umgewandelt wird.
Bei Erreichen des Auslasses 502b und der Endkappe 524 wird die Abgasstromrichtung umgekehrt, wie durch die Pfeile 532 gezeigt, und das Abgas tritt in den Einlass 504 ein und strömt durch den zweiten Durchgang 504 - einschließlich der SCR-Vorrichtung 514 und dem Dieseloxidationsfilter 506b, die in dem Durchgang 504 angeordnet sind - in die durch die Pfeile 532 gezeigte Richtung. In 9 zeigt der im zweiten Durchgang 504 gezeichnete Punkt, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung zu dem Betrachter hin aus der Seite heraus verläuft. Das im ersten Durchgang 502 erzeugte Ammoniak befindet sich bei Erreichen des Einlasses 504a in einem solchen Zustand, dass es durch die SCR-Vorrichtung 514 verwendet werden kann.
Wenn die Gase den Auslass 504b und die Endkappe 526 erreichen, wird ihre Richtung wieder umgekehrt, wie durch die Pfeile 536 gezeigt, wodurch bewirkt wird, dass sie durch die dritten Durchgänge 522 in die durch die Pfeile 538 angezeigte Richtung strömen. In 9 zeigt das in den dritten Durchgängen 522 gezeichnete X an, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung wieder von dem Betrachter weg in die Seite hinein parallel zu der Richtung der Gase im ersten Durchgang 502 verläuft. Dann treten die Gase durch die Auslässe 522b und das Auslassmodul 518 aus dem System 500 heraus.
10 zeigt eine Modifikation der in den 8 und 9 gezeigten Vorrichtung, wobei das Abgas das System an einer anderen Stelle verlässt. Es ist oftmals wünschenswert, wenn das Abgas das System auf der gegenüberliegenden Seite, von der, wo es eingetreten ist, verlässt, wie in 4; jedoch wird die Vorrichtung vereinfacht, wie in 2, wenn das Abgas an einer anderen Stelle austritt.
10 zeigt ein System 600, das hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise dem System 500 ähnelt, außer dass es keinen dritten Durchgang enthält, der das Abgas zu dem gegenüberliegenden Ende von dem, wo es eingetreten ist, leitet. Wenn das Abgas den Auslass 504b erreicht, ist stattdessen ein Systemauslass 618 in dem Gehäuse an der Stelle vorgesehen, wobei der Auslass 618 auf einer Seite des Gehäuses ausgeführt und dazu konfiguriert ist, das Abgas von dem ringförmigen Auslass 504b zum unmittelbaren Ausstoß des Abgases an die Atmosphäre aufzufangen.
11 und 12 zeigen eine andere Ausführungsform eines Abgasbehandlungssystems 700 gemäß der Erfindung. Das System 700 umfasst ein Gehäuse 701, das ein Einlassmodul 704 mit einem Harnstoffdosierer 710 und einem Kohlenwasserstoffdosierer 712 umfasst, die an dem Einlassmodul 704 angeordnet sind. Weiterhin enthält das Gehäuse einen Dieseloxidationsfilter 706 und eine SCR-Vorrichtung 714 mit einem Einlass 714a und einem Auslass 714b. Wie am besten in 12 zu sehen, ist die SCR-Vorrichtung 714 im Querschnitt wie ein Oval mit geraden Seiten geformt, das oftmals als eine „Rennbahnform“ bezeichnet wird. Ein erster Durchgang 702 ist auf einer Seite der SCR-Vorrichtung 714 an einem geraden Teil der Rennbahn angeordnet, wobei der Durchgang 702 durch das Gehäuse 701 und die gerade Seite der SCR-Vorrichtung 714 definiert wird. Das Gehäuse 701 und der Durchgang 702 können durch Metallpressen oder Schweißen des Gehäuses 701 an die SCR-Vorrichtung 714 ausgeführt werden. Der erste Durchgang 702 weist einen Einlass 702a und einen Auslass 702b auf. Eine abgerundete Endkappe 724 bedeckt den Auslass 702b und den Einlass 714a. Die Durchfluss-SCR-Vorrichtung 714 selbst oder die SCR-Vorrichtung 714 zusammen mit einem Gehäuse umfasst einen zweiten Durchgang. Ein dritter Durchgang 722 ist auf einer Seite der SCR-Vorrichtung 714 gegenüber dem ersten Durchgang 702 angeordnet, wobei der erste und der dritte Durchgang 702 und 722 eine ähnliche Ausführung und einen ähnlichen Aufbau aufweisen. Der dritte Durchgang 722 weist einen Einlass 722a und einen Auslass 722b auf. Eine abgerundete Endkappe 726 bedeckt den Auslass 714b und den Einlass 722a.
Des Weiteren umfasst das System 700 einen zweiten Dieseloxidationsfilter 706a, einen Dieselteilchenfilter 716, einen dritten Dieseloxidationsfilter 706b und ein Auslassmodul 718.
Im Betrieb tritt durch einen (nicht gezeigten) Dieselmotor erzeugtes Abgas in der durch den Pfeil 730 gezeigten Richtung in das Einlassmodul 704 ein. Das Abgas wird mit Harnstoff und Kohlenwasserstoff mit den Dosierern 110 bzw. 112 dosiert. Das Abgas strömt durch die Dieseloxidationskatalysator 706 und tritt in den Einlass 702a ein und strömt dabei durch den ersten Durchgang 702 in die durch den Pfeil 706 gezeigte Richtung. In 12 zeigt das im ersten Durchgang 702 gezeichnete X an, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in die Seite hinein führt. Der erste Durchgang 702 ist offen und ist ausreichend lang, um zu gestatten, dass sich der Harnstoff und der Kohlenwasserstoff vermischen, verdampfen und auf andere Weise die zur effizienten Verwendung durch stromabwärtige Abgasbehandlungskomponenten erforderlichen Änderungen erfahren.
Das nun modifizierte Abgas zusammen mit den Additiven kehrt bei Erreichen des Auslasses 702b und der Endkappe 724 die Richtung um, tritt in den Einlass 714a ein und strömt durch die SCR-Vorrichtung 714 in die durch den Pfeil 734 gezeigte Richtung, wobei sich das Ammoniak, das durch den durch den Dosierer 110 zudosierten Harnstoff entsteht, in einem Zustand zur effizienten Verwendung befindet. In 12 zeigt der in der SCR-Vorrichtung 714 gezeichnete Punkt an, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung zu dem Betrachter hin aus dem Papier heraus verläuft. Bei Erreichen des Auslasses 714b der SCR-Vorrichtung 714 und der Endkappe 716 dreht das Abgas wieder die Richtung um, tritt in den Einlass 722a ein und strömt durch den dritten Durchgang 722 in die durch den Pfeil 736 gezeigte Richtung. In 12 zeigt das im dritten Durchgang 722 gezeichnete X an, dass die Bewegungsrichtung der Gase in Z-Richtung von dem Betrachter weg in das Papier verläuft.
Dann treten die Gase durch den Auslass 722b des dritten Durchgangs aus und strömen durch den Dieseloxidationsfilter 706a, der den verdampften Kohlenwasserstoff oxidiert und Wärme erzeugt. Die erwärmten Abgase treten dann in den Teilchenfilter 716 ein, regenerieren ihn, strömen durch den Dieseloxidationsfilter 706b in das Auslassmodul 718 und verlassen das System in der durch den Pfeil 738 gezeigten Richtung.
Falls gewünscht, kann das System 700 modifiziert werden, um den dritten Durchgang 722 zu eliminieren, wobei die Abgase dann direkt von der SCR-Vorrichtung 714 zum Dieseloxidationsfilter 706a und Teilchenfilter 716 strömen. Dies könnte dadurch bewerkstelligt werden, dass ein Auslass auf der Seite des Gehäuses vorgesehen wird, fast wie bei der in 10 gezeigten Vorrichtung, wobei der Oxidations- und Teilchenfilter befestigt werden.
Wie für den Fachmann im Lichte der vorliegenden Offenbarung auf der Hand liegt, kann die Vorrichtung 700 auf verschiedene Weise modifiziert werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht verlassen wird. Die Positionen der Komponenten können modifiziert werden; zum Beispiel können die Positionen der SCR-Vorrichtung 714 und des Teilchenfilters 716 gewechselt werden. Wie unter Bezugnahme auf andere Figuren gezeigt, können hier andere Durchgangs- und/oder Komponentenformen als die Rennbahnform verwendet werden, zum Beispiel ovale, L-förmige, kreisförmige-, Toriod- oder andere Profile.
Das nachfolgende schematische Flussdiagramm ist allgemein als ein logisches Flussdiagramm angeführt. Somit sind die abgebildete Reihenfolge und die bezeichneten Schritte des Flussdiagramms sowie die vorhergehende Besprechung bezüglich des Betriebs der offenbarten Ausführungsformen von Vorrichtungen und Systemen bezeichnend für eine Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens. Es kommen auch andere Schritte und Verfahren in Betracht, die im Hinblick auf Funktion, Logik oder Wirkung für einen oder mehrere Schritte, oder Teile davon, des dargestellten Verfahrens äquivalent sind. Darüber hinaus werden das verwendete Format und die verwendeten Symbole zur Erläuterung der logischen Schritte des Verfahrens angegeben und sollen den Schutzbereich des Verfahrens nicht einschränken. Obgleich in den Flussdiagrammen verschiedene Arten von Pfeilen und Linien verwendet werden können, sollen sie den Schutzbereich des entsprechenden Verfahrens nicht einschränken. Es können einige Pfeile oder andere Verbinder sogar dazu verwendet werden, nur den logischen Fluss des Verfahrens anzuzeigen. Ein Pfeil kann zum Beispiel eine Warte- oder Überwachungszeitspanne mit nicht genau angegebener Dauer zwischen aufgezählten Schritten des abgebildeten Verfahrens anzeigen. Darüber hinaus muss sich die Reihenfolge, in der ein bestimmtes Verfahren erfolgt, gegebenenfalls nicht genau an die Reihenfolge der gezeigten entsprechenden Schritte halten.
13 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 800 zum Behandeln und Leiten eines Abgasstroms. Das Verfahren beginnt in Block 810 und in Block 812 wird ein Abgasstrom erzeugt, zum Beispiel durch die Wirkung eines Verbrennungsmotors, der das Abgas erzeugt und es durch ein Abgasbehandlungssystem treibt. Ein Additiv, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoff und/oder Harnstoff, wird in Block 814 zudosiert, und der Abgasstrom wird durch einen ersten offenen Durchgang gedrückt oder geleitet, Block 816, wobei das Additiv gemischt und/oder auf andere Weise geändert werden kann. Dann wird die Strömungsrichtung des Abgases in Block 818 umgedreht und der Abgasstrom wird durch einen zweiten Durchgang geleitet, der eine katalytische Vorrichtung enthält, Block 820. Nach Durchströmen der katalytischen Vorrichtung dreht der Abgasstrom die Richtung wieder um, Block 822, und der Strom wird durch einen dritten Durchgang geleitet, Block 823. Dann wird der Abgasstrom durch einen Teilchenfilter geleitet, Block 824, der Strom wird an die Atmosphäre ausgestoßen, Block 826, und das Verfahren endet in Block 828.
Nur ein Teil des Verfahrens 800 braucht durchgeführt zu werden, wobei der Schutzbereich nicht verlassen wird, wie zum Beispiel Eliminieren des zweiten Umkehrens der Richtung und das Strömen durch den dritten Durchgang und Teilchenfilter. Umgekehrt können auch Schritte hinzugefügt werden, wie zum Beispiel Drücken des Abgasstroms durch Prallflächen und/oder Oxidationsfilter. Die Reihenfolge von Schritten kann auch geändert werden, wobei der Schutzbereich nicht verlassen wird, wie zum Beispiel Anordnen des Teilchenfilters im zweiten Durchgang und Leiten des Stroms durch den Teilchenfilter zu der Zeit (Block 820), wobei die katalytische Vorrichtung hinter dem dritten Durchgang angeordnet wird und Strom zu dem Zeitpunkt durch die katalytische Vorrichtung geleitet wird (Block 824), im Wesentlichen Umkehren der Reihenfolge, in der der Strom durch die beiden Vorrichtungen geleitet wird. Andere Änderungen und Modifikationen des Verfahrens 800 sind für den Fachmann im Lichte der vorliegenden Offenbarung offensichtlich, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht verlassen wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen ausgestaltet sein, ohne von ihrem Gedanken oder von ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen, so können beispielsweise die in den Zeichungen gezeigten Behandlungskomponenten durch andere ersetzt werden. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird deshalb von den angehängten Ansprüchen, statt durch die vorangehende Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen von ihrem Schutzbereich mit umfasst werden.

Claims

Abgasbehandlungs-Aufnahmevorrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist: einen ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702), der dazu konfiguriert ist, in einer ersten Richtung strömende Abgase aufzunehmen; einen Rückstrommechanismus, der dazu konfiguriert ist, die Abgase von dem ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) zu empfangen und zu bewirken, dass die Abgase in einer zweiten Richtung strömen, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist; einen neben dem ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) angeordneten zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504), wobei der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) dazu konfiguriert ist, die Abgase von dem Rückstrommechanismus zu empfangen und die in der zweiten Richtung strömenden Abgase aufzunehmen; eine Abgasbehandlungsvorrichtung, die in dem zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, die Abgase zu behandeln, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Einlass aufweist, der in Abgasempfangsverbindung mit in der zweiten Richtung strömenden Abgasen und in Abgasausstoßverbindung mit dem zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) steht, um Abgase in der zweiten Richtung auszustoßen; und ein Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701), in dem der erste Durchgang (202, 302, 402, 502, 702), der Rückstrommechanismus, der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) und die Abgasbehandlungsvorrichtung untergebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen zweiten Rückstrommechanismus umfasst, der dazu konfiguriert ist, die Abgase von dem zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) zu empfangen, wobei der zweite Rückstrommechanismus weiterhin dazu konfiguriert ist, zu bewirken, dass die Abgase im Wesentlichen in der ersten Richtung strömen, und weiterhin aufweisend einen dritten Durchgang (316, 522, 722), der neben dem zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, wobei der dritte Durchgang (316, 522, 722) dazu konfiguriert ist, die Abgase von dem zweiten Rückstrommechanismus zu empfangen und die im Wesentlichen in der ersten Richtung strömenden Abgase aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung eine katalytische Durchflussbehandlungsvorrichtung (514) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung einen Teilchenfilter (516, 716) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen stromaufwärts des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702) angeordneten Dosierer (510, 710, 712) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) einen ringförmigen Querschnitt aufweist und länglich ist, so dass seine Außenfläche zylindrisch ist, und wobei der erste Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) im Wesentlichen zylindrisch ist und durch das Loch im zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) einen ringförmigen Querschnitt aufweist und länglich ist, so dass seine Außenfläche zylindrisch ist, und der erste Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) im Wesentlichen zylindrisch ist und durch das Loch im zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung weiterhin ein längliches Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) aufweist, das radial größer ist als der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) und hinsichtlich der Länge mit dem zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) koextensiv ist, wobei die Achse des Gehäuses (201, 301, 401, 501, 701) im Wesentlichen parallel zur Achse des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) verläuft, wobei mindestens ein Teil des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) in dem Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist, und weiterhin aufweisend einen dritten Durchgang (316, 522, 722), der durch das Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist, wobei der dritte Durchgang (316, 522, 722) im Wesentlichen parallel zum zweiten Durchgang (204, 304, 404, 504) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist und der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) ganz in dem Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist, und wobei der dritte Durchgang (316, 522, 722) durch eine Ecke des Gehäuses (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Durchgang (204, 304, 404, 504) durch ein längliches Gehäuse des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) definiert wird, das einen rennbahnförmigen Querschnitt aufweist, mit im Querschnitt zwei gekrümmten Enden und zwei im Wesentlichen geraden Seiten, weiterhin aufweisend ein längliches Gehäuse des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702), das an einer der geraden Seiten des Gehäuses des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, und wobei der erste Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) zwischen dem Gehäuse des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702) und dem Gehäuse des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der zweite Durchgang durch ein längliches Gehäuse des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) definiert wird, das einen rennbahnförmigen Querschnitt aufweist, mit im Querschnitt zwei gekrümmten Enden und zwei im Wesentlichen geraden Seiten, weiterhin aufweisend ein längliches Gehäuse des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702), das an einer der geraden Seiten des Gehäuses des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, und wobei der erste Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) zwischen dem Gehäuse des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702) und dem Gehäuse des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, und weiterhin aufweisend ein längliches Gehäuse des dritten Durchgangs (316, 522, 722), das auf der anderen geraden Seite des Gehäuses des zweiten Durchgangs (204, 304, 404, 504) angeordnet ist, und wobei der dritte Durchgang (316, 522, 722) zwischen dem Gehäuse des ersten Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702) und dem Gehäuse des dritten Durchgangs (316, 522, 722) angeordnet ist.
Abgasbehandlungs-Aufnahmevorrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist: einen länglichen Abgasdurchgang (202, 302, 402, 502, 702), der einen Einlass (202a, 302a, 402a, 502a, 702a) für den Eintritt von strömenden Abgasen und einen Auslass (202b, 302b, 402b, 502b, 702b) für den Austritt der Gase aufweist; wobei Abgase in einer ersten Richtung durch den länglichen Abgasdurchgang (202, 302, 402, 502, 702) strömen; eine katalytische Vorrichtung, die einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei die katalytische Vorrichtung koextensiv mit dem Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) angeordnet ist und der Durchgangsauslass (202b, 302b, 402b, 502b, 702b) neben dem Einlass der katalytischen Vorrichtung angeordnet ist; einen Strömungsverbinder, der den Durchgangsauslass (202b, 302b, 402b, 502b, 702b) mit dem Einlass der katalytischen Vorrichtung verbindet, wobei der Strömungsverbinder dazu konfiguriert ist, Abgasstrom durch die katalytische Vorrichtung in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, zu leiten; und ein Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701), in dem der längliche Abgasdurchgang (202, 302, 402, 502, 702), die katalytische Vorrichtung und der Strömungsverbinder untergebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin einen in Reihe mit der katalytischen Vorrichtung angeordneten Teilchenfilter (516, 716) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin einen stromaufwärts des Durchgangs (202, 302, 402, 502, 702) angeordneten Dosierer (510, 710, 712) aufweist.
Verfahren zur Behandlung von Abgasen, wobei das Verfahren aufweist: solches Bewegen der Abgase, dass sie einen Abgasstrom bilden; Zudosieren eines Additivs in den Abgasstrom; Drücken des Abgasstroms durch einen ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) in einer ersten Richtung; Umdrehen der Richtung des Abgasstroms; Drücken des Abgasstroms durch einen Behandlungsdurchgang und eine Abgasbehandlungskomponente, die im Behandlungsdurchgang positioniert ist, in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung im Wesentlichen entgegengesetzt ist, wobei der Behandlungsdurchgang entlang einer Axiallänge der Abgasbehandlungskomponente an den ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) angrenzt.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin zum zweiten Mal Umdrehen der Richtung des Abgasstroms und Drücken der Abgase durch einen dritten Durchgang (316, 522, 722) im Wesentlichen in der ersten Richtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin katalytisches Behandeln des Abgasstroms im Behandlungsdurchgang umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei es sich bei dem Additiv um Harnstoff handelt und der Behandlungsdurchgang eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion enthält, wobei das Verfahren weiterhin Umwandeln mindestens eines Teils des Harnstoffs in Ammoniak im ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) und Verwenden des Ammoniaks zum Verbessern der Behandlung der Abgase in der Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin Filtern des Abgasstroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei es sich bei dem Additiv um einen flüssigen Kohlenwasserstoff handelt und der Abgasstrom durch Verwendung eines Dieselteilchenfilters gefiltert wird, wobei das Verfahren weiterhin Verdampfen mindestens eines Teils des flüssigen Kohlenwasserstoffs im ersten Durchgang (202, 302, 402, 502, 702) umfasst.
Dieselabgasstrombehandlungssystem (100, 200, 500, 700), wobei das System (100, 200, 500, 700) aufweist: ein Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701); einen ersten und einen zweiten länglichen Abgaskanal (202, 302, 402, 502, 702, 204, 304, 404, 504), die in paralleler Anordnung in dem Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet sind, wobei jeder Kanal (202, 302, 402, 502, 702, 204, 304, 404, 504) ein Einlassende und ein Auslassende enthält, wobei das Auslassende des ersten Kanals (202, 302, 402, 502, 702) mit dem Einlassende des zweiten Kanals (204, 304, 404, 504) verbunden ist, so dass sich der Gasstrom in einer ersten Richtung entlang dem ersten Kanal (202, 302, 402, 502, 702) und in einer zweiten Richtung entlang dem zweiten Kanal (204, 304, 404, 504) bewegt, wobei die zweite Richtung der ersten im Wesentlichen entgegengesetzt ist; eine katalytische Vorrichtung, die in dem zweiten Kanal (204, 304, 404, 504) angeordnet ist und durch die der Abgasstrom in der zweiten Richtung strömt.
System nach Anspruch 20, wobei die katalytische Vorrichtung eine torusförmige katalytische Durchfluss-Vorrichtung (514) umfasst und wobei der erste Kanal (202, 302, 402, 502, 702) durch das Loch in der katalytischen Vorrichtung angeordnet ist.
System nach Anspruch 21, das weiterhin einen dritten länglichen Abgaskanal (316, 522, 722) umfasst, der in paralleler Ausrichtung zu dem ersten und dem zweiten Kanal (202, 302, 402, 502, 702, 204, 304, 404, 504) im Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist, wobei der dritte Kanal (316, 522, 722) ein Einlassende und ein Auslassende umfasst, wobei das Auslassende des zweiten Kanals (204, 304, 404, 504) mit dem Einlassende des dritten Kanals (316, 522, 722) verbunden ist, so dass sich der Gasstrom in der ersten Richtung entlang dem dritten Kanal (316, 522, 722) bewegt.
System nach Anspruch 22, wobei das Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist und der dritte Kanal (316, 522, 722) in einer Ecke des Quadrats angeordnet ist.
System nach Anspruch 20, wobei die katalytische Vorrichtung eine rennbahnförmige katalytische Durchfluss-Vorrichtung umfasst, wobei der erste Kanal (202, 302, 402, 502, 702) auf einer Seite der katalytischen Vorrichtung angeordnet ist, und weiterhin umfassend einen dritten länglichen Abgaskanal (316, 522, 722), der in paralleler Anordnung zu dem ersten und dem zweiten Kanal (202, 302, 402, 502, 702, 204, 304, 404, 504) in dem Gehäuse (201, 301, 401, 501, 701) angeordnet ist, wobei der dritte Kanal (316, 522, 722) auf der gegenüberliegenden Seite der katalytischen Vorrichtung von dem ersten Kanal (202, 302, 402, 502, 702) angeordnet ist.
System nach Anspruch 24, wobei die Kombination der katalytischen Vorrichtung, des ersten Kanals (202, 302, 402, 502, 702) und des dritten Kanals (316, 522, 722) einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.