CH713830B1 - Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine. - Google Patents

Abstract

Abgasnachbehandlungssystem (3) für eine Brennkraftmaschine, nämlich SCR-Abgasnachbehandlungssystem, mit einem in einem Reaktorraum (10) aufgenommenen SCR-Katalysator (9), mit einer zum Reaktorraum (10) und damit zum SCR-Katalysator (9) führenden Abgaszuleitung (8), mit einer vom Reaktorraum (10) und damit 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 Reaktorraums (10) bzw. SCR-Katalysators (9). Das Abgasnachbehandlungssystem (3) weist mehrere Blasvorrichtungen (24) auf, die dem Freiblasen des SCR-Katalysators (9) dienen. Ferner weist das Abgasnachbehandlungssystem (3) einen für die Blasvorrichtungen (24) gemeinsamen Druckspeicher (25) auf, der sich kreis förmig oder polygon förmig um den SCR-Katalysator (9) und um die Blasvorrichtungen (24) herum erstreckt, wobei die Blasvorrichtungen (24) ausgehend von dem gemeinsamen Druckspeicher (25) gleichförmig einem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators (9) versorgbar sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem.

[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. Daher sind solchen Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme zugeordnet, die der Reinigung, insbesondere der Entstickung, des die Brennkraftmaschine verlassenden Abgases dienen.

[0003] Zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas kommen in aus der Praxis bekannten Abgasnachbehandlungssystemen in erster Linie sogenannte SCR-Katalysatoren zum Einsatz. In einem SCR-Katalysator erfolgt eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden, wobei für die Reduktion der Stickoxide Ammoniak (NH3) als Reduktionsmittel benötigt wird. 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. Hierzu sind nach der Praxis Mischstrecken zwischen der Einbringung des Ammoniaks bzw. der Ammoniak-Vorläufersubstanz und dem SCR-Katalysator vorgesehen.

[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. Insbesondere besteht Bedarf daran, bei einer kompakten Bauform solcher Abgasnachbehandlungssysteme eine effektive Abgasnachbehandlung zu ermöglichen.

[0005] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasnachbehandlungssystem zu schaffen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1gelöst. Das erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungssystem weist mehrere, vorzugsweise innerhalb des Reaktorraums angeordnete, Blasvorrichtungen auf, die dem Freiblasen des SCR-Katalysators dienen, wobei die Blasvorrichtungen ausgehend von dem gemeinsamen Druckspeicher, der sich kreisförmig oder polygonförmig um den SCR-Katalysator und um die Blasvorrichtungen herum erstreckt, mit einem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorbar sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein SCR-Katalysator eines Abgasnachbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine, die mit z. B. mit Schweröl oder Rückstandsöl betrieben wird, zu einer Verstopfung neigt. So liegt im Abgas solcher Brennkraftmaschinen ein hoher Ascheanteil bzw. Rußanteil vor, wobei die Asche bzw. der Ruß im Bereich des SCR-Katalysators ausfallen und zu einem Verstopfen des SCR-Katalysators führen kann. Um dem entgegenzuwirken, sind die Blasvorrichtungen vorhanden, die dem Freiblasen des SCR-Katalysators von Asche und Ruß dienen.

[0007] Gemäß dem Stand der Technik, bei dem die Blasvorrichtungen hintereinander an einer Druckleitung angeschlossen sind, bilden sich je nach Position der jeweiligen Blasvorrichtungen im versorgenden Druckluftsystem unterschiedliche Druckverhältnisse bei deren Aktivierung ein. Dies wird durch unterschiedlich große Gasvolumina und Lauflängen vor den unterschiedlichen Blasvorrichtungen verursacht, wodurch sich unterschiedliche Druckeinbrüche und/oder bei rücklaufenden Wellen unterschiedliche Drucküberhöhungen ergeben. Die Folge davon ist, dass sich über die Blasvorrichtungen deutlich unterschiedliche Reinigungswirkungen erzielen lassen.

[0008] Demgegenüber können die Blasvorrichtungen erfindungsgemäß von einem gemeinsamen ring- oder polygonförmigen Druckspeicher aus gleichförmig mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorgt werden. Durch diese symmetrische Anordnung sind Druckeinbrüche und Überhöhungen für alle Blasvorrichtungen nahezu identisch, wodurch sie eine identische Reinigungswirkung erzielen. Dies ist zum Freiblasen des SCR-Katalysators von Asche und Ruß besonders vorteilhaft.

[0009] Vorzugsweise erstreckt sich ausgehend vom gemeinsamen Druckspeicher zu jeder Blasvorrichtung eine Versorgungsleitung, über welche die jeweilige Blasvorrichtung mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorgbar ist, wobei vorzugsweise jeder ein schaltbares Ventil zugeordnet ist. Über die Versorgungsleitungen, die sich ausgehend vom gemeinsamen, kreisartigen oder polygonartigen, d.h. ring- oder polygonförmigen, Druckspeicher zu den Blasvorrichtungen erstrecken, können alle Blasvorrichtungen einfach und zuverlässig mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorgt werden, und zwar wiederum unter Gewährleistung eines gleichförmigen Druckabfalls im Bereich jeder Blasvorrichtung.

[0010] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der gemeinsame Druckspeicher außerhalb des Reaktorraums um den Reaktorraum herum, wobei sich jede Versorgungsleitung ausgehend vom Druckspeicher durch eine Wandung des Reaktorraums hindurch bis zu der Blasvorrichtung erstreckt. Dann, wenn sich der gemeinsame Druckspeicher auch um den Reaktorraum herum erstreckt, ist derselbe außerhalb des eigentlichen Reaktorraums positioniert, wobei dann die Versorgungsleitungen sich durch die Wandung des Reaktorraums hindurch erstrecken, um die im Reaktorraum angeordneten Blasvorrichtungen mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators zu versorgen.

[0011] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der gemeinsame Druckspeicher in Umlaufrichtung geschlossen um den SCR-Katalysator und um die vorzugsweise im Reaktorraum positionieren Blasvorrichtungen herum, wobei der gemeinsame Druckspeicher vorzugsweise als kreisförmiges oder polygonförmiges Rohr ausgebildet ist, welches sich in Umlaufrichtung geschlossen um den SCR-Katalysator und um die im Reaktorraum positionierten Blasvorrichtungen sowie vorzugweise in Umlaufrichtung geschlossen um den Reaktorraum herum erstreckt. Über einen in Umlaufrichtung geschlossenen, also einen an keiner Umfangsposition unterbrochenen Druckspeicher, lassen sich alle Blasvorrichtungen besonders vorteilhaft mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorgen.

[0012] Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist in Anspruch 10definiert.

[0013] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1: eine schematisierte, perspektivische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem; Fig. 2: ein Detail des Abgasnachbehandlungssystems der Fig. 1; Fig. 3: ein Detail aus dem erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem; Fig. 4 ein Detail aus einem abgewandelten erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungssystem.

[0014] 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. Insbesondere kommt das Abgasnachbehandlungssystem an einer mit Schweröl betriebenen Schiffsdieselbrennkraftmaschine zum Einsatz.

[0015] Fig. 1zeigt eine Anordnung aus einer Brennkraftmaschine 1mit einem Abgasturboaufladungssystem 2und einem Abgasnachbehandlungssystem 3. Bei der Brennkraftmaschine 1kann es sich um eine instationäre oder stationäre Brennkraftmaschine handeln, insbesondere um eine instationär betriebene Schiffsbrennkraftmaschine. Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine 1verlässt, wird im Abgasaufladungssystem 2genutzt, um aus der thermischen Energie des Abgases mechanische Energie zur Verdichtung von dem Verbrennungsmotor 1zuzuführender Ladeluft zu gewinnen.

[0016] So zeigt Fig. 1eine Brennkraftmaschine 1mit einem Abgasturboaufladungssystem 2, welches mehrere Abgasturbolader umfasst, nämlich einen ersten, hochdruckseitigen Abgasturbolader 4und einen zweiten, niederdruckseitigen Abgasturbolader 5. Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine 1verlässt, strömt zunächst über eine Hochdruckturbine 6des ersten Abgasturboladers 1und wird in derselben entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie in einem Hochdruckverdichter des ersten Abgasturboladers 4genutzt wird, um Ladeluft zu verdichten. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen ist stromabwärts des ersten Abgasturboladers 4der zweite Abgasturbolader 5angeordnet, über welchen Abgas, welches bereits die Hochdruckturbine 6des ersten Abgasturboladers 4durchströmt hat, geführt wird, nämlich über eine Niederdruckturbine 7des zweiten Abgasturboladers 5. In der Niederdruckturbine 7des zweiten Abgasturboladers 5wird das Abgas weiter entspannt und hierbei gewonnene Energie in einem Niederdruckverdichter des zweiten Abgasturboladers 5genutzt, um ebenfalls die den Zylindern der Brennkraftmaschine 1zuzuführende Ladeluft zu verdichten. Zusätzlich zu dem die beiden Abgasturbolader 4und 5aufweisenden Abgasaufladungssystem 2umfasst die Brennkraftmaschine 1das Abgasnachbehandlungssystem 3, bei welchem es sich um ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem handelt. Das SCR-Abgasnachbehandlungssystem 3ist vorzugsweise zwischen die Hochdruckturbine 6des ersten Verdichters 5und die Niederdruckturbine 7des zweiten Abgasturboladers 5geschaltet, sodass demnach Abgas, welches die Hochdruckturbine 6des ersten Abgasturboladers 4verlässt, zunächst über das SCR-Abgasnachbehandlungssystem 3geführt werden kann, bevor dasselbe in den Bereich der Niederdruckturbine 7des zweiten Abgasturboladers 5gelangt.

[0017] Fig. 1zeigt eine Abgaszuleitung 8, über die Abgas, ausgehend von der Hochdruckturbine 6des ersten Abgasturboladers 4in Richtung auf einen SCR-Katalysator 9geführt werden kann, der in einem Reaktorraum 10angeordnet ist.

[0018] Ferner zeigt Fig. 1eine Abgasableitung 11, die der Ableitung des Abgases vom SCR-Katalysator 9in Richtung auf die Niederdruckturbine 7des zweiten Abgasturboladers 5dient. Ausgehend von der Niederdruckturbine 7strömt das Abgas über eine Leitung 21insbesondere ins Freie.

[0019] Die zum Reaktorraum 10und damit zu dem im Reaktorraum 10positionierten SCR-Katalysator 9führende Abgaszuleitung 8sowie die vom Reaktorraum 10und damit vom SCR-Katalysator 9wegführende Abgasableitung 11sind über einen Bypass 12gekoppelt, in die ein Absperrorgan 13integriert ist. Bei geschlossenem Absperrorgan 13ist der Bypass 12verschlossen, sodass über dieselbe kein Abgas strömen kann. Dann hingegen, wenn das Absperrorgan 13geöffnet ist, kann über den Bypass 12Abgas strömen, und zwar vorbei am Reaktorraum 10und demnach vorbei an dem im Reaktorraum 10positionierten SCR-Katalysator 9. Fig. 2verdeutlicht mit Pfeilen 14die Strömung des Abgases durch das Abgasnachbehandlungssystem 3bei über das Absperrorgan 13verschlossenem Bypass 12, wobei Fig. 2entnommen werden kann, dass die Abgaszuleitung 8in den Reaktorraum 10mit einem stromabwärtigen Ende 15mündet, wobei das Abgas im Bereich dieses Endes 15der Abgaszuleitung 8eine Strömungsumlenkung um in etwa 180° bzw. annähernd 180° erfährt, wobei das Abgas nach der Strömungsumlenkung über den SCR-Katalysator 9geführt wird.

[0020] Der Abgaszuleitung 8des Abgasnachbehandlungssystems 3ist eine Einbringeinrichtung 16zugeordnet, 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 9Stickoxide des Abgases definiert umzusetzen. Bei dieser Einbringeinrichtung 16des Abgasnachbehandlungssystems 3handelt es sich vorzugsweise um eine Einspritzdüse, über welche das Ammoniak bzw. die Ammoniakvorläufersubstanz in den Abgasstrom innerhalb der Abgaszuführleitung 8eingedüst wird. Fig. 2verdeutlicht mit einem Kegel 17die Eindüsung des Reduktionsmittels in den Abgasstrom im Bereich der Abgaszuleitung 8.

[0021] Die Strecke des Abgasnachbehandlungssystems 3, die in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromabwärts der Einbringeinrichtung 16und stromaufwärts des SCR-Katalysators 9liegt, wird als Mischstrecke bezeichnet. Insbesondere stellt die Abgaszuleitung 8stromabwärts der Einbringeinrichtung 16eine Mischstrecke 18bereit, in welcher das Abgas mit dem Reduktionsmittel stromaufwärts des SCR-Katalysators 9gemischt werden kann.

[0022] Die Abgaszuleitung 8mündet mit dem stromabwärtigen Ende 15in den Reaktorraum 10. Diesem stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8ist ein Prallelement 20zugeordnet, welches relativ zum stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8verlagerbar ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Prallelement 20relativ zum Ende 15der Abgaszuleitung 8, welches in den Reaktorraum 10mündet, linear verlagerbar. Das Prallelement 20ist relativ zum stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8verlagerbar, um entweder die Abgaszuleitung 8am stromabwärtigen Ende 15abzusperren oder dieselbe am stromabwärtigen Ende 15freizugeben. Dann, wenn das Prallelement 20die Abgaszuleitung 8am stromabwärtigen Ende 15absperrt, ist vorzugsweise das Absperrorgan 13des Bypasses 12geöffnet, um das Abgas dann vollständig am SCR-Katalysator 9bzw. an dem den SCR-Katalysator 9aufnehmenden Reaktorraum 10vorbeizuführen. Dann, wenn das Prallelement 20das stromabwärtige Ende 15der Abgaszuleitung 8freigibt, kann das Absperrorgan 13des Bypasses 12entweder vollständig geschlossen oder auch zumindest teilweise geöffnet sein.

[0023] Dann, wenn das Prallelement 20das stromabwärtige Ende 15der Abgaszuleitung 8freigibt, ist die Relativposition des Prallelements 20relativ zum stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8insbesondere von dem Abgasmassenstrom durch die Abgaszuleitung 8und/oder von der Abgastemperatur des Abgases in der Abgaszuleitung 8und/oder von der Menge des über die Einbringeinrichtung 16in den Abgasstrom eingebrachten Reduktionsmittels abhängig.

[0024] Eine weitere Funktion des Prallelements 20bei freigegebenem, stromabwärtigem Ende 15der Abgaszuleitung 8besteht darin, dass ggf. im Abgasstrom vorhandene Tropfen flüssigen Reduktionsmittels auf das Prallelements 20gelangen, dort abgefangen und zerstäubt werden, um zu vermeiden, dass derartige Tropfen flüssigen Reduktionsmittels in den Bereich des SCR-Katalysators 9gelangen. Über die Relativposition des Prallelements 20zum stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8bei freigegebenem stromabwärtigen Ende 15kann insbesondere festgelegt werden, ob das Abgas, welches im Bereich des stromabwärtigen Endes 15der Abgaszuleitung 8im Bereich des Prallelements 20umgelenkt wird, stärker in Richtung auf radial innen positionierte Sektionen oder stärker in Richtung auf radial außen positionierte Sektionen des SCR-Katalysators 9geleitet bzw. gelenkt wird.

[0025] Das Prallelement 20ist vorzugsweise an einer der Abgaszuleitung 8zugewandten Seite 20a unter Ausbildung einer Strömungsführung für das Abgas gewölbt ist, vorzugsweise glockenartig gewölbt. So weist die Seite 20a des Prallelements 20, die dem stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8zugewandt ist, an einem radial inneren Abschnitt des Prallelements 20einen geringeren Abstand zum stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8auf als an einem radial äußeren Abschnitt derselben. Das Prallelement 20ist demnach im Zentrum der Seite 20a in Richtung auf das stromabwärtigen Ende 15der Abgaszuleitung 8entgegen der Strömungsrichtung des Abgases eingezogen bzw. gewölbt.

[0026] Wie bereits ausgeführt, mündet die Abgaszuleitung 8mit ihrem stromabwärtigen Ende 15in den Reaktorraum 10, welcher den SCR-Katalysator 9aufnimmt. Dabei durchdringt gemäß Fig. 2die Abgaszuleitung 8eine untere Seite 22des Reaktorraums 10und endet mit ihrem stromabwärtigen Ende 15benachbart zu einer oberen Seite 23des Reaktorraums 10, wobei, wie bereits ausgeführt, das Abgas, welches die Abgaszuleitung am stromabwärtigen Ende 15verlässt, um 180° umgelenkt wird, bevor dasselbe nachfolgend über den SCR-Katalysator 9strömt.

[0027] Das Abgasnachbehandlungssystem 3weist mehrere Blasvorrichtungen 24auf, die vorzugsweise innerhalb des Reaktorraums 10, in welchem der SCR-Katalysator 9aufgenommen ist, angeordnet sind, und die z.B. als Luftdüsen ausgeführt sind. Dabei dient jede der Blasvorrichtungen 24dem Freiblasen des SCR-Katalysators 9hinsichtlich der sich auf demselben ablagernden Ruß- und Aschepartikel, um so ein Verblocken des SCR-Katalysators 9zu vermeiden. Die Blasvorrichtungen 24sind an einem gemeinsamen Druckspeicher 25angeordnet. Dieser kann wie hier und in Fig. 3gezeigt um den Reaktorraum 10herum angeordnet sein, aber auch, hier nicht dargestellt, unterhalb oder oberhalb des Reaktors. In diesem Fall kann der Durchmesser des Druckspeicherrings 25verkleinert werden, was zur Folge hat, dass der Gesamtdurchmesser aus Reaktor 10und Druckspeicherring 25sinkt. Dabei kann der Druckbehälterring 25so ausgeführt werden, dass dessen Durchmesser nicht größer als der Durchmesser des Reaktors 10, insbesondere inklusive der notwendigen thermischen Isolierung des Reaktors ist. Dadurch wird bzgl. des Durchmessers kein zusätzlicher Bauraum für den Druckbehälterring benötigt. Die Zuführung 26zu den Blasvorrichtungen 24erfolgt dann sinnvollerweise von oben bzw. von unten über die untere Seite 22bzw. obere Seite 23des Reaktorgehäuses um ein Auftrag auf den Durchmesser zu vermeiden. Der Druckbehälterring 25ist dabei vorteilhaft parallel zu den durch die Katalysatoren 9ausgebildeten Ebene angeordnet.

[0028] Fig. 3zeigt dabei die bevorzugte Ausrichtung der Blasvorrichtungen 24, die vorzugsweise derart ausgerichtet sind, dass eine Wirbelströmung oder eine Drallströmung innerhalb des Reaktorraums 10erzeugt wird, und zwar an einer quer zur Durchströmungsrichtung bzw. Abgasströmungsrichtung verlaufenden Oberfläche des SCR-Katalysators 9. Durch eine derartige Wirbelströmung oder Drallströmung kann das Abblasen von Ruß- und Aschepartikeln vom SCR-Katalysator 9besonders effektiv erfolgen. Dabei zeigt Fig. 3, dass der Reaktorraum 10, in dem der SCR-Katalysator 9aufgenommen ist, vorzugsweise eine im Querschnitt kreisförmige Wandung 19aufweist, die sich zwischen der unteren Seite 22und der oberen Seite 23des Reaktorraums 10erstreckt. Durch eine derartige Wandung 19in Kombination mit der Ausrichtung der Blasvorrichtungen 24kann die Wirbelströmung oder Drallströmung besonders vorteilhaft ausgebildet werden.

[0029] Die in Fig. 3gezeigten Blasvorrichtungen 24sind ausgehend von einem für alle Blasvorrichtungen 24gemeinsamen Druckspeicher 25mit einem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9versorgbar, wobei sich der für alle Blasvorrichtungen 24gemeinsame Druckspeicher 25im Ausführungsbeispiel der Fig. 3kreisförmig oder ringförmig um den SCR-Katalysator 9sowie um die Blasvorrichtungen 24herum erstreckt. Dabei ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 3der Druckspeicher 25außerhalb des Reaktorraums 10positioniert, sodass sich demnach in Fig. 3der gemeinsame Druckspeicher 25auch um den Reaktorraum 10herum kreisförmig oder ringförmig erstreckt. Wie bereits bei Fig. 1ausgeführt, kann dieser Druckspeicher 25auch ober- oder unterhalb des Reaktorraums 10positioniert werden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, den Durchmesser des Druckspeicherrings 25zu verringern.

[0030] Ausgehend vom gemeinsamen Druckspeicher 25kann jede der Blasvorrichtungen 24über eine Versorgungsleitung 26mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9versorgt werden, wobei sich im Ausführungsbeispiel der Fig. 3die jeweilige Versorgungsleitung 26ausgehend vom gemeinsamen Druckspeicher 25in Richtung auf die jeweilige Blasvorrichtung 24und damit in den Reaktorraum 10hinein erstreckt und hierbei die Wandung 19des Reaktorraums 10durchdringt.

[0031] Obwohl in Fig. 3nicht gezeigt, ist es auch möglich, den Druckspeicher 25innerhalb des Reaktorraums 10zu positionieren, sodass dann die vom Druckspeicher 25zu den Blasvorrichtungen 24verlaufenden Versorgungsleitungen 26die Wandung 19des Reaktorraums 10nicht durchdringen müssen.

[0032] Wie Fig. 3entnommen werden kann, ist jeder Versorgungsleitung 26ein schaltbares Ventil 27zugeordnet. Über jedes der schaltbaren Ventile 27kann jede der Blasvorrichtungen 24individuell mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9versorgt werden. Dabei ist es möglich, entweder alle Blasvorrichtungen 24zeitgleich durch entsprechende Ansteuerung der Ventile 27mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9zu versorgen. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, die ansteuerbaren Ventile 27jeweils getaktet zeitlich nacheinander zu öffnen, um immer nur eine der Blasvorrichtungen 24mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9zu versorgen.

[0033] Im in Fig. 3gezeigten Ausführungsbeispiel ist der gemeinsame Druckspeicher 25als geschlossener, kreisförmiger Druckspeicher in Form eines kreisförmigen bzw. ringförmigen Rohrs ausgebildet, wobei geschlossen bedeutet, dass der Druckspeicher 25in Umlaufrichtung oder Umfangsrichtung gesehen vollständig umläuft und demnach in Umlaufrichtung oder Umfangsrichtung nicht unterbrochen ist. In Umlaufrichtung oder Umfangsrichtung gesehen ist derselbe demnach vollständig mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9befüllt, dieses Medium kann innerhalb des Druckspeichers 25in Umlaufrichtung oder Umfangsrichtung frei strömen.

[0034] Fig. 3zeigt weiterhin eine Anschlussleitung 28für den für alle Blasvorrichtungen 24gemeinsamen Druckspeicher 25, über welchen der Druckspeicher 25, ausgehend von einer Quelle für das Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9mit diesem Medium versorgt werden kann.

[0035] Fig. 4zeigt eine Variante eines Abgasnachbehandlungssystems, bei welchem der SCR-Katalysator 9im Katalysatorraum 10positioniert ist, dessen Wandung 19im Querschnitt nicht kreisrund konturiert ist, sondern vielmehr polygonförmig, insbesondere, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 4gezeigt, rechteckförmig. Auch in diesem Fall sind wiederum mehrere Blasvorrichtungen 24vorhanden, die dem Freiblasen des SCR-Katalysators 9dienen, wobei die Blasvorrichtungen 24wiederum ausgehend von einem gemeinsamen Druckspeicher 25über zu den Blasvorrichtungen 24führende und vom gemeinsamen Druckspeicher 25abzweigende Versorgungsleitungen 26mit in den Versorgungsleitungen 26angeordneten schaltbaren Ventilen 27mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9versorgbar sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4ist der gemeinsame Druckspeicher 25ebenso wie die Wandung 19des Reaktorraums 10polygonförmig konturiert, nämlich als polygonförmiges Rohr aus mehreren Rohrsegmenten zusammengesetzt, welches sich um den SCR-Katalysator 9sowie um die Blasvorrichtungen 24herum erstreckt, insbesondere auch um den Reaktorraum 10herum. Dabei sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 4die Blasvorrichtungen 24nicht innerhalb des Reaktorraums 10positioniert, vielmehr münden lediglich Sprühöffnungen der Blasvorrichtungen 24im Bereich der Wandung 19des Reaktorraums 10, sodass die Blasvorrichtungen 24das Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9über den SCR-Katalysator 9blasen können.

[0036] Die Länge der Versorgungsleitungen 26beträgt maximal 1,5m, bevorzugt maximal 1m, besonders bevorzugt maximal 0,5m.

[0037] Über die Blasvorrichtungen 24wird eine in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärtige Stirnfläche des SCR-Katalysators 9von Asche und Ruß freigeblasen, sodass sich demnach die Blasrichtung der Blasvorrichtungen 24im Wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Abgases durch den SCR-Katalysator 9erstreckt.

[0038] Auch der in Fig. 4gezeigte Druckspeicher 25ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einen im Umlaufrichtung um den Reaktorraum 10geschlossenen Strömungskanal für das Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators 9bereitstellt, derselbe ist demnach an keiner Position unterbrochen, sodass das Medium innerhalb des Druckspeichers 25frei strömen bzw. sich ungehindert verteilen kann.

[0039] Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Abgasnachbehandlungssystems, in welchem der für die Blasvorrichtungen 24gemeinsame Druckspeicher 25ein definiertes Druckspeichervolumen aufweist, wobei für das Druckspeichervolumen vorzugsweise folgende Bedingung gilt: V=K*(273+T)/(273*Δp) wobei V der Betrag des Druckspeichervolumens in Litern ist, wobei K zwischen 200und 6000beträgt, wobei T der Betrag der Temperatur des Blasmediums in °C ist, und wobei Δp der Betrag der Druckdifferenz zwischen einem Druck im Druckspeicher 25und einem Druck im Reaktorraum 10in bar ist.

[0040] Dann, wenn der Druckspeicher 25ein derartiges Druckspeichervolumen aufweist, können die Blasvorrichtungen 24besonders bevorzugt mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators versorgt werden, um demnach Ruß und Asche effektiv vom SCR-Katalysator 9zu entfernen.

[0041] Bei der Brennkraftmaschine 1der Fig. 1ist das Abgasnachbehandlungssystem 3stehend oberhalb des Abgasaufladungssystems 2positioniert. Der Zugang zu Zylinder der Brennkraftmaschine 1ist frei, die Zugänglichkeit der Abgasturbolader 4und 5ist jedoch eingeschränkt. Der Reaktorraum 10kann jedoch bei notwendigen Wartungsarbeiten an den Abgasturboladern 4, 6einfach demontiert werden.

[0042] Im Unterschied zu der in Fig. 1gezeigten stehenden Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems 3oberhalb des Abgasaufladungssystems 2ist auch eine liegende, um 90° gekippte Anordnung des Abgasnachbehandlungssystems 3neben dem Abgasaufladungssystem 2möglich, wobei jedoch bei einer solchen liegenden Anordnung die Länge der Anordnung wächst. Brennkraftmaschine 1und Abgasaufladungssystem 2stehen jedoch dann zu Wartungsarbeiten ohne Notwendigkeit der Demontage des Reaktorraums 10uneingeschränkt zur Verfügung.

Bezugszeichenliste

[0043] 1 Brennkraftmaschine 2 Abgasaufladungssystem 3 Abgasnachbehandlungssystem 4 Abgasturbolader 5 Abgasturbolader 6 Hochdruckturbine 7 Niederdruckturbine 8 Abgaszuleitung 9 SCR-Katalysator 10 Reaktorraum 11 Abgasableitung 12 Bypass 13 Absperrorgan 14 Abgasführung 15 Ende 16 Einbringeinrichtung 17 Einspritzkegel 18 Mischstrecke 19 Wandung 20 Prallelement 21 Leitung 22 Seite 23 Seite 24 Blasvorrichtung 25 Druckspeicher 26 Versorgungsleitung 27 Ventil 28 Anschlussleitung

Claims (10)

1. Abgasnachbehandlungssystem (3) für eine Brennkraftmaschine, nämlich SCR-Abgasnachbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem in einem Reaktorraum (10) aufgenommenen SCR-Katalysator (9), mit einer zum Reaktorraum (10) und damit zum SCR-Katalysator (9) führenden Abgaszuleitung (8), mit einer vom Reaktorraum (10) und damit 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, gekennzeichnet durch mehrere Blasvorrichtungen (24), die dem Freiblasen des SCR-Katalysators (9) dienen, einen für die Blasvorrichtungen (24) gemeinsamen Druckspeicher (25), der kreisförmig oder polygonförmig ausgebildet ist wobei die Blasvorrichtungen (24) ausgehend von dem gemeinsamen Druckspeicher (25) gleichförmig mit einem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators (9) versorgbar sind.

2. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dasssich der gemeinsame Druckspeicher (25) außerhalb des Reaktorraums (10) um den Reaktorraum (10) herum erstreckt oder unterhalb oder oberhalb des Reaktorraums (10) angeordnet ist.

3. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1oder 2,dadurch gekennzeichnet,dassausgehend vom gemeinsamen Druckspeicher (25) zu jeder Blasvorrichtung (24) eine Versorgungsleitung (26) abgeht, über welche die jeweilige Blasvorrichtung (24) mit dem Medium zum Freiblasen des SCR-Katalysators (9) versorgbar ist und jeder Versorgungsleitung (26) ein schaltbares Ventil (27) zugeordnet ist.

4. Abgasnachbehandlungssystem nach den Patentansprüchen 2und 3,dadurchgekennzeichnet,dasssich jede Versorgungsleitung (26) ausgehend vom Druckspeicher (25), der außerhalb des Reaktorraums (10) positioniert ist, durch eine Wandung des Reaktorraums (10) hindurch bis zu der jeweiligen im Reaktorraum (10) angeordneten Blasvorrichtung (24) erstreckt und jeder Versorgungsleitung (26) ein schaltbares Ventil (27) zugeordnet ist.

5. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1bis 4,dadurchgekennzeichnet,dassder gemeinsame Druckspeicher (25) sich in Umlaufrichtung geschlossen um den Reaktor (10) und/oder um die Blasvorrichtungen (24) herum erstreckt.

6. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Druckspeicher (25) auf der Unterseite (22) oder der Oberseite (23) des Reaktors (10) angebracht ist.

7. Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (26) zu den Blasvorrichtungen (24) vom gemeinsamen Druckspeicher (25) ausgehend durch die Unterseite (22) oder die Oberseite (23) des Reaktors (10) erfolgen.

8. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1bis 7,dadurchgekennzeichnet, dass der gemeinsame Druckspeicher (25) als kreisförmiges oder polygonförmiges Rohr ausgebildet ist, welches sich geschlossen um den Reaktor (10) und um die Blasvorrichtungen (24) herum erstreckt.

9. Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1bis 8,dadurchgekennzeichnet, dass der gemeinsame Druckspeicher (25) ein Druckspeichervolumen aufweist, wobei für das Druckspeichervolumen gilt: V=K*(273+ T)/(273*Δp) wobei V der Betrag des Druckspeichervolumens in Litern ist, wobei K zwischen 200und 6000beträgt, wobei T der Betrag der Temperatur des Blasmediums in °C ist, und wobei Δp der Betrag der Druckdifferenz zwischen einem Druck im Druckspeicher (25) und einem Druck im Reaktorraum (10) in bar ist.

10. Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem (3) nach einem der Ansprüche 1bis 9,dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein mehrstufiges Abgasaufladungssystem (2) mit einem eine Hockdruckturbine (6) umfassenden ersten Abgasturbolader (4) und einem eine Niederdruckturbine (7) umfassenden zweiten Abgasturbolader (5) aufweist, wobei das Abgasnachbehandlungssystem (3) zwischen die Hockdruckturbine (6) und die Niederdruckturbine (7) geschaltet ist.